PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ETILEN GLIKOL DARI ETILEN OKSIDA DENGAN
PROSES KARBONASI
DENGAN KAPASITAS 70.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
OLEH :
LADY MARISSA FEBRIANA
NIM. 050405036
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb.,
Puji syukur kepada Allah Swt yang telah memberikan rahmat, karunia dan
anugerah-Nya kepada penulis, serta kepada Nabi besar Muhammad SAW yang telah
membawa dunia ini penuh dengan ilmu pengetahuan, sehingga penulis dapat menuntut
ilmu hingga jenjang sarjana dan dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ”
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Glikol dari Etilen Oksida dengan Proses
Karbonasi dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun”. Tugas Akhir ini
diajukan untuk memenuhi syarat mencapai gelar sarjana Teknik (ST) pada Departemen
Teknik Kimia.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis banyak mendapatkan kendala
terutama disebabkan oleh terbatasnya kemampuan dan bahan referensi yang penulis
miliki. Namun, berkat ridho Allah Swt, usaha, dukungan keluarga, dan bantuan semua
pihak, Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik, walaupun masih jauh dari
kesempurnaan.
Selama menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak mendapatkan masukan,
nasehat, perhatian, dukungan, baik moril maupun materil sehingga penulis dapat
mencapai sarjana. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan
terima kasih yang tidak terhingga khususnya kepada Uwakku tersayang yang sudah
seperti orang tua sendiri yakni Dra. Endang Karosmayuti (Wak Endang) dan Ir.Iskandar
Arham (Wak Is). Ucapan terima kasih juga penulis haturkan kepada yang teristimewa,
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(Alm) Aida Handayani (Mama) dan Mahdi Sulaiman (Papa) yang selalu menjadi
motivasi penulis untuk dapat melakukan yang terbaik.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada:
1. Ibu Dr.Ir. Rosdanell Hasibuan,MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Farida Hanum ST,MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir.Renita Manurung, M.T selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Bapak Dr.Eng. Ir. Irvan, M.Si sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
5. Bapak dan Ibu Dosen Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik yang telah
banyak memberikan pengetahuan, informasi dan motivasi kepada penulis selama
mengikuti perkuliahan.
6. Seluruh staf karyawan Departemen Teknik Kimia FT USU yang sudah
membantu memperlancar administrasi.
7. Kepada Lady Fitri Navratilova. S.Pd (Kak F3) dan adik-adikku tersayang Akbar
Adia Arafat (Bang Akbar), Lila Meutia Iskandar (Dembong), Aditya Gunadi
Arham, Reza Endara Arham, Fajar (Ase’), Tia (Twilight girl) dan semua yang
telah membantu dan memberikan motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
8. Pak Bambang Trisakti dan Ibu Aulianti (Bu Oti), Tante Era dan Om Min, Tante
ana dan Om Sugi, Om Toto dan semua keluarga yang telah membantu,dan
memotivasi penulis.
9. Teman seperjuangan Wulan Pratiwi sebagai partner penulis , selalu membantu
dan memotivasi penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
10. Buat sahabat – sahabatku Apriana Rahmadani (Patner KP & penelitian), Meri
Analis (Meyong), Ovita Apni, yang selalu perhatian, pengertian, sabar,
memotivasi penulis, serta memberikan saran dan lainnya kepada penulis.
11. Buat teman-temanku stambuk 2005 Teknik Kimia yang telah memotivasi,
membantu, dan memberikan saran kepada penulis dalam dalam menyelesaikan
tugas akhir ini
12. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
Akhirnya tiada kata yang lebih baik yang dapat penulis ucapkan kepada semua
pihak yang telah membantu menyelesaikan tugas akhir ini, melainkan hanya kepada
Allah swt, penulis serahkan untuk membalas jasa mereka dan tidak lupa penulis mohon
ampun kepada Allah swt atas segala perbuatan.”Amin”.
Medan, November 2009
Penulis
LADY MARISSA FEBRIANA
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
INTI SARI
Etilen glikol adalah salah satu bahan kimia yang jumlahnya belum mencukupi
kebutuhan industri di Indonesia. Etilen glikol sebagian besar digunakan sebagai bahan
baku industri poliester yang merupakan bahan baku industri tekstil dan plastik. Selain itu
kegunaan etilen glikol lainnya adalah sebagai bahan baku tambahan pada pembuatan cat,
cairan rem, solven, alkyl resin, tinta cetak, tinta ballpoint, foam stabilizer, kosmetik, dan
bahan anti beku. Produksi etilen glikol biasanya dilakukan dengan hidrolisis langsung
etilen oksida, tetapi banyak kekurangan dalam proses ini salah satunya konversi etilen
glikol rendah. Oleh karena itu, untuk menghasilkan etilen glikol maksimal dilakukan
produksi etilen glikol dari etilen oksida dengan proses karbonasi. Proses produksi ini
terdiri dari beberapa tahap yaitu tahap awal, tahap karbonasi, tahap hidrolisis.
Pra rancangan pabrik Etilen Glikol ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 70.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah hilir Sungai Rokan,
Kabupaten Rokan Hilir, Riau dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 20.000 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 166 orang.
Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk
organisasinya adalah organisasi sistem garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik Etilen Glikol adalah :
Modal Investasi : Rp 915.364.595.544,-
Biaya Produksi per tahun : Rp 970.587.518.399,-
Hasil Jual Produk per tahun : 091.178,-1.258.058. Rp
Laba Bersih per tahun : Rp 200.240.753.941
Profit Margin : 22,74 %
Break Event Point : 54,39 %
Return of Investment : 21,88 %
Pay Out Time : 4,57 tahun
Return on Network : 36,46 %
Internal Rate of Return : 36,77
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etilen glikol ini layak untuk didirikan.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ....................................................................................................... i
Intisari .................................................................................................................... iii
Daftar Isi................................................................................................................. iv
Daftar Tabel ........................................................................................................... vii
Daftar Gambar ........................................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... I-1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... I-1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................. I-2
1.3 Tujuan ................................................................................................. I-3
1.4 Manfaat ................................................................................................ I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... II-1
2.1 Etilen Oksida ..................................................................................... II-1
2.2 Karbon Dioksida ............................................................................... II-3
2.3 Etilen Karbonat ................................................................................. II-4
2.4 Air ..................................................................................................... II-4
2.5 Etilen Glikol ...................................................................................... II-5
2.5.1 Proses Du-Pont Formaldehid ................................................... II-7
2.5.2 Proses hidrolisis etilen oksida .................................................. II-7
2.5.3 Proses Karbonasi ...................................................................... II-8
2.6 Perbandingan dan pemilihan proses .................................................. II-10
2.7 Deskripsi proses ................................................................................ II-11
7.1 Pencampuran bahan baku ............................................................ II-11
7.2 Proses Karbonasi ......................................................................... II-11
7.3 Proses Hidrolisis ......................................................................... II-12
7.4 Pemurnian produk ....................................................................... II-13
BAB III NERACA MASSA ................................................................................. III-1
BAB IV NERACA ENERGI ................................................................................ IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN................................................................. V-1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .......................... VI-1
6.1 Instrumentasi ..................................................................................... VI-1
6.2 Keselamatan kerja ............................................................................. VI-8
6.3 Keselamatan kerja pada pabrik pembuatan Etilen Glikol ................. VI-10
BAB VII UTILITAS ............................................................................................. VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) .................................................................... VII-1
7.2 Kebutuhan Air ................................................................................... VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan kimia .................................................................... VII-12
7.4 Kebutuhan Listrik.............................................................................. VII-13
7.5 Kebutuhan Bahan bakar .................................................................... VII-13
7.6 Unit pengolahan limbah .................................................................... VII-15
7.7 Spesifikasi peralatan utilitas .............................................................. VII-34
7.8 Spesifikasi peralatan pengolahan limbah .......................................... VII-45
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ........................................... VIII-1
8.1 Lokasi pabrik ..................................................................................... VIII-4
8.2 Tata letak pabrik ................................................................................ VIII-7
8.3 Perincian luas tanah........................................................................... VIII-9
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ......................... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ..................................................................... IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan ..................................................................... IX-3
9.3 Bentuk hukum badan usaha .............................................................. IX-5
9.4 Uraian tugas, wewenang, dan tanggung jawab ................................. IX-6
9.5 Sistem kerja ....................................................................................... IX-8
9.6 Jumlah karyawan dan tingkat pendidikan ......................................... IX-10
9.7 Sistem penggajian ............................................................................. IX-12
9.8 Fasilitas tenaga kerja ......................................................................... IX-15
BAB X ANALISA EKONOMI ............................................................................. X-1
10.1 Modal investasi ............................................................................... X-1
10.2 Biaya Produksi total (BPT)/ Total Cost (TC) ................................. X-4
10.3 Total penjualan (Total sales) ........................................................... X-5
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
10.4 Bonus perusahaan............................................................................ X-5
10.5 Perkiraan rugi/laba usaha ................................................................ X-5
10.6 Analisa aspek ekonomi ................................................................... X-5
BAB XI KESIMPULAN....................................................................................... XI-1
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ........................................ LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ........................................ LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ........................ LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS .... LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ....................................... LE-1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Impor etilen glikol Indonesia ................................................................ I-2
Tabel 2.1 Beberapa kegunaan etilen glikol ........................................................... II-6
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor I (Reaktor Karbonasi) ....................................... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Separator I. ..................................................................... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor II (Reaktor Hidrolisis). ...................................... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Heater. ............................................................................ III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Separator II. .................................................................... III-3
Tabel 3.6 Evaporator.. ............................................................................................ III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Kolom Distilasi.. ............................................................. III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor....................................................................... III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler.. ........................................................................ III-4
Tabel 3.10 Neraca Massa Flash Drum.. ................................................................. III-4
Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 (E-101) ........................................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Heater 2 (E-102) ........................................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas Heater 3 (E-103) ........................................................... IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor I (R-101) .......................................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Heater 5 (E-104) ........................................................... IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas Reaktor II (R-102) .......................................................... IV-2
Tabel 4.7 Neraca Panas Cooler 1 (E-105) ............................................................ IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas Evaporator (FG-101) ..................................................... IV-3
Tabel 4.9 Neraca Panas Heater 5 (E-106) ............................................................ IV-3
Tabel 4.10 Neraca Panas Kondensor (E-107) ....................................................... IV-3
Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler 2 (E-108) .......................................................... IV-4
Tabel 4.12 Neraca Panas Reboiler (E-109) ........................................................... IV-4
Tabel 4.13 Neraca Panas Kondensor Subcooler (E-110) ...................................... IV-4
Tabel 4.14 Neraca Panas Cooler 3 (E-111) .......................................................... IV-4
Tabel 4.15 Neraca Panas Cooler 4 (E-112) .......................................................... IV-5
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan
Etilen Glikol dari Etilen Oksida dengan Proses Karbonasi ................. VI-5
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas .............................................. VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ...................................................... VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pabrik ................................................................. VII-3
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ........................................... VII-4
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Rokan, Riau ........................................................... VII-5
Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan areal tanah ....................................................... VIII-9
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ................................................................. IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ................................................... IX -10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ....................................................................... IX -12
Tabel 9.4 Perincian Uang Lembur Karyawan ...................................................... VII-13
Tabel LA.1 Neraca massa destilasi ........................................................................ LA-5
Tabel LA.2 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ......................................... LA-5
Tabel LA.3 Titik didih umpan masuk destilasi ..................................................... LA-6
Tabel LA.4 Dew point destilat. .............................................................................. LA-6
Tabel LA.5 Boiling point produk bawah ............................................................... LA-6
Tabel LA.6 Omega point destilasi ......................................................................... LA-7
Tabel LA.7 Neraca massa kondensor..................................................................... LA-8
Tabel LA.8 Neraca massa reboiler ......................................................................... LA-10
Tabel LA.9 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ......................................... LA-11
Tabel LA.10 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 250oC = 525,15 K ............. LA-11
Tabel LA.11 Data Trial Temperatur dan Komposisi Flash Drum II ..................... LA-12
Tabel LA.12 Nilai V flash drum ............................................................................ LA-13
Tabel LA.13 Neraca massa Flash Drum .............................................................. LA-14
Tabel LA.14 Neraca massa Evaporator ................................................................. LA-16
Tabel LA.15 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ....................................... LA-17
Tabel LA.16 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 100oC =373,15 K .............. LA-18
Tabel LA.17 Nilai V separator I ............................................................................ LA-19
Tabel LA.18 Neraca massa separator II ................................................................. LA-21
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.19 Neraca Massa Heater ........................................................................ LA-22
Tabel LA.20 Neraca Massa Ekspander .................................................................. LA-23
Tabel LA.21 Neraca Massa Reaktor Hidrolisis ..................................................... LA-26
Tabel LA.22 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C)) .... LA-27
Tabel LA.23 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 100oC = 373,15 K ............. LA-27
Tabel LA.24 Nilai V separator I ............................................................................ LA-28
Tabel LA.25 Neraca massa separator 1.................................................................. LA-30
Tabel LA.27 Neraca Massa Reaktor Karbonasi ..................................................... LA-32
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ........................................................................... LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Liquid ....................................................................... LB-1
Tabel LB.3 Panas Laten [J/mol]............................................................................. LB-1
Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan [kkal/mol] ............................................... LB-2
Tabel LB.5 Data Tekanan Uap Antoine ................................................................. LB-2
Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan ...................... LB-2
Tabel LB.7 Panas Masuk Heater 1 (E-101) ........................................................... LB-3
Tabel LB.8 Panas Keluar Heater 1 (E-101) ........................................................... LB-3
Tabel LB.9 Panas Masuk Heater 2 (E-102) ........................................................... LB-4
Tabel LB.10 Panas Keluar Heater 2 (E-102) ......................................................... LB-4
Tabel LB.11 Panas Masuk Heater 3 (E-103) ......................................................... LB-5
Tabel LB.12 Panas Keluar Heater 3 (E-103) ......................................................... LB-5
Tabel LB.13 Panas Keluar Reaktor 1 (R-101) ....................................................... LB-7
Tabel LB.14 Panas Masuk Heater 4 (E-104) ......................................................... LB-8
Tabel LB.15 Panas Keluar Heater 4 (E-104) ......................................................... LB-8
Tabel LB.16 Panas Keluar Reaktor 2 (R-102) ....................................................... LB-10
Tabel LB.17 Panas Masuk Cooler 1 (E-105) ......................................................... LB-11
Tabel LB.18 Panas Keluar Cooler 1 (E-105) ......................................................... LB-11
Tabel LB.19 Panas Masuk evaporator ................................................................... LB-12
Tabel LB.20 Panas Keluar evaporator gas ............................................................. LB-13
Tabel LB.21 Panas Keluar evaporator liquid ......................................................... LB-13
Tabel LB.22 Panas Masuk Heater 5 (E-106) ......................................................... LB-14
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.23 Panas Keluar Heater 5 (E-106) ......................................................... LB-14
Tabel LB.24 Titik Didih Umpan Pada Bagian Atas Kolom Distilasi .................... LB-15
Tabel LB.25 Dew Point Kondensor ....................................................................... LB-16
Tabel LB.26 Panas Masuk Kondensor ................................................................... LB-16
Tabel LB.27 Panas Keluar Kondensor ................................................................... LB-16
Tabel LB.28 Panas Masuk Cooler 2 ...................................................................... LB-17
Tabel LB.29 Panas Keluar Cooler 2 ...................................................................... LB-18
Tabel LB.30 Bubble Point Reboiler (E-302) ......................................................... LB-19
Tabel LB.31 Panas Masuk Reboiler (E-109) ......................................................... LB-19
Tabel LB.32 Panas Keluar Vb (alur 30) Reboiler .................................................. LB-19
Tabel LB.33 Panas Keluar B (alur 31) Reboiler .................................................... LB-20
Tabel LB.34 Panas Masuk Kondensor Subcooler ............................................... LB-21
Tabel LB.35 Panas Keluar Kondensor Subcooler ............................................... LB-21
Tabel LB.36 Panas Masuk Cooler 3 .................................................................... LB-22
Tabel LB.37 Panas Keluar Cooler 3 .................................................................... LB-22
Tabel LB.38 Panas Masuk Cooler 4 ...................................................................... LB-23
Tabel LB.39 Panas Keluar Cooler 4 .................................................................... LB-23
Tabel LB.40 Panas Masuk Gas Buang Sementara (TT-103) ................................. LB-24
Tabel LB.41 Panas Keluar Gas Buang Sementara (TT-103) ................................. LB-24
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Molekul Etilen Glikol .......................................................... II-6
Gambar 2.2 Proses Sederhana Pembuatan Etilen Glikol ....................................... II-8
Gambar 2.3 Flowdiagram Pembuatan Etilen Glikol Dengan Proses Karbonasi .... II-9
Gambar 6.1 Alat-alat Pengendali Pada Pabrik Etilen Glikol ................................. VI-8
Gambar 7.1 Skema Sistem Pengolahan Limbah .................................................... VII-16
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Etilen Glikol ........................................................ VIII-10
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Pada Pabrik Etilen Glikol ....................... IX-16
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Pendahuluan
Perkembangan industri di Indonesia khususnya industri kimia terus mengalami
peningkatan. Meskipun sempat dilanda krisis ekonomi sampai saat ini, namun dengan
usaha-usaha tertentu yang dilakukan pemerintah, sektor ini mulai bangkit lagi. Dengan
bangkitnya sektor ini, maka peningkatan unsur-unsur penunjang industri juga makin
meningkat, termasuk bahan-bahan pembantu dan penunjang.
Kebutuhan berbagai bahan baku dan bahan penunjang di Indonesia masih banyak
didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan bahan penunjang ini bisa dihasilkan di
dalam negeri, hal ini tentunya akan menghemat pengeluaran devisa, meningkatkan
ekspor dan mengembangkan penguasaan teknologi.
Etilen glikol adalah salah satu bahan kimia yang jumlahnya belum mencukupi
kebutuhan industri di Indonesia. Etilen glikol itu sendiri sebagian besar digunakan
sebagai bahan baku industri poliester. Poliester yang merupakan senyawa polimer jenis
thermoplastik ini digunakan sebagai bahan baku industri tekstil dan plastik. Disamping
dapat dibuat serat yang kemudian dipintal menjadi benang, juga bisa dibuat langsung
menjadi benang filament untuk produk tekstil. Selain itu, poliester ini dapat juga
dibentuk (dicetak) sebagai bahan molding seperti pada pembuatan botol plastik.
Kegunaan lain dari etilen glikol ini adalah sebagai bahan baku tambahan pada
pembuatan cat, cairan rem, solven, alkyl resin, tinta cetak, tinta ballpoint, foam
stabilizer, kosmetik, dan bahan anti beku ( Anonim, 2008 ).
Etilen glikol digunakan hampir diseluruh bagian dunia, termasuk Indonesia.
Namun kebutuhan Indonesia akan etilen glikol hanya terpenuhi sekitar 50% oleh PT.
Gajah Tunggal Petrochem Tbk yang memproduksi 216.000 ton etilen glikol per
tahunnya( www.petrochem.com, 2008) . Permintaan pasar Indonesia terhadap etilen
glikol adalah sebesar 500.000 ton per tahun, artinya Indonesia masih kekurangan
pasokan etilen glikol sebesar 284.000 ton per tahunnya. Kekurangan ini ditanggulangi
dengan mengimpor etilen glikol untuk industri Indonesia. Berdasarkan data Badan Pusat
Statistik, pada tahun 2007, Indonesia mengimpor etilen glikol dari 18 negara. Kuwait
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
mengekspor etilen glikol terbesar bagi Indonesia yaitu sebanyak 9.458.963 kg seharga
USD 13.500.045. Sedangkan Saudi Arabia mengekspor 9.327.046 kg kepada Indonesia (
Badan Pusat Statistik, 2007).
Tabel 1.1 Impor Etilen Glikol Indonesia
Tahun Import Jumlah ( ton ) Nominal ( US$ 000 )
1999 378.794 165.743
2000 416.718 244.977
2001 430.721 216.294
2002 384.283 173.107
2003 283.920 178.407
2004 257.337 240.284
2005 261.496 255.740
2006 286.468 257.094
2007 247.639 255.551
( Badan Pusat Statistik, 2007)
Proses yang biasa digunakan untuk memproduksi etilen glikol adalah proses
hidrolisis etilen oksida dan reaksi formaldehid. Namun, kedua proses tersebut sangat
tidak effisien karena membutuhkan steam yang besar, air yang banyak, menggunakan
bahan baku lain dan biaya peralatan yang cukup mahal. Oleh karena itu dikembangkan
pembuatan etilen glikol dengan mereaksikan etilen oksida dengan karbondioksida
menghasilkan etilen karbonat yang kemudian dihidrolisis menghasilkan etilen karbonat.
Proses ini disebut proses karbonasi. Keuntungan dari proses ini yaitu, prosesnya lebih
sederhana, low energy, menghemat biaya produksi dan konversi etilen oksida menjadi
etilen glikol yang hampir sempurna yaitu 99%( Kawabe, 1998 ).
1.2 Perumusan Masalah
Kebutuhan etilen glikol di Indonesia belum dapat terpenuhi, sehingga untuk
menanggulangi kebutuhan etilen glikol di dalam negeri serta untuk meningkatkan nilai
ekonomis dari etilen glikol dengan biaya yang cukup rendah, dibandingkan dengan
proses lain maka dirasa perlu untuk mendirikan suatu pabrik pembuatan etilen glikol
dari etilen oksida yang direaksikan dengan karbondioksida menghasilkan etilen karbonat
yang kemudian dihidrolisis menghasilkan etilen glikol.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
1.3 Tujuan
Tujuan dari pra rancangan pabrik pembuatan etile glikol dari etilen oksida
dengan proses karbonasi adalah untuk mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia, khususnya
di bidang perancangan, analisis proses, dan operasi teknik kimia, sehingga akan
memberikan gambaran kelayakan prarancangan pabrik pembuatan etilen glikol.
1.4 Manfaat
Manfaat yang dapat diperoleh dari pra rancangan ini adalah tersedianya
informasi mengenai pabrik etilen glikol dari etilen dengan etilen oksida sebagai
intermediet sehingga dapat menjadi referensi untuk pendirian suatu pabrik etilen glikol.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Etilen Oksida
Pada tahun 1859, seorang ilmuwan Perancis, Charles-Adolphe Wurtz,
menemukan etilen oksida dengan mereaksikan 2-kloroetanol dengan senyawa basa.
Penemuan tersebut merupakan keberhasilan penting pada masa Perang Dunia I karena
penemuan tersebut menjadi pelopor dari senyawa kimia etilen glikol dan senjata kimia
gas beracun (mustard gas). Pada tahun 1931, seorang ilmuwan Perancis lainnya
menemukan cara menghasilkan etilen oksida secara langsung dengan mereaksikan etilen
dan oksigen menggunakan katalis perak. Metoda ini kemudian digunakan untuk
memproduksi etilen oksida dalam skala industri (Emulsifiers, 2007).
Etilen oksida merupakan zat kimia komoditas utama yang diproduksi di seluruh
dunia. Etilen oksida diproduksi dengan proses oksidasi katalitik etilen dengan katalis
perak. Banyak metoda lain yang telah diajukan untuk memproduksi etilen oksida namun
tidak ada metoda lain yang diterapkan dalam skala industri selain metoda ini
(Emulsifiers, 2007). Reaksi samping mengoksidasi etilen dan etilen oksida menjadi
karbon dioksida dan uap air. Reaksi yang berlangsung yaitu:
C2H4 + ½ O2 → C2H4O (1)
etilen oksigen etilen oksida
C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O (2)
etilen oksigen karbon dioksida uap air
Etilen oksida menimbulkan efek beracun bila dihirup. Gejala-gejala yang timbul
akibat menghirup terlalu banyak gas etilen oksida antara lain pusing, kejang-kejang
(mendadak), dan koma. Gas ini juga mengiritasi kulit dan menghirup uap etilen oksida
dapat menyebabkan paru-paru terisi dengan cairan selama beberapa jam.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
A. Kegunaan Etilen Oksida
Etilen oksida digunakan dalam produksi (Anonim, 2006):
1. Etilen glikol (sebagai zat anti beku, serat poliester, botol dan kontainer polietilen
tereftalat (PET), dehidrasi gas, fluida penukar panas, pelarut, dan poliester)
2. Polietilen glikol (digunakan dalam industri kosmetik, pembuatan obat – obatan,
pelumas, pelarut cat, dan plasticizer)
3. Etilen oksida glikol eter (digunakan sebagai fluida rem, deterjen, pelarut cat dan
pernis)
4. Etanolamin (digunakan dalam industri sabun, deterjen, pemurnian gas alam, dan
finishing tekstil)
5. Produk etoksilat dari fatty alkohol (digunakan dalam pembuatan deterjen, surfaktan,
emulsifier, dan dispersant)
B. Sifat Fisik Etilen Oksida
Sifat-sifat etilen oksida (EPA, 1986) antara lain :
1. Berat molekul : 44,053 gr/mol
2. Bentuk fisik : gas pada temperatur ruangan
3. Titik didih : 10,5oC
4. Titik leleh : -112,44oC
5. Densitas : 0,8711 gr/cm3
6. Tekanan uap : 1305 torr (25oC)
7. Viskositas : 0,31 cp (4oC)
8. Kalor jenis : 0,44 kal/g oC (20
oC)
9. Kalor uap : 136,1 kal/g (1 atm)
10. Flash point : < -18oC (tag open cup)
11. Suhu nyala : 429oC (udara, 1 atm)
12. Panas pembakaran : 1306,4 kJ/mol (25oC)
13. Tekanan kritik : 7,19 MPa
14. Suhu kritik : 195,8oC
15. Kalor fusi : 5,17 kJ/mol
16. Panas larutan : 6,3 kJ/mol (dalam air murni 25oC)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
17. Kelarutan : larut dalam air, aseton, CCl4, eter, metanol
18. Kereaktifan : mudah meledak jika dipanaskan, meledak dengan logam
alkali dalam basa
2.2 Karbondioksida
Karbondioksida merupakan salah satu gas pertama yang dnyatakan terdapat
dalam udara. Pada abad ke17, Jan Baptist Van Helmont mengetahuinya ketika ia
membakar batu bara dalam sebuah tabung tertutup, massa abu yang dihasilkan lebih
sedikit daripada batu bara yang digunakan. Interpretasinya bahwa batu bara itu sudah
berubah menjadi suatu bahan yang tidak terlihat yang ia defenisikan sebagai gas atau roh
( Anonim, 2007)
Karbondioksida adalah salah satu gas diatmosfir, terdistribusi seragam pada
permukaan bumi dengan konsentrasi sekitar 0.033 % atau 330 ppm. Secara komersil,
CO2 digunakan sebagai refrigeran, minuman bersoda, dan alat pemadam api. Karena
konsentrasinya yang rendah diudara, secara praktek sulit untuk mengekstrak gas ini dari
udara. Kebanyakan karbondioksida diperoleh dari hasil samping dari proses lain,seperti
produksi etanol dengan fermentasi dan pembuatan ammoniak ( Shakhashiri, 2008 ).
A. Sifat-sifat Karbondioksida (Anonim, 2007) :
1. Rumus molekul : CO2
2. Berat molekul : 44,0095 gr/mol
3. Sifat fisik : gas tak berwarna (pada temperatur ruangan)
4. Massa jenis : 1600 kg/m3
5. Titik lebur : -57°C
6. Titik didih : -78°C
7. Kelarutan dalam air : 1,45 kg/m³
8. Kalor laten sublimasi : 25,13 kJ/mol
9. Viskositas : 0,07 cP pada −78°C
10. Tekanan kritis : 7821 kPa
11. Suhu kritis : 31,1°C
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2.3 Etilen karbonat
Etilen karbonat adalah salah satu ester dari etilen glikol dan asam carbonik. Pada
temperatur ruang ( 250 C ) etilen karbonat berbentuk kristal transparan seperti padatan.
Pada suhu 34-370 C berbentuk cairan yang tidak berwarna dan tak berbau.
A. Sifat-sifat etilen karbonat ( Anonimb,2009 ) :
1. Berat molekul : 88,06 gr/mol
2. Bentuk fisik : padatan berwarna kekuningan (pada suhu 25oC)
dan cairan tak berwarna (pada 34-37o C)
3. Titik leleh : 34-37o C
4. Titik didih : 260,7 o C
5. Titik beku : 360 C
6. Densitas : 1.3210 g/cm3
7. Flash point : 150 o C
8. Viskositas ( 400 C ) : 1,5 cp
9. Spesifik gravity : 1,3
2.4 Air
Air mempunyai rumus kimia H2O, yang berarti satu molekul air terdiri dari dua
atom hydrogen dan satu atom oksigen. Sering digunakan sebagai pelarut. Air merupakan
senyawa kimia yang paling aman dan paling dibutuhkan seluruh makhluk hidup karena
tanpa air, makhluk hidup tidak akan dapat bertahan hidup. Ilmu yang mempelajari
tentang kandungan, sifat-sifat, proses penyebaran, dan kebiasaan alami air dikenal
dengan hidrologi. Hidrologi merupakan induk ilmu untuk percabangan teknik sipil, dan
hidrologi mempelajari masalah persediaan air dan penyaluran kotoran, sistem pengaliran
air dan irigasi, peraturan navigasi dan sungai, dan pengendalian banjir dan tenaga air (
Anonima, 2007 ).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
A. Sifat-sifat Air (Perry,1997) :
1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol
2. Titik lebur : 0 C (1 atm)
3. Titik didih : 100 C (1 atm)
4. Densitas : 1 gr/ml (4 C)
5. Spesifik graviti : 1,00 (4 C)
6. Indeks bias : 1,333 (20 C)
7. Viskositas : 0,8949 cP
8. Kapasitas panas : 1 kal/gr
9. Panas pembentukan : 80 kal/gr
10. Panas penguapan : 540 kal/gr
11. Temperatur kritis : 374 C
12. Tekanan kritis : 217 atm
2.5 Ethylene Glycol
Etilen glikol pertama kali ditemukan oleh Charles Adolphe Wurtz pada tahun
1859 dengan hidrolisis etilen glikol diasetat via saponifikasi dengan KOH dan pada
tahun 1860 melalui hidrolisis etilen oksida. Senyawa ini belum di komersialkan hingga
perang dunia pertama, dimana etilen glikol disintesis dari etilen diklorida dan digunakan
sebagai substituent gliserol pada industri peledakan di jerman. Di Amerika, produksi
semi komersial etilen glikol via etilen klorohidrin dimulai pada tahun 1917. Pabrik etilen
glikol pertama berdiri pada 1925 di West Virginia ( Anonimc, 2009).
Monoetilen glikol yang sering disebut etilen glikol adalah cairan jenuh, tidak
berwarna, tidak berbau, berasa manis dan larut sempurna dalam air. Grup hidroksil pada
glikol memberikan kemungkinan turunan senyawa yang lebih luas. Gugus hidroksil ini
bisa diubah menjadi aldehid, alkil halide, amina, azida, asam karboksil, eter, merkaptan,
ester nitrat, nitril, ester nitrit, ester organic, ester posphat, dan ester sulfat. Senyawa-
senyawa ini membuat etilen glikol bisa menjadi senyawa intermediet dalam banyak
reaksi. Terutama dal;am formasi resin, termasuk kondensasi dengan dimetil terephtalat
atau asam terephtalat yang menghasilkan resin polyester ( MEG Global Group, 2008 ).
Rumus molekul etilen glikol adalah HOCH2CH2OH dan struktur molekulnya
seperti yang ditampilkan pada gambar 2.1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Gambar 2.1 Struktur Molekul Etilen Glikol ( Anonimc, 2009 )
Tabel 2.1 Beberapa kegunaan etilen glikol ( MEG Global Group, 2008 ) :
Sifat/ Karakteristik Aplikasi / Kegunaan
Senyawa intermediet dari resin - Resin polyester ( Fibers, Containers dan
films )
- Resin ester sebagai plasticizers (
adhesive, pernis, dan pelapis )
- Alkyd-type resins ( karet sintetis,
adhesive, pelapis permukaan )
Solven coupler ( pasangan pelarut ) - Sebagai penstabil pada formasi gel
Penurunan titik pembekuan
( Freezing Point Depression )
- Fluida penghilang es ( deicing fluids )
pada pesawat terbang, dan landasannya.
- Sebagai fluida penghantar panas ( heat
transfer fluids ) pada kompresor gas,
pemanas, pendingin udara, proses
pendingin
- Antibeku pada kendaraan dan
pendingin.
- Formulasi berdasarkan air seperti adesif,
cat latex dan emulsi aspal )
Pelarut - Garam konduktif medium pada
kapasitor elektrolitik
Humectant - Serat tekstil, kertas, kulit, adhesive dan
lem
Secara komersial, etilen glikol di Indonesia digunakan sebagai bahan baku
industri polyester ( tekstil ) sebesar 97,34%. Sedangkan sisanya sebesar 2,66%
digunakan sebagai bahan baku tambahan pada pembuatan cat, cairan rem, solven, alkil
resin, tinta cetak, tinta ballpoint, foam stabilizer, kosmetik, dan bahan anti beku.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ada beberapa proses pembuatan etilen glikol, yaitu (Mc Ketta dan Cunningham,1984) :
2.5.1. Proses Du Pont Fomaldehid
Dalam proses ini formaldehid direaksikan dengan karbon monoksida dan air
untuk membentuk asam glikolat untuk selanjutnya diesterifikasi dengan menggunakan
metanol, etanol atau propanol dan produk alkil glikolat dihidrogenasi dalam fase uap
menggunakan katalis kromat menghasilkan monoetilen glikol dan alkohol (Mc Ketta
dan Cunningham,1984).
CO + CH2O + H2O H*
HOOCCH2OH
HOOCCH2OH + CH3OH CH3OOCCH2OH + H2O
CH3OOCCH2OH + H2 Cr2O3
HOCH2CH2OH + CH3OH
2.5.2. Proses Hidrolisis Etilen Oksida
1. Proses Katalitik
Merupakan proses pembuatan monoetilen glikol dengan mereaksikan air dan
etilen oksida dalam reaktor adiabatik katalitik. Etilen oksida murni atau campuran air
dengan etilen oksida (keduanya dalam fasa cair), digabungkan dengan air recycle
dengan perbandingan mol air dengan etilen oksida 5 : 1, dikondisikan hingga mencapai
kondisi yang disyaratkan dalam reaktor katalitik. Pada proses katalitik ini digunakan
katalis untuk memperbesar selektivitas terhadap monoetilen glikol sekaligus mengurangi
jumlah ekses air yang ditambahkan sehingga akan mengurangi kebutuhan energi dalam
proses pemisahan antara monoetilen glikol dengan air yang tidak bereaksi (Mc Ketta dan
Cunningham,1984).
2. Proses non Katalitik
Merupakan proses hidrolisis etilen oksida dengan air yang akan membentuk
monoetilen glikol dengan hasil samping berupa dietilen glikol dan trietilen glikol. Mula-
mula etilen oksida murni atau campuran air dengan etilen oksida digabungkan dengan
air recycle dengan perbandingan mol air dengan etilen oksida = 20 : 1 ( air dalam jumlah
yang sangat berlebih digunakan untuk mencapai selektivitas monoetilen glikol yang
tinggi ), dipanaskan sampai kondisi reaksi pada reaktor tubular untuk diubah menjadi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
monoetilen glikol dengan hasil samping berupa dietilen glikol dan trietilen glikol (Mc
Ketta dan Cunningham,1984). Air berlebih pada proses ini dihilangkan dengan
menggunakan evaporator dan etilen glikol dimurnikan dengan distilasi vakum ( Kirk dan
Othmer, 1990 ).
Gambar 2.2 Proses sederhana pembuatan etilen glikol
( Kirk dan Othmer, 1990 )
2.5.3 Proses Karbonasi
Etilen glikol dapat diproduksi dengan mereaksikan etilen oksida dengan
karbondioksida membentuk etilen karbonat yang selanjutnya dihidrolisis menjadi etilen
glikol. Unit oksidasi etilen dengan proses langsung menghasilkan etilen oksida yang
kemudian diabsorbsi oleh suatu larutan absorben sebelum memasuki unit karbonasi.
Keluaran dari menara absorbsi direaksikan dengan karbondioksida kemudian dikonversi
menjadi etilen karbonat yang kemudian masuk ke unit hidrolisis untuk membentuk etilen
glikol ( Kawabe dkk, 1998 ).
Keuntungan yang paling signifikan pada proses ini yaitu konversi etilen oksida
menjadi etilen glikol yang hampir sempurna dimana hanya sekitar 1% dihasilkan dietilen
glikol dan senyawa glikol lain ( Kirk dan Othmer, 1990 ).
Ada 3 reaksi utama dalam pembuatan etilen glikol dari etilen dengan proses
karbonasi, yaitu ( Kirk dan Othmer, 1990 ):
C2H4 + O2 C2H4O
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H4O + CO2 C3H4O3
C3H4O3 + H2O CO2 + C2H6O
Gambar 2.3 flow diagram pembuatan etilen glikol dengan proses karbonasi
( Kawabe dkk, 1998 )
Diagram alir diatas mengilustrasikan proses, komponen yang terlibat, zat inert
dan sistem pembersihan ( purging system ). Proses ini terbagi atas 3 tahap utama yaitu,
absorbsi etilen oksida dengan menggunakan suatu larutan absorban yang terdiri atas
etilen glikol, etilen karbonat yang di-recycle dan air. Tahap kedua yaitu, proses
karbonasi etilen oksida dengan CO2. Tahap yang terakhir adalah hidrolisis etilen
karbonat ( Kawabe dkk, 1998 ).
A. Sifat fisik etilen glikol ( Anonimd, 2007 )
1. Berat molekul : 62.068 g/mol
2. Densitas : 1.1132 g/cm³
3. Titik leleh : −12.9 °C (260 K)
4. Titik didih : 197.3 °C (470 K)
5. Titik beku : -13o C
5. Flash Point : 244 F ( Huntsmana, 2006 )
6. Spesifik grafiti ( 20o C ) : 1,115 ( Huntsman
a, 2006 )
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
7. Viskositas ( 20o C ) : 20,9 Cp
8. Densitas ( 20o C) : 9,28 lb/gal
.
B. Dietilen glikol ( Huntsmanb ,2006 )
1. Berat molekul : 106 g/mol
2. Titik didih : 244,8o C
3. Flash point : 290o F
4. Titik beku : -10,5o C
5. Spesifik grafiti (20o C) : 1,1184
6. Viskositas (20o C) : 35,7 Cp
7. Densitas (20o C) :9,31 lb/gal
2.6 Perbandingan Dan Pemilihan Proses
Dari ketiga proses yang dijelaskan diatas, proses yang paling efektif dan efisien
adalah proses karbonasi. Pada proses du-pont, membutuhkan biaya yang cukup tinggi
dalam hal penyediaan bahan, seperti formaldehid, air, karbon monoksida dan methanol,
dan peralatan yang cukup banyak juga akan meningkatkan biaya produksi dengan proses
ini. Sedangkan pada proses karbonasi hanya membutuhkan bahan yaitu etilen, oksigen
dari udara, karbondioksida dan air. Juga tahapan proses yang tidak memerlukan banyak
peralatan membuat proses ini lebih ekonomis dibanding proses du-pont ( Kirk dan
Othmer, 1990).
Untuk proses dengan hidrasi etilen oksida, agar absorbsi etilen oksida dengan air
maksimal, maka digunakan air dalam jumlah yang besar. Setelah prosedur absorbsi dan
separasi etilen oksida, air yang digunakan dalam jumlah besar tersebut harus dipanaskan,
sehingga akan membutuhkan jumlah energi yang sangat besar (Kawabe dkk,
1998). Penggunaan air berlebih ini dilakukan untuk meminimalkan pembentukan
senyawa glikol yang tinggi seperti dietilen glikol dan trietilen glikol (Bhise &
Harold, 1985). Selain itu proses ini juga membutuhkan banyak tahap untuk
menghasilkan etilen glikol (Kawabe dkk, 1998). Dengan menggunakan proses
karbonasi, penggunaan air berlebih dapat dihindari karena proses ini menggunakan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
karbondioksida, dimana CO2 ini bisa mengurangi pembentukan senyawa glikol berat,
sehingga hanya memerlukan air yang lebih sedikit. Proses ini juga mereduksi beberapa
peralatan mahal untuk pemurnian etilen glikol seperti stripper. Keuntungan yang lainnya
yaitu kondisi operasinya lebih mudah dibandingkan dengan hidrasi etilen secara
langsung (Bhise & Harold, 1985).
2.7 Deskripsi Proses
Proses produksi etilen glikol (C2H6O2) dapat dibagi menjadi empat tahapan
proses yaitu proses persiapan bahan baku, proses karbonasi, proses hidrolisis, dan proses
pemurnian etilen glikol.
2.7.1 Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi etilen glikol adalah gas etilen
oksida dan gas karbon dioksida. Etilen oksida (C2H4O) dari Tangki Etilen (TT-101)
pada tekanan 1,01 bar dan temperatur 30 C di alirkan dengan blower JB-101 ke Heater
1 (E-101) sebelum tekanannya dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan Kompresor 1 (JC-
101).
Gas karbondioksida (CO2) dari Tangki karbondioksida (TT-102) pada tekanan
1,1 bar dan temperatur 30 C di alirkan dengan blower JB-102 ke Kompresor 1 (JC-
101) untuk menaikkan tekanannya menjadi 14,5 bar lalu dialirkan menuju Heater 2 (E-
102) untuk menaikkan temperatur menjadi 100 C . Kemudian gas etilen oksida akan
dicampur dengan gas karbon dioksida di dengan perbandingan laju alir mol etilen oksida
per karbondioksida = 0,87 (Becker, 1983) sebagai umpan di Reaktor Karbonasi (R-
201).
2.7.2 Proses Karbonasi
Pembuatan etilen glikol dihasilkan melalui proses karbonasi etilen oksida dengan
katalis molybdenum dan dihasilkan senyawa intermediat yaitu etilen karbonat. Reaksi
berlangsung secara eksotermik sehingga untuk menyerap kelebihan panas reaksi
digunakan Reaktor Fixed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana reaksi berlangsung di
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa panas. Reaksi yang
berlangsung adalah:
C2H4O + CO2 C3H4O3
Etilen oksida karbon dioksida etilen karbonat
Proses karbonasi ini berlangsung pada tekanan 14,5 bar dengan suhu operasi 80
- 150 C. Jika temperatur operasi terlalu rendah maka laju reaksi menjadi rendah, reaksi
akan berlangsung sangat lama, ukuran reaktor akan lebih besar sehingga tidak ekonomis.
Disisi lain, jika proses dioperasikan pada temperatur tinggi maka banyak panas yang
hilang dan memberikan efek buruk pada kualitas produk yang dihasilkan. Dari
pertimbangan diatas maka suhu operasi yang digunakan adalah 100 C. Konversi reaksi
etilen oksida menjadi etilen karbonat adalah 99% (Kawabe dkk, 1998).
Produk dari reaktor karbonasi dialirkan dengan pompa (P-102) ke separator
tekanan rendah (FG-101) melalui penurunan tekanan pada Ekspander 1 (JE-101) yaitu
2,5 bar. Produk atas yang keluar dari separator berupa karbon dioksida berlebih yang
kemudian ditampung di tangki penampungan gas buang sementara (TT-103). Sedangkan
pada produk bawah tekanannya dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan kompresor 4 (JC-
301) dan dipanaskan hingga suhu 1500C dengan heater 4 (E-104) sebagai umpan
direaktor hidrolisis.
2.7.3 Proses Hidrolisis
Air masuk pada suhu 300C kemudian tekanan dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan
kompresor 3 (JC-103) dan dipanaskan sampai suhu 1500C menggunakan heater 3 (E-
103) kemudian dialirkan melalui pompa 1 (P-101) ke reaktor hidrolisis (R-102),
bersamaan dengan produk bawah separator 1 (FG-101) yang mengandung etilen
karbonat.
Sama seperti reaksi karbonasi, reaksi hidrolisis berlangsung secara eksotermik
sehingga diperlukan Reaktor Fixed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana reaksi
berlangsung di bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa panas.
Reaksi yang berlangsung adalah:
C3H4O3 + H2O CO2 + C2H6O2 (1)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen karbonat Air karbon dioksida Etilen gikol
2C3H4O3 + H2O 2 CO2 + C4H10O3 (2)
Etilen karbonat Air karbon dioksida dietilen gikol
Reaksi dalam reaktor hidrolisis berlangsung pada suhu 1500C dan tekanan
14,5 bar (Kawabe dkk, 1998). Kondisi ini sesuai agar etilen glikol yang dihasilkan lebih
banyak serta konversi reaksi mencapai 99%.(Becker, 1983).
Produk yang dihasilkan pada reaktor ini adalah etilen glikol, dietilen glikol, dan
sisa gas lain.
2.7.4 Pemurnian Produk
Produk yang dihasilkan dari reaktor hidrolisis dialirkan dengan pompa 4 (P-
104) menuju separator tekanan rendah II (FG-102) yang sebelumnya dilakukan
penurunan tekanan dengan Ekspander 2 (JE-102) dan penurunan suhu menjadi 1000C
menggunakan Cooler 1 (E-105). Produk atas separator mengeluarkan gas buang yang
kemudian ditampung di tangki penampungan gas sementara (TT-103) melalui blower
4(JB-104). sedangkan produk bawah dilanjutkan ketahap evaporasi yang sebelumnya
dilakukan penurunan tekanan hingga 1 bar dengan Ekspander 2 (JE-102).
Tahap selanjutnya yaitu penghilangan air menggunakan Evaporator dengan suhu
1200C. Produk atas pada evaporator akan mengeluarkan air, etilen oksida dan
karbondioksida. Sedangkan produk bawah mengeluarkan etilen glikol, dietilen glikol
dan sisa etilen karbonat.
Hasil produk bawah evaporasi kemudian dialirkan dengan pompa 6 (P-106)
menuju destilasi tetapi harus ditingkatkan suhu umpan menjadi 1970C menggunakan
heater 5 (E-106). Produk atas (destilat) keluar dalam bentuk cair yaitu etilen glikol suhu
1000C dan akan didinginkan dengan Cooler 2 (E-108) hingga suhu 30
0C yang kemudian
dialirkan ke tangki produk (TT-104) dengan tingkat kemurnian 99%.
Sedangkan produk bawah berupa Dietilen glikol dan Etilen karbonat keluar
Reboiler (E-109) pada suhu 2500C dalam bentuk uap - cair kemudian dialirkan ke Flash
drum (V-101) untuk memisahkan etilen karbonat dengan dietilen glikol. Produk atas
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Flash drum berupa dietilen glikol dan didinginkan dengan Condensor Subcooler (E-110)
menjadi suhu 300C dan dialirkan dalam tangki Dietilen glikol (TT-105). Sedangkan
produk bawah berupa etilen karbonat keluar pada suhu 2500C yang didinginkan dengan
Cooler 3 (E-111) sampai suhu 1000C dan dilanjutkan dengan Cooler 4 (E-112) sehingga
suhunya menjadi 350C kemudian ditampung ditangki Etilen karbonat (TT-106).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB III
NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan etilen glikol dengan
kapasitas produksi 8750 kg/jam diuraikan sebagai berikut:
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Waktu bekerja / tahun : 330 hari
Satuan operasi : kg/jam
3.1 Reaktor I
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor I (Reaktor Karbonasi)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 2 Alur 4 Alur 7
C3H6O3 - - 12670,4494
CO2 63,7150 6786,8116 455,9034
C2H4O 6307,7847
- 32,9657
Total 6371,4997 6786,8116 13159,3185
13159,3185 13159,3185
3.2 Separator I
Tabel 3.3 Neraca Massa Separator I
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 9 Alur 10 Alur 8
C3H6O3 1,9390 12668,5104 12670,4494
C2H4O 214,2847 241,6187
455,9034
CO2 2,7994 30,1663 32,9657
Total 219,0231 12940,2954 13159,3185
13159,3185 13159,3185
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3.3 Reaktor II
Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor II (Reaktor Hidrolisis)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 6 Alur 12 Alur 13
C2H6O - - 8761,0566
C4H10O3 - - 136,0197
C3H6O3 - 12668,5104 12,6185
C2H4O - 30.1663 30,1663
CO2 - 241.6187 6565,2530
H2O 3489,3704 - 925,1668
Total 3489,3704 12940.2954 16430,2810
16430,2810 16430,2810
3.4 Cooler I (E-105)
Tabel 3.4 Neraca Massa Cooler I (E-105)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 15
C2H6O 8761,0566 8761,0566
C4H10O3 136,0197 136,0197
C3H6O3 12,6185 12,6185
C2H4O 30,1663 30,1663
CO2 6565,2530 6565,2530
H2O 925,1668 925,1668
Total 16430,2810 16430,2810
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3.5 Separator II
Tabel 3.5 Neraca Massa Separator II
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 16 Alur 17 Alur 15
C2H6O 0 8761,0566 8761,0566
C4H10O3 0 136,0197 136,0197
C3H6O3 0 12,6185 12,6185
C2H4O 23,4665 6,6998
30,1663
CO2 6461,1098 104,1433 6565,2530
H2O 89,4102 835,7566
925,1668
Total 6573,9866 9856,2945 16430,2810
16430,2810 16430,2810
3.6 Evaporator
Tabel 3.6 Neraca Massa Evaporator
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 19 Alur 20 Alur 18
C2H6O - 8761,0566 8761,0566
C4H10O3 - 136,0197 136,0197
C3H6O3 - 12,6185 12,6185
C2H4O 6,6998 - 6,6998
CO2 104,1433 - 104,1433
H2O 835,7566 - 835,7566
Total 946,5996 8909,6949 9856,2945
9856,2945 9856,2945
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3.7 Kolom Distilasi
Tabel 3.7 Neraca Massa Kolom Distilasi
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 21 Alur 24 Alur 27 Alur 31
C2H6O 8761,0566 - 8750 11,0566
C4H10O3 136,0197 - 88,3838 52,4059
C3H4O3 12,6185 - - 7,9306
Total 8909,6949 - 8838,384 71,3931
8909,6949 8909,7770
3.8 Kondensor
Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 22 Alur 24 Alur 26 Alur 27
C2H6O 12659,0368 -
3909,0368 8750
C4H10O3 155,8169 -
67,4330 88,3838
C3H6O3 0 - - -
Total 12814,8537 - 3976,4698 8838,3838
12814,8537 12814,8537
3.9 Reboiler
Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler
Komponen Keluar (kg/jam) Masuk (kg/jam)
Alur 31 Alur 30 (Vb) Alur 29 (Lb)
C2H6O 11,0566 968,3160 980,0659
C4H10O3 52,4059 4171,8575 4222,4807
C3H6O3 7,9306 694,5472 702,9751
Total 71,3931 5834,7207 5905,5217
5905,5217 5905,5217
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3.11 Flash Drum
Tabel 3.10 Neraca Massa Flash Drum
Komponen
Keluar (kg/jam)
Masuk (kg/jam)
Alur 32 Alur 33 Alur 31
C2H6O 11,0566 0 11,0566
C4H10O3 52,4059 0 52,4059
C3H6O3 0 7,9306 7,9306
Total
63,4625 7,9306 71,3931
71,3931 71,3931
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB IV
NERACA PANAS
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan operasi : kJ/jam
Temperatur basis : 25oC
4.1 Heater 1 (E-101)
Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 (E-101)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 86836,9767 -
Produk - 1064287,7773
Steam 989855,9034 -
Total 1076692,8800 1064287,7773
4.2 Heater 2 (E-102)
Tabel 4.2 Neraca Panas Heater 2 (E-102)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan -28729,6521 -
Produk - 448157,3972
Steam 476887,0493 -
Total 448157,3972 448157,3972
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
4.3 Heater 3 (E-103)
Tabel 4.3 Neraca Panas Heater 3 (E-103)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 72638,1236 -
Produk - 1846239,3123
Steam 1773601,1887 -
Total 1846239,3123 1846239,3123
4.4 Reaktor Karbonasi (R-101)
Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor I (R-101)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 1523195,5561 -
Produk - 2411356,8111
ΔHr 1641670,1066 -
Air Pendingin - 753508,8516
Total 3164865,6627 3164865,6627
4.5 Heater 4 (E-104)
Tabel 4.5 Neraca Panas Heater 5 (E-104)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 2351649,1206 -
Produk - 4032521,8880
Steam 1680872,7674 -
Total 4032521,8880 4032521,8880
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
4.6 Reaktor Hidrolisis (R-102)
Tabel 4.6 Neraca Panas Reaktor II (R-102)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 5878761,2004 -
Produk - 4700018,3276
ΔHr 17042518,1688 -
Air Pendingin - 18221261,0416
Total 22921279,3692 22921279,3692
4.7 Cooler 1 (E-105)
Tabel 4.7 Neraca Panas Cooler 1 (E-105)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 4653108,2917 -
Produk - 2593363,7671
Air Pendingin - 2059744,5246
Total 4653108,2917 4653108,2917
4.8 Evaporator (FG-101)
Tabel 4.8 Neraca Panas Evaporator (FG-101)
Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)
Umpan 2386302,4243 -
Produk - 2732823,4570
Steam 346521,0327 -
Total 2732823,4570 2732823,4570
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
4.9 Heater 5 (E-106)
Tabel 4.9 Neraca Panas Heater 5 (E-106)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 2591422,5916 -
Produk - 4888214,7536
Steam 2296792,1621 -
Total 4888214,7536 4888214,7536
4.10 Kondensor (E-107)
Tabel 4.10 Neraca Panas Kondensor (E-107)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 4856460,8866 -
Produk - 2013882,2541
Kondensor duty - 2842578,6325
Total 4856460,8866 4856460,8866
4.11 Cooler 2 (E-108)
Tabel 4.11 Neraca Panas Cooler 2 (E-108)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 2013882,2541 -
Produk - 130049,8830
Kondensor duty - 1883832,3711
Total 2013882,2541 2013882,2541
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
4.12 Reboiler (E-109)
Tabel 4.12 Neraca Panas Reboiler (E-109)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 1210404,7537 -
Produk - 867584,8169
Reboiler duty -342819,9368 -
Total 867584,8169 867584,8169
4.13 Kondensor Subcooler (E-110)
Tabel 4.13 Neraca Panas Kondensor Subcooler (E-110)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 20550,5501 -
Produk - 735,8533
Kondensor duty - 19814,6968
Total 20550,5501 20550,5501
4.14 Cooler 3 (E-111)
Tabel 4.14 Neraca Panas Cooler 3 (E-111)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 4810,6652 -
Produk - 1459,7357
Kondensor duty - 3350,9295
Total 4810,6652 4810,6652
4.15 Cooler 4 (E-112)
Tabel 4.15 Neraca Panas Cooler 4 (E-112)
Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)
Umpan 1459,7357 -
Produk - 187,4830
Kondensor duty - 1272,2527
Total 1459,7357 1459,7357
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan Etilen Oksida (TT-101)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Oksida
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Lama Penyimpanan : 3 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 310C
- Tekanan ( P) = 68 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 2,484 m
- Tinggi : 3,726 m
- Tebal : 6 in
- Tutup
- Diameter : 2,484 m
- Tinggi : 0,6210 m
- Tebal : 6 in
2. Heater 1 (E-101)
Fungsi : Menaikkan temperatur etilen oksida sebelum menuju R-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kapasitas : 6371,50 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 16
Diameter shell : 8 in
3. Tangki Penyimpanan Karbon Dioksida (TT-102)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Karbon Dioksida
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Lama Penyimpanan : 5 hari
Kondisi Operasi :
Tekanan = 68 bar
Temperatur = 31 C
Kapasitas : 144,9759 m3
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 3,36 m
- Tinggi : 6,41 m
- Tebal : 4 in
- Tutup
- Diameter : 3,36 m
- Tinggi : 0,92 m
- Tebal : 4 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
4. Ekspander 1 (JE-101)
Fungsi : Menurunkan tekanan campuran gas dari reaktor karbonasi (R-
101) sebelum dimasukkan ke Separator I (FG-101)
Jenis : Reciprocating compressor
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : carbon steel
Tekanan masuk : 68 bar
Tekanan keluar : 14,5 bar
Kapasitas : 4,242 m3/jam
Daya : 125 hp
5. Heater 2 (E-102)
Fungsi : Menaikkan temperatur karbon dioksida sebelum menuju
reaktor karbonasi ( R-101).
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 6786,50 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 52
Diameter shell : 15 in
6. Tangki Penyimpanan Air (TT-103)
Fungsi : Untuk menyimpan air
Bentuk :Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup
ellipsoidal
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 7 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kapasitas : 1734,4101 m3
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,01 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 4,1815 m
- Tinggi : 6,2723 m
- Tebal : 1 ½ in
- Tutup
- Diameter : 4,1815 m
- Tinggi : 1,0454 m
- Tebal : 1 ½ in
7. Pompa Air (P-101)
Fungsi : Memompa Air dari Heater 3 (E-103) menuju Reaktor
Hidrolisis (R-102)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 22,6751 gpm
Daya : 4 hp
8. Heater 3 (E-103)
Fungsi : Menaikkan temperatur air sebelum menuju reaktor II ( R-
101).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 3489,37 kg/jam
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 8 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 9/16 in square pitch
Jumlah tube : 10
Diameter shell : 10 in
9. Reaktor Karbonasi (R-101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi karbonasi etilen
oksida.
Jenis : Plug Flow Reactor
Type Reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Kapasitas : 36,847 m3
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
- Temperatur masuk : 100°C
- Temperatur keluar : 100°C
- Tekanan operasi : 14,5 bar
Kondisi fisik :
- Jumlah tube : 21 buah
- Silinder
- Diameter : 4,243 m
- Panjang : 12 m
- Tebal : 2 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Tutup
- Diameter : 4,243 m
- Panjang : 1,061 m
- Tebal : 2 in
10. Separator Tekanan Rendah I (FG-101)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor I (R-101)
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 2,5 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 0,5014 m
- Panjang : 12,6882 m
- Tebal : 1 ¼ in
- Tutup
- Diameter : 0,5014 m
- Panjang : 0,6858 m
- Tebal : 1 ¼ in
Waktu pisah : 10 menit
11. Blower 3 (JB-103)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fungsi : Memompa gas buang dari Evaporator (FE-101) menuju udara
luar
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 60,6931m3 /jam
Daya : 1 hp
12. Pompa 3 (P-103)
Fungsi : Memompa campuran dari Separator I (FG-101) menuju Reaktor
Hidrolisis (R-102).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 128,0309 gpm
Daya : 20 hp
13. Heater 4 (E-104)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran dari separator I (FG-101)
sebelum menuju R-102
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 12940,2954 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1 ¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 52
Diameter shell : 12 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
14. Reaktor Hidrolisis (R-102)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrolisis etilen
karbonat.
Jenis : Plug Flow Reactor
Type Reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Kapasitas : 139,054 m3
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
- Temperatur masuk : 150°C
- Temperatur keluar : 150°C
- Tekanan operasi : 14,5 bar
Kondisi fisik :
- Jumlah Tube : 24 buah
- Silinder
- Diameter : 6,5554 m
- Panjang : 20 m
- Tebal : 2 ¼ in
- Tutup
- Diameter : 6,5554 m
- Panjang : 1,64 m
- Tebal : 2 ¼ in
- Pipa pendingin:
- Ukuran nominal : 24 in
- Schedule : 20
- ID : 23,25 in
- OD : 24 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
15. Blower 2 (JB-102)
Fungsi : memompa campuran dari Separator II (FG-102) menuju
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 1865,7794 m3 /jam
Daya : 7 hp
16. Cooler 1 (E-106)
Fungsi : Mendinginkan campuran dari Reaktor Hidrolisis (R-102)
menuju Separator II (FG-102).
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 16430,28102 kg/jam
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1691 in square pitch
Jumlah tube : 86
Diameter shell : 21 ¼ in
17. Separator Tekanan Rendah II (FG-102)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor II (R-102)
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan = 2,5 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 2,02 m
- Panjang : 14,3876 m
- Tebal : 1,5 in
- Tutup
- Diameter : 2,02 m
- Panjang : 0,6096 m
- Tebal : 1,5 in
- Waktu pisah : 10 menit
18. Blower 2 (JB-101)
Fungsi : memompa campuran dari Separator II (FG-102) menuju udara
luar
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 1865,7794 m3 /jam
Daya : 7 hp
19. Evaporator (FE-101)
Fungsi : Menghilangkan air dari campuran bottom Separator II (FG-
102) sebelum dimasukkan ke kolom destilasi T-101
Bentuk : Long-tube Vertical Evaporator
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tipe : Single Effect Evaporator
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan Konstruksi : carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 9856,2945 kg/jam
Diameter shell : 10 in
Pitch (PT) : 1 169 in triangular pitch
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 12 BWG
Jumlah tube : 18
Panjang tube : 12 ft
20. Blower 3 (JB-103)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporator (FE-101) menuju udara
luar
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 1579,0776 m3 /jam
Daya : 6 hp
21. Pompa 6 (P-106)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporator (FE-101) menuju kolom destilasi
(T-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1464,6484 gpm
Daya : 8 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
22. Heater 5 (E-105)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran sebelum menuju kolom
destilasi (T-101)
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 8909,6949 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1 ¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 66
Diameter shell : 13,25 in
23. Kolom Distilasi 1 (T-101)
Fungsi : memisahkan campuran etilen glikol dan dietilen glikol
Jenis : sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 grade A
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur : 197°C
- Tekanan : 1,01 atm
Tray spacing (t) = 0,4 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm
Space between hole center (p’)= 12 mm
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Column Diameter (T) = 1,4766 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Weir length (W) = 1,0336 m
Downsput area (Ad) = 0,1506 m2
Active area (Aa) = 1,4102 m2
Weir crest (h1) = m 0,0058
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 10,5 m
Tinggi tutup = 0,3691 m
Tinggi total = 11,2383 m
Tekanan operasi = 1,09 atm = 101kPa
Tebal silinder = 85 in
24. Kondensor (E-107)
Fungsi : Mengubah fasa uap campuran etilen glikol menjadi fasa
cair
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 8838.383838 kg/jam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 ¼ in triangular pitch
Jumlah tube : 16
Diameter shell : 8 in
25. Drum Penampung (D-101)
Fungsi : Menampung distilat dari kolom destilasi (T-101)
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 42,7111 m3
Kondisi operasi:
- Temperatur : 100°C
- Tekanan : 1,01 bar
Kondisi Fisik :
- Silinder
- Diameter : 5,3421 m
- Panjang : 9,33 m
- Tebal : 831 in
- Tutup
- Diameter : 5,3421 m
- Panjang : 1,3355 m
- Tebal : 831 in
26. Pompa Destilat (P-107)
Fungsi : Memompa destilat dari Drum penampung (D-101) ke Cooler 2 (E-
107)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 258,.4576 gpm
Daya : 32 hp
27. Pompa Refluks Destilat (P-108)
Fungsi : Memompa campuran refluk destilat dari drum penampung (D-101) ke
Destilasi (T-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 18,6315 gpm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya : 31 hp
28. Cooler 2 (E-108)
Fungsi : Mendinginkan campuran etilen glikol menjadi fasa cair
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 8838,383838 kg/jam
Diameter tube : ¾ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 15/16 in triangular pitch
Jumlah tube : 1330
Diameter shell : 39 in
29. Tangki Penyimpanan Etilen Glikol (TT-104)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Glikol
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,1 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 4,8807 m
- Tinggi : 7,3210 m
- Tebal : 1 ½ in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Tutup
- Diameter : 4,8807 m
- Tinggi : 1,2202 m
- Tebal : 1 ½ in
30. Pompa Reboiler (P-109)
Fungsi : Memompa campuran bottom destilasi ke reboiler
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1409,8952 gpm
Daya : 5 hp
31. Reboiler (E-109)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran bottom sebelum
dimasukkan ke kolom destilasi T-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 5905,5217kg/jam
Diameter tube : 1 ¼ in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1691 in square pitch
Jumlah tube : 112
Diameter shell : 21,25 in
32. Flash Drum (V-101)
Fungsi : Memisahkan fasa cair Etilen karbonat dan dietilen glikol
dari campuran fasa gas
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240, Grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 250 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 2,657 m
- Tinggi : 3,985 m
- Tebal : 811 in
- Tutup
- Diameter : 2,657 m
- Tinggi : 0,664 m
- Tebal : 811 in
33. Kondensor Subcooler (E-110)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran dietilen glikol
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 63,4625 kg/jam
Diameter tube : 1¼ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch (PT) : 1691 in square pitch
Jumlah tube : 18
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Diameter shell : 10 in
34. Pompa Destilat DEG (P-110)
Fungsi : Memompa campuran atas dari Kondensor subcooler ke tangki
penyimpan Dietilen Glikol.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 10,2707 gpm
Daya : 101 hp
35. Tangki Penyimpanan Dietilen Glikol (TT-105)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Dietilen Glikol selama 10 hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 2,19 m
- Tinggi : 2,1892 m
- Tebal : 811 in
- Tutup
- Diameter : 2,19 m
- Tinggi : 0,5473 m
- Tebal : 811 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
36. Pompa Bottom EC (P-111)
Fungsi : Memompa campuran bawah dari Cooler 4 ke tangki penyimpan
Etilen Karbonat.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,2183 gpm
Daya : 101 hp
37. Cooler 3 (E-111)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat menjadi 1000C
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7,93061 kg/jam
Diameter tube : 1¼ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 in square pitch
Jumlah tube : 10
Diameter shell : 10 in
38. Cooler 4 (E-112)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat 350C
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7,93061 kg/jam
Diameter tube : 1¼ in
Jenis tube : 10 BWG
Panjang tube : 8 ft
Pitch (PT) : 1 ¼ in square pitch
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah tube : 10
Diameter shell : 10 in
39. Tangki Penyimpanan Etilen Karbonat (TT-106)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Karbonat selama 10 hari
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
Kondisi fisik :
- Silinder
- Diameter : 1,0798 m
- Tinggi : 1,6197 m
- Tebal : 1 in
- Tutup
- Diameter : 1,0798 m
- Tinggi : 0,2699 m
- Tebal : 1 in
40. Blower 4 (JB-104)
Fungsi : Memompa campuran dari flash drum (V-101) menuju
Condensor Subcooler (E-110)
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kapasitas : 20,894 m3 /jam
Daya : 1/10 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk
mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan.
Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat
penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua
peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah
dan efisien. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan
agar sarjana teknik dapat memantau dan mengontrol kondisi di lapangan. Dengan
adanya instrumentasi ini pula, para sarjana teknik dapat segera melakukan tindakan
apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian
tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang
paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Considine, 1985).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol ( controler ), penunjuk ( indicator
), pencatat ( recorder ), dan pemberi tanda bahaya ( alarm ). Instrumentasi bekerja
dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara
manual atau otomatis. . Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung
pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat
instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan
instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang
kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis) (Timmerhaus
dkk, 2004).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah
:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,
humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel
lainnya (Considine,1985).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari :
1. Sensing Elemen/Elemen Perasa (Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang
diukur.
2. Elemen pengukur (measuring element)
Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan
temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan
sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.
3. Elemen pengontrol (controlling element)
Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur
perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang
diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun
meniadakan penyimpangan yang terjadi.
4. Elemen pengontrol akhir (final control element)
Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari
elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam
batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
(Considine,1985)
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi
otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan
mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang
dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada
kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi
otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada
variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan
dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (indicatorer).
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah:
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
(Timmerhaus dkk,2004)
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah :
1. Untuk variabel temperatur:
Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur suatu alat. Dengan menggunakan Temperature
Controller, para engineer juga dapat melakukan pengendalian terhadap
peralatan sehingga temperatur peralatan tetap berada dalam range yang
diinginkan. Temperature Controller kadang-kadang juga dapat mencatat
temperatur dari suatu peralatan secara berkala (Temperature Recorder).
Temperature Indicator (TI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati temperatur dari suatu alat
2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan
Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan dalam suatu alat Dengan menggunakan Level Controller, para
engineer juga dapat melakukan pengendalian ketinggian cairan dalam peralatan
tersebut.
Level Indicator (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
ketinggian cairan dalam suatu alat.
3. Untuk variabel tekanan
Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk
mengamati tekanan operasi suatu alat. Para engineer juga dapat melakukan
perubahan tekanan dari peralatan operasi. Pressure Controller dapat juga
dilengkapi pencatat tekanan dari suatu peralatan secara berkala (Pressure
Recorder).
Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
tekanan operasi suatu alat.
4. Untuk variabel aliran cairan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati
laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan
dapat melakukan pengendalian.
Flow Indicator (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju
aliran atau cairan suatu alat.
(Considine,1985)
Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra – rancangan Pabrik
Pembuatan Etilen Glikol dari etilen oksida dengan Proses Karbonasi
No Nama alat Jenis instrumen Kegunaan
1
Tangki gas
karbondioksida dan
etilen oksida
Pressure indicators
(PI) Menunjukkan tekanan dalam tangki
2 Blower
Flow controller
(FC) Mengontrol laju alir gas dalam pipa
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam blower
3
Heater, Kondenser,
Reboiler, dan Cooler
Temperature
Indicator (TC) Mengontrol suhu pada alat
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam alat
4 Ekspander
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan gas dalam alat
Temperature
Indicator (TC) Mengontrol suhu dalam alat
5 Reaktor
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam reaktor
Flow controller
(FC) Mengontrol laju alir dalam reaktor
Temperature
Indicator (TI) Menunjukkan suhu dalam reaktor
6 Separator tekanan
rendah
Level controller
(LC)
Mengontrol ketinggian cairan dalam
separator
Pressure indicator
controller alarm
(PICA)
Mengontrol, menunjukkan dan tekanan
dalam separator
Temperature
indicator (TI) Menunjukkan temperatur dalam separator
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 6.1 Daftar penggunanan instrumentasi pada Pra – rancangan Pabrik
Pembuatan Etilen Glikol dari etilen oksida dengan Proses Karbonasi (lanjutan )
No Nama alat Jenis instrumen Kegunaan
7 Kolom destilasi
Temperature
indicator (TI)
Menunjukkan temperatur dalam kolom
distilasi
Pressure controller
(PC) Mengontrol tekanan dalam kolom distilasi
8 Evaporator Temperature
Controller (TC) Mengontrol suhu dalam alat
9 Tangki cairan Level indicator (LI) Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki
10 Pompa Flow Controller
(FC) Mengontrol laju alir cairan dalam pipa
PI
FC
PC
Tangki Gas karbon dioksida Blower
TC
PC
Ekspander
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
TC
PC
LI
Heater, Condensor, Cooler Tangki Cairan
TC
PC
TC
Reboiler Evaporator
12
R-102
PC
TI FC
LC
TI
PICA
Reaktor Separator
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
PC
TI
FC
Kolom distilasi Pompa
Gambar 6.1 Alat-alat pengendali pada pabrik Pembuatan Etilen Glikol dari etilen oksida
dengan Proses Karbonasi
6.2 Keselamatan Kerja
Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh
karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut
perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat
perancangan dan saat pabrik beroperasi.
Salah satu faktor yang penting sebagai usaha menjamin keselamatan kerja adalah
dengan menumbuhkan dan meningkatkan kesadaran karyawan akan pentingnya usaha
untuk menjamin keselamatan kerja. Usaha-usaha yang dapat dilakukan antara lain :
1. Meningkatkan spesialisasi ketrampilan karyawan dalam menggunakan peralatan
secara benar sesuai tugas dan wewenangnya serta mengetahui cara-cara mengatasi
kecelakaan kerja.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2. Melakukan pelatihan secara berkala bagi karyawan. Pelatihan yang dimaksud dapat
meliputi :
Pelatihan untuk menciptakan kualitas Sumber Daya Manusia (SDM) yang tinggi
dan bertanggung-jawab, misalnya melalui pelatihan kepemimpinan dan pelatihan
pembinaan kepribadian.
Studi banding (workshop) antar bidang kerja, sehingga karyawan diharapkan
memiliki rasa kepedulian terhadap sesama karyawan.
3. Membuat peraturan tata cara dengan pengawasan yang baik dan memberi sanksi bagi
karyawan yang tidak disiplin (Timmerhaus dkk, 2004).
Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja,
Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja
pada tanggal No 1 tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja
dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini
disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang
menyenangkan.
Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin
adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut (Timmerhaus dkk, 2004):
1. Penanganan dan pengangkutan bahan menggunakan manusia harus seminimal
mungkin.
2. Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik.
3. Jarak antar mesin-mesin dan peralatan lain cukup luas.
4. Setiap ruang gerak harus aman, bersih dan tidak licin .
5. Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran.
6. Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya.
7. Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.
6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Etilen Glikol
Dalam rancangan pabrik pembuatan etilen glikol, usaha-usaha pencegahan
terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan sebagai berikut :
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan
Proses produksi etilen glikol dari etilen oksida dengan proses karbonasi
menggunakan reaktor yang beroperasi pada suhu 80-150°C dengan menggunakan bahan
bakar minyak. Bahaya yang kemungkinan timbul adalah kebakaran atau peledakan yang
berasal dari reaktor. Selain itu unit penghasil uap (boiler) juga dapat menciptakan hal
yang serupa apabila pengendalian tidak berjalan optimal.
Dari uraian di atas maka perlu dilakukan upaya pencegahan dan penanganan
terhadap kebakaran dan ledakan sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada
tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses.
2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole yang
cukup untuk pemeriksaan.
3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran steam,
dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak menggangu gerakan karyawan.
4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan di fire station setiap saat dalam
keadaan siaga.
5. Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompa hydran untuk jarak tertentu.
Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja
No. Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :
1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini
adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas:
a. Smoke detector adalah detector yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi
asap dalam jumlah tertentu.
b. Gas detector adalah detector yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi
gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang mudah terbakar.
c. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm
kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran. Alarm ini berupa:
Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus
(audible alarm).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh
pandangan mata secara jelas (visible alarm).
2. Panel Indikator Kebakaran
Panel indikator kebakaran adalah suatu komponen dari sistem deteksi dan alarm
kebakaran yang berfungsi mengendalikan kerja sistem dan terletak di ruang operator.
6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri
Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah
dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah
melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut :
1. Helm
2. Pakaian dan perlengkapan pelindung.
3. Sepatu pengaman.
4. Pelindung mata.
5. Masker udara.
6. Sarung tangan.
6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik
Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut :
1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering
atau pemutus arus listrik otomatis lainnya.
2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik
untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan.
3. Penempatan dan pemasangan motor-motor listrik tidak boleh mengganggu lalu
lintas pekerja.
4. Memasang papan tanda larangan yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi.
5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.
6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal
petir yang dibumikan.
7. Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.
6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan
Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah :
1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di dalam
lokasi pabrik.
2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan
memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut.
3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan,
penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran,
korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat.
4. Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.
6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis
Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :
1. Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah kemungkinan
terguling atau terjatuh.
2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan
karyawan.
3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap
lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar
tidak menghalangi kendaraan yang lewat.
4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan
tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran.
5. Pada alat-alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung untuk
menghindari terjadinya kecelakaan kerja.
Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai
disiplin bagi para karyawan yaitu:
1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan.
2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan
yang ada.
4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada
atasan.
5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan
bahaya.
6. Setiap kontrol secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas maintenance.
(Timmerhaus dkk, 2004)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB VII
UTILITAS
Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar
jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus
dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan Etilen Glikol adalah
sebagai berikut:
1. Kebutuhan uap (steam)
2. Kebutuhan air
3. Kebutuhan bahan kimia
4. Kebutuhan bahan bakar
5. Kebutuhan listrik
6. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Uap (Steam)
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada
pabrik pembuatan Etilen Glikol dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas
Nama Alat Kebutuhan Uap ( Kg/jam )
Heater 1 ( E-101 ) 595,7052
Heater 2 ( E-102 ) 286,9954
Heater 3 ( E-103 ) 1011,5660
Heater 4 ( E-104 ) 1067,3709
Evaporator 208,5398
Heater 5 ( E-106 ) 1382,2326
Reboiler 206,3125
Total 4754,1518
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Steam yang digunakan adalah saturated steam dengan temperatur 260oC dan tekanan 1
bar. Jumlah total steam yang dibutuhkan adalah 4754,1518 kg/jam. Tambahan untuk
faktor keamanan diambil sebesar 20% dan faktor kebocoran sebesar 10% (Perry, 1999).
Maka:
total steam yang dibutuhkan = 1,3 × 4754,1518 kg/jam
= 6180,3974 kg/jam
Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali, sehingga
Kondensat yang digunakan kembali = 80% × 6180,3974 kg/jam
= 4944,3179 kg/jam
Kebutuhan tambahan untuk ketel uap = 20% × 6180,3974 kg/jam
= 1236,0795 kg/jam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses
maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan etilen glikol
adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan air untuk ketel
Air untuk umpan ketel uap = 1236,0795 kg/jam
2. Kebutuhan air pendingin
Kebutuhan air pendingin pada keseluruhan pabrik pembuatan etilen glikol
ditunjukkan pada tabel 7.2.
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat
Nama Alat Jumlah air
(kg/jam)
Reaktor I (R-101) 7210,6110
Reaktor II (R-102) 174366,1344
Cooler 1 (E-105) 19710,4739
Kondensor (E-107) 27201,7094
Cooler 2 (E-108) 18027,1040
Kondensor subcooler (E-110) 189,6143
Cooler 3 (E-111) 32,0663
Cooler 4 (E-112) 12,1747
Total 251846,9119
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin
air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air
tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss,
dan blowdown (Perry, 1997).
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan:
We = 0,00085 Wc (T2 – T1) (Pers. 12-10, Perry, 1997)
Di mana :
Wc = jumlah air pendingin yang diperlukan
T1 = temperatur air pendingin masuk = 30°C = 86 °F
T2 = temperatur air pendingin keluar = 55°C = 131°F
Maka:
We = 0,0085 × 251846,9119× (131-86)
= 9633,1444 kg/jam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk
ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka:
Wd = 0,002 × 251846,9119
= 503,6938 kg/jam
Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin,
biasanya antara 3-5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka:
1S
WW e
b (Pers. 12-12, Perry, 1997)
15
9633,1444Wb
= 2408,2861 kg/jam
Sehingga air tambahan yang diperlukan = We + Wd + Wb
= 9633,1444 + 503,6938 + 2408,2861
= 12545,1243 kg/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3. Kebutuhan air proses
Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan etilen glikol adalah 3489,3704 kg/jam
yaitu yang berasal dari Reaktor II (R-102). Kebutuhan air proses pada pabrik pembuatan
etilen glikol ditunjukkan pada tabel di bawah.
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses Pabrik
Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)
Reaktor II (R-102) 3489,3704
Total 3489,3704
4. Air untuk berbagai kebutuhan
Perhitungan kebutuhan air domestik:
Menurut Metcalf et.al. (1984) kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah
40-100 liter/hari.
Diambil 100 liter/hari × jam
hari
24
1 = 4.16 ≈ 4 liter/jam
ρair = 1000 kg/m3 = 1 kg/liter
Jumlah karyawan = 166 orang
Maka total air domestik = 4 × 166 = 664 liter/jam × 1 kg/liter = 664 kg/jam
Perkiraan pemakaian air untuk berbagai kebutuhan ditunjukkan pada tabel 7.4.
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan
Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)
Domestik dan kantor 664
Laboratorium 100
Kantin dan tempat ibadah 150
Poliklinik 100
Total 1014
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah:
= 1236,0795 + 12545,1243 + 3489,3704 + 1014
= 18284,5742 Kg/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Sumber air untuk pabrik pembuatan etilen glikol ini adalah dari Sungai Rokan,
Kabupaten Bengkalis, Provinsi Riau. Adapun kualitas air Sungai Rokan, Riau dapat
dilihat pada tabel 7.5.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Rokan, Riau
No Analisa Satuan Hasil
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20
21
22
23
I. FISIKA
Bau
Jumlah zat padat terlarut
Rasa
Jumlah zat padat tersuspensi
Suhu
II. KIMIA
Total kesadahan dalam CaCO3
Klorida
NO3-N
Zat organik dalam KMnO4 (COD)
SO4-
Sulfida
Fosfat (PO43-
)
Cr+2
NO3*)
NO2*)
Hardness (CaCO3)
pH
Fe2+
Mn2+
Zn2+
Ca2+
Mg2+
CO2 bebas
Cu2+
Ni2+
Cd2+
NO2-N
CN-
mg/L
TCU
Mg/L oC
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
Tidak berbau
28,8
Tidak berasa
117,8
30
150
1,86
0,76
35,92
10,6
-
0,49
-
-
-
148
6,3
0,156
0,128
0,104
98
136
132
0,005
0,001
0,004
0,011
0,004 *) Analisa tidak bisa dilakukan, alat dan bahan kimia tidak tersedia
Sumber: Badan Lingkungan Hidup Provinsi Riau,2008 ( www.blh.riau.go.id )
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Unit Pengolahan Air
Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan etilen glikol dari etilen oksida dengan
proses karbonasi diperoleh dari sungai Rokan, yang terletak di kawasan pabrik. Untuk
menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun
fasilitas penampungan air (water reservoar) yang juga merupakan tempat pengolahan
awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa
bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan
sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu
(Degremont, 1991) :
1. Screening
2. Sedimentasi
3. Klarifikasi
4. Filtrasi
5. Demineralisasi
6. Deaerasi
7.2.1 Screening
Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel-
partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-
partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya
(Degremont, 1991).
7.2.2 Sedimentasi
Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat
partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk
menghilangkan padatan-padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi dimasukkan
ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel padatan yang tidak
terlarut.
7.2.3 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari
screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum, Al2(SO4)3 dan
larutan abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk
mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak clarifier, akan terjadi proses
koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan
koloid (Degremont, 1991).
Koagulan yang biasa dipakai adalah koagulan trivalent. Reaksi hidrolisis akan
terjadi menurut reaksi:
M3+
+ 3H2O M(OH)3 + 3 H
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid.
Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991):
Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 2Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6HCO3
- + 3SO4
3-
2Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 + 6SO4
3-
Reaksi koagulasi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2
Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan
permanen menurut proses soda dingin menurut reaksi (Degremont, 1991):
CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + CaCO3
CaCl4 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3
Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok-flok
yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan
keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand
filter) untuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan
diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan:
Total kebutuhan air = 18284,5742 kg/jam
Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 × 50 = 27 ppm
Larutan alum yang dibutuhkan = 50.10-6
× 18284,5742 = 0.914 kg/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Larutan abu soda yang dibutuhkan = 27.10-6
× 18284,5742 = 0,494 kg/jam
7.2.4 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan
tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air
(Metcalf, 1984).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam: pasir,
antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau
GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu garnet.
Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel
sebagai bahan filter utama, sebab tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan etilen glikol menggunakan media filtrasi
granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut:
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan
flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi
24 in (60,96 cm).
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori
misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap
pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan
pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun
Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan
antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf &
Eddy, 1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan.
Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan
regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter,
air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
Untuk air proses, masih diperlukan pengolahan lebih lanjut, yaitu proses softener
dan deaerasi. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta
poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk
membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit,
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ca(ClO)2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi diteruskan ke
penyaring air (water treatment system) sehingga air yang keluar merupakan air sehat dan
memenuhi syarat-syarat air minum.
Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 1014 kg/jam
Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968)
Total kebutuhan kaporit = (2.10-6
× 1014)/0,7 = 0,0029 kg/jam
7.2.5 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan pendingin pada reaktor harus murni dan bebas dari
garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat
demineralisasi dibagi atas:
a. Penukar Kation (Cation Exchanger)
Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi
kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation
Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang
digunakan bertipe gel dengan merek IRR–122 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca
2+ →
Ca
2+R + 2H
+
2H+R + Mg
2+ → Mg
2+R + 2H
+
2H+R + Mn
2+ → Mn
2+R + 2H
+
Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi :
Ca2+
R + H2SO4 → CaSO4 + 2H+R
Mg2+
R + H2SO4 → MgSO4 + 2H+R
Mn2+
R + H2SO4 → MnSO4 + 2H+R
Perhitungan Kesadahan Kation
Air sungai Rokan, Riau mengandung kation Fe2+
, Mn2+
, Ca2+
, Mg2+
, Zn+2
, Cu2+
, Ni2+
,
dan Cd2+
masing-masing 0,156 ppm, 0,128 ppm, 98 ppm, 136 ppm, 0,104 ppm 0,0032
ppm, 0,001 ppm dan 0,004 ppm (Tabel 7.5).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan kation = 0,156 +0,128 + 98 + 136 + 0,104, + 0,005 + 0,001 + 0,004
= 234,398 ppm / 17,1
= 13,7075 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 1236,0795 kg/jam
= 3
3gal/m 264,17
kg/m 995,904
kg/jam 1236,0795
= 327,8781 gal/jam
Kesadahan air = 13,7075 gr/gal × 327,8781 gal/jam × 24 jam/hari
= 107,8652 kg/hari
Perhitungan ukuran Cation Exchanger
Jumlah air yang diolah = 327,8781 gal/jam = 5,3939 gal/menit
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh data-data berikut:
- Diameter penukar kation = 2 ft
- Luas penampang penukar kation = 9,62 ft2
- Jumlah penukar kation = 1 unit
Volume resin yang diperlukan:
Total kesadahan air = 107,8652 kg/hari
Dari Tabel 12.2, The Nalco Water Handbook (1988) diperoleh:
- Kapasitas resin = 20 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant = 6 lb H2SO4/ft3 resin
Jadi, kebutuhan resin = 3kg/ft 20
kg/hari 107,8652= 5,3933 ft
3/hari
Tinggi resin = 62,9
5,3933= 0,5606 ft
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 9,62 ft2 = 24,05 ft
3
Waktu regenerasi = kg/hari 107,8652
kg/ft 20 ft 24,05 33
= 4,46 hari = 107,6912 jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kebutuhan regenerant H2SO4 = 107,8652 kg/hari × 3
3
kgr/ft 20
lb/ft 6
= 32,3596 lb/hari = 0,6121 kg/jam
b. Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan
ion hidrglikol dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA-410. Resin ini merupakan
kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi:
2ROH + SO42-
R2SO4 + 2OH-
ROH + Cl- RCl + OH
-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi:
R2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2ROH
RCl + NaOH NaCl + ROH
Perhitungan Kesadahan Anion
Air sungai Rokan mengandung Anion Cl-, SO4
2-, CO3
2-, PO4
3-, dan NO3
- , NO2
- dan CN
-
masing-masing 1,86 ppm, 10,6 ppm, 148 ppm, 0,49 ppm, 0,76 ppm, 0,011 ppm dan
0,004 ppm (Tabel 7.4).
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan anion = 1,86 + 10,6 + 148 + 0,49 + 0,76 + 0,011 + 0,004
= 161,725 ppm / 17,1
= 9,4576 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 1236,0795 kg/jam
= 3
3gal/m 264,17
kg/m 995,904
kg/jam 1236,0795
= 327,8781 gal/jam
Kesadahan air = 9,4576 gr/gal × 327,8781 gal/jam × 24 jam/hari
= 74,4226 kg/hari
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ukuran Anion Exchanger
Jumlah air yang diolah = 327,8781 gal/jam = 5,4646 gal/menit
Dari Tabel 12.4 , The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar kation = 3 ft
- Luas penampang penukar kation = 9,62 ft2
- Jumlah penukar kation = 1 unit
Volume resin yang diperlukan
Total kesadahan air = 74,4226 kg/hari
Dari Tabel 12.7, The Nalco Water Handbook, diperoleh :
- Kapasitas resin = 12 kgr/ft3
- Kebutuhan regenerant = 5 lb NaOH/ft3 resin
Jadi, kebutuhan resin = 3kgr/ft 12
kg/hari 74,4226= 6,20 ft
3/hari
Tinggi resin = 62,9
6,20= 0,6447 ft
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook)
Volume resin = 0,6447 ft × 2,5 ft = 24,05 ft3
Waktu regenerasi = kgr/hari 74,4226
kgr/ft 12 ft 24,05 33
= 3,8779 hari = 93,0285 jam
Kebutuhan regenerant NaOH = 74,4226 kgr/hari × 3
3
kgr/ft 12
lb/ft 5
= 31 lb/hari = 0,5866 kg/jam
7.2.6 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion
(ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada
deaerator ini, air dipanaskan hingga 90°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi.
Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalam deaerator.
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Etilen Glikol adalah sebagai berikut:
- Bahan kimia Proses
1. C2H4O = 6786,8116 kg/jam
2. CO2 = 6371,4997 kg/jam
3. Katalis Amberlite dan Alumina
- Bahan kimia unit pengolahan air
1. Al2(SO4)3 = 0,9209 kg/jam
2. Na2CO3 = 0,4973 kg/jam
3. Kaporit = 0,0030 kg/jam
4. H2SO4 = 0,6116 kg/hari
5. NaOH = 0,5861 kg/hari
- Bahan kimia unit pengolahan limbah
1. Na2CO3.
7.4 Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut:
1. Unit Proses = 800 hp
2. Unit Utilitas = 41 hp
3. Ruang kontrol dan laboratorium = 30 hp
4. Penerangan dan kantor = 30 hp
5. Bengkel = 40 hp
6. Perumahan = 100 hp
Total kebutuhan listrik = 800 + 41 + 30 + 30 + 40 + 100
= 1041 hp × 0,7457 kW/hp = 776,2737 kW
Efisiensi generator 80 %, maka
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya output generator = 776,2737/0,8 = 970,34 kW
Untuk perancangan dipakai 4 unit generator diesel AC 500 kW, 220-240 Volt, 50 Hertz.
(2 unit pakai dan 2 unit cadangan).
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik
(generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar
yang tinggi.
Keperluan Bahan Bakar Generator
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lbm (Perry, 1999)
Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/L
Daya output generator = 970,34 kW
Daya generator yang dihasilkan = 970,34 kW (0,9478 Btu/det)/kW 3600 det/jam
= 2217370,5684 Btu/jam
Jumlah bahan bakar = (2217370,5684 Btu/jam) / (19860 Btu/lbm
0,45359 kg/lbm)
= 50,6434 kg/jam
Kebutuhan solar = (50,6434 kg/jam) / (0,89 kg/liter)
= 56,9027 liter/jam
Kebutuhan solar untuk 2 generator = 113,8053
Keperluan Bahan Bakar Ketel Uap
Uap yang dihasilkan ketel uap = 6180,3974 kg/jam
Panas laten saturated steam (260 C) = 1661,6358 kJ/kg (Reklaitis, 1987)
Panas yang dibutuhkan ketel
= 6180,3974 kg/jam 1661,6358 kJ/kg / (1,05506 kJ/Btu)
= 11400302,1909 Btu/jam
Efisiensi ketel uap = 85 %
Panas yang harus disuplai ketel = (11400302,1909 Btu/jam) / 0,85
= 13412120,2245 Btu/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btu/lb (Perry, 1999)
Jumlah bahan bakar
= (13412120,2245 Btu/jam) / (19.860 Btu/lbm) 0,45359 kg/lbm
= 306,3245 kg/jam
Kebutuhan solar = (306,3245 kg/jam) / (0,89 kg/liter)
= 457,9901 liter/jam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer,
karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat
membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian
lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan Etilen Glikol meliputi:
1. Limbah proses
berupa limbah padat seperti katalis bekas, limbah akibat zat-zat yang terbuang,
bocor, atau tumpah. Khusus limbah dari katalis bekas, berdasarkan PP RI Nomor 18
Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun, termasuk
kategori limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) dari sumber yang spesifik
sehingga dalam penanganannya harus dikirim ke pengumpul limbah B3 sesuai
dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia tersebut dan dalam
pengelolaannya, limbah B3 dikirim ke PPLI Cileungsi, Bogor, Indonesia.
2. Limbah gas
Emisi gas yang dihasilkan oleh pabrik pembuatan etilen glikol antara lain gas
karbondioksida, etilen oksida, etilen karbonat dan uap air. Diketahui bahwa emisi
maksimum gas etilen oksida dan etilen karbonat per ton produk proses yang
menghasilkan emisi tersebut adalah 3-4 atau 0,03 %-0,04 % (Nalco,1988),
sedangkan emisi gas etilen oksida 0,0043% dan etilen karbonat 0,0003 %. Emisi gas
tersebut telah memenuhi standar Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup
Nomor Kep.13/Menlh/3/1995 Tentang Baku Mutu Emisi Sumber Tidak Bergerak
sehingga dapat langsung dilepaskan ke udara. Sedangkan gas karbon dioksida dan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
uap air dapat langsung dibuang diudara karena merupakan emisi gas yang tidak
berbahaya.
3. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik
Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada
peralatan pabrik.
4. Limbah domestik
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar
mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair.
Limbah domestik dari pabrik etilen glikol diolah pada septic tank yang tersedia di
lingkungan pabrik sehingga tidak membutuhkan pengolahan tambahan.
5. Limbah laboratorium
Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang
digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk
yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan
proses.
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan kolam stabilisasi.
Alasan pemilihan kolam stabilisasi yaitu adalah:
- Lebih murah dan mudah dibandingkan pengolahan limbah yang lain.
- Lebih mudah penanganannya dibandingkan pengolahan limbah yang lain.
- Lahan yang digunakan tidak terlalu besar dikarenakan debit limbah sedikit.
Perhitungan Untuk Sistem Pengolahan Limbah
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik:
1. Limbah proses = 0 ltr/jam
2. Pencucian peralatan pabrik = 75 liter/jam
3. Laboratorium = 15 liter/jam
4. Limbah domestik dan kantor
- Domestik = 20 ltr/hari (Metcalf dan Eddy, 1991)
- Kantor = 10 ltr/hari (Metcalf dan Eddy, 1991)
Jadi jumlah limbah domestik dan kantor
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 166 x (20+10) ltr/hari x 1 hari / 24 jam
= 207,5 ltr/jam
Total air buangan = (0 + 75 + 15 + 207,5) liter/jam
= 297,5 liter/jam = 0,2975 m3/jam
Pengolahan limbah dimulai dari kolam penampungan dan kolam stabilisasi.
Kolam stabilisasi tersebut terdiri dari:
a. Kolam Anaerob
Memiliki kedalaman optimal 4 meter, efektif untuk beban BOD tinggi dan hasil proses
oksidasi menghasilkan gas seperti CH4, H2S, dll.
b. Kolam Fakultatif
Dimana proses yang terjadi anaerob dab aerob, kedalaman lebih dari 0,3 meter.
c. Kolam maturasi
Beroperasi secara aerobik, digunakan terutama untuk menghilangkan bakteri faecal juga
berfungsi untuk penghilangan FC (faecal coliform) yaitu penghilangan suatu organisme
yang berfungsi sebagai indikator adanya limbah patogen.
Unit Pengolahan limbah
1. Kolam Anaerobik
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara anaerobik
Laju volumetrik air buangan = 0,2975 m3/jam = 29,5614 m
3/hari
Waktu tinggal air = 5 jam = 0,2083 hari (Perry, 1997)
Volume Kolam (V) = 29,5614 m3/hari × 0,2083 hari = 6,1586 m
3
Bak terisi 90 maka volume Kolam = 9,0
6,1586 = 6,8429 m
3
Direncanakan ukuran kolam sebagai berikut:
- panjang kolam (p) = 2 × lebar kolam (l)
- tinggi kolam (t) = lebar kolam (l)
Maka: Volume kolam = p × l × t
6,8429 m3
= 2 l × l × l
l = 1,5069 m
Jadi, panjang kolam = 3,0137 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
lebar kolam = 1,5069 m
tinggi kolam = 1,5069 m
Luas kolam = 4,5412 m2
2. Kolam Fakultatif
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara anaerobik dan aerobik
Laju volumetrik air buangan = 0,2975 m3/jam = 29,5614 m
3/hari
Kedalaman = 1,2 meter
Volume Kolam (V) = 29,5614 m3/hari
T operasi = 300C
BOD5 effluent yang diinginkan < 25mg/l
Nilai BOD5 = 300 mg/l (Beckart Environmental, Inc., 2004)
Sehingga:
Waktu tinggal = V/ Q
= 231,0526 x 1,2 / 29,5614 = 10 hari
Luas permukaan kolam 20)05,1(18/( T
EI DLLQA
2030)05,1(2,1.18/25300( 29,5614
= 231,0526 m
2
Beban organik permukaan:
= (10 Q Li )/ A
= (10.29,5614. 300) / 231,0526 = 383,83 kg/Ha.hari
Beban organik diizinkan
= 20 T- 120
= 20 (30) -120 = 480 kg/Ha.hari
Rancangan memenuhi
3. Kolam Maturasi
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara aerobik
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Waktu tinggal limbah = 7 hari
Jumlah = 2 unit
Kedalaman = 1,2 meter
Kb = 2,6
Jumlah FC/100ml influent = 4 x 107
Laju volumetrik air buangan = 0,2975 m3/jam = 29,5614 m
3/hari
Waktu tinggal kolam fakultatif:
= V/ Q
= 231,0526 x 1,2 / 29,5614 = 10 hari
Jumlah FC /100 ml effluent =
= 2maturasi) kolam2,6x t )(1fakultatif kolam2,6x t (1
FC/100mlJumlah
= 2
7
2,6x7)2,6x10)(1(1
10 x 4
= 3877 FC/ 100 ml
Rancangan memenuhi
Luas permukaan kolam = (Q x t kolam maturasi) / kedalaman kolam
= (29,5614 m3/hari x 7 hari) / 1,2 m
= 172,4415 m2
7.7 Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Air
7.7.1 Screening (SC)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : Bar screen
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Stainless steel
Ukuran screening : Panjang = 2 m
Lebar = 2 m
Ukuran bar : Lebar = 5 mm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tebal = 20 mm
Bar clear spacing : 20 mm
Slope : 30°
Jumlah bar : 50 buah
7.7.2 Pompa Screening (PU-01)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,1801 ft3/s
Daya motor : 1 ½ hp
7.7.3 Bak Sedimentasi (BS)
Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air
Jumlah : 1 unit
Jenis : Grift Chamber Sedimentation
Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Kapasitas : 10,8061 ft3/menit
Panjang : 5,5 ft (1,6764 m)
Lebar : 2 ft (0,61 m)
Tinggi : 10 ft (3,0480 m)
Waktu retensi : 10,1794 menit
7.7.4 Pompa Sedimentasi (PU-02)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 0,1801 ft3/s
Daya motor : 1 hp
7.7.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)
Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,9318 m3
Diameter : 1,1794 m
Tinggi : 1,7691 m
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : ¼ hp
7.7.6 Pompa Alum (PU-03)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) ke
Clarifier (CL)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 5,58.10-6
ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.7.7 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02)
Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 0,8929 m3
Diameter : 0,9690 m
Tinggi : 1,4535 m
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : ¼ hp
7.7.8 Pompa Soda Abu (PU-04)
Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda
abu (TP-02) ke Clarifier (CL)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,033.10-7
m3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.7.9 Clarifier (CL)
Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk
karena penambahan alum dan soda abu
Tipe : External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk : Circular desain
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas air : 18,3603 m3
Diameter : 2,8 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tinggi : 4,2 m
Kedalaman air : 3 m
Daya motor : 1/10 hp
7.7.10 Pompa Clarifier (PU-05)
Fungsi : Memompa air dari clarifier (CL) ke Sand Filter (SF)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,1801 ft3/s
Daya motor : 2 hp
7.7.11 Sand Filter (SF)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam
air yang keluar dari Clarifier (CL)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7,3439 m3
Diameter sand filter : 1,9144 m
Tinggi sand filter : 5,7433 m
Tebal tangki : ¼ in
7.7.12 Pompa Filtrasi (PU-06)
Fungsi : Memompa air dari Sand Filter (SF) ke Tangki Utilitas 1
(TU-01)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,1801 ft3/s
Daya motor : 1 hp
7.7.13 Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 73,4391 m3
Diameter : 4,383 m
Tinggi : 13,1489 m
Tebal dinding : ½ in
7.7.14 Pompa ke Cation Exchanger (PU-07)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke
Cation Exchanger (CE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0122 ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.7.15 Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-08)
Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas (TU-01) ke Menara
Pendingin (CT)
Jenis : Pompa sentrifugal
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,1236 ft3/s
Daya motor : ½ hp
7.7.16 Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-09)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Tangki
Utilitas 2 (PU-09)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,01 ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.7.17 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)
Fungsi : Membuat larutan asam sulfat
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 9,9542 m3
Diameter : 2,0371 m
Tinggi : 3,0557 m
Jenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : 2 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
7.7.18 Pompa H2SO4 (PU-10)
Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan
Asam Sulfat (TP-03) ke Cation Exchanger (CE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 5,65 × 10-6
ft3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.7.19 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)
Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Kondisi penyimpanan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Resin yang digunakan : IRR-122
Silinder : - Diameter : 0,6096 m
- Tinggi : 0,9144 m
- Tebal : 1/4 in
Tutup : - Diameter : 0,6096 m
- Tinggi : 0,1524 m
- Tebal : 1/4 in
7.7.20 Pompa Cation Exchanger (PU-11)
Fungsi : Memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion
Exchanger (AE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0003 m3/s
Daya motor : 1/20 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
7.7.21 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)
Fungsi : Membuat larutan natrium hidrglikol (NaOH)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 8,3394 m3
Diameter : 1,9 m
Tinggi : 2,88 m
Tebal : ¼ in
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : 2 hp
7.7.22 Pompa NaOH (PU-12)
Fungsi : Memompa larutan natrium hidrglikol dari tangki
pelarutan NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,25.10-7
m3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.7.23 Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)
Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi penyimpanan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Resin yang digunakan : IRA-410
Silinder : - Diameter : 0,6069 m
- Tinggi : 0,9144 m
- Tebal : ¼ in
Tutup : - Diameter : 0,6069 m
- Tinggi : 0,1524 m
- Tebal : ¼ in
7.7.24 Pompa Anion Exchanger (PU-13)
Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke
Deaerator (DE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0003 m3/s
Daya motor : 2 ½ hp
7.7.25 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)
Fungsi : Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Kondisi pelarutan : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 0,0084 m3
Diameter : 0,1928
Tinggi : 0,2891 m
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Daya motor : 1/20 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
7.7.26 Pompa Kaporit (PU-14)
Fungsi : memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit
(TP-05) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 6,33.10-10
m3/s
Daya motor : 1/20 hp
7.7.27 Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 29,3233 m3
Diameter : 2,92 m
Tinggi : 4,38 m
Tebal dinding : ¼ in
7.7.28 Pompa Domestik (PU-15)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke
kebutuhan domestik
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0003 m3/s
Daya motor : 1/20 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
7.7.29 Menara Pendingin Air / Water Cooling Tower (CT)
Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 55 C
menjadi 30 C
Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B
Kondisi operasi:
Suhu air masuk menara (TL2) = 550C = 131
0F
Suhu air keluar menara (TL1) = 300C = 86
0F
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 255,5016 m3/jam
Luas menara : 586,9205 ft2
Tinggi : 14,7484 m
Daya : 20 Hp
7.7.30 Pompa Menara Pendingin Air (PU-16)
Fungsi : Memompa air pendingin dari menara pendingin air ke
unit proses
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,0702 m3/s
Daya motor : 15 hp
7.7.31 Deaerator (DE)
Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air
umpan ketel
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kapasitas : 178,7275 m3
Silinder : - Diameter : 5,3343 m
- Tinggi : 8,0014 m
- Tebal : ½ in
Tutup : - Diameter : 5,3343 m
- Tinggi : 1,3336 m
- Tebal : ½ in
7.7.32 Pompa Deaerator (PU-17)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel
Uap (KU)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,002 m3/s
Daya motor : ¼ hp
7.7.33 Ketel Uap (KU)
Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis : Water tube boiler
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 4754,1518 kg/jam
Panjang tube : 30 ft
Diameter tube : 3 in
Jumlah tube : 396 buah
7.7.34 Pompa Air Proses (PU-18)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke unit
proses
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial steel
Kapasitas : 0,001 m3/s
Daya motor : 1/10 hp
7.8 Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah
7.8.1 Kolam Anaerobik
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara anaerobik
Bentuk : Persegi panjang
Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 29,5614 m3/hari
Panjang : 3,0137 m
Lebar : 1,5069 m
Tinggi : 1,5069 m
Luas kolam : 4,5412 m2
7.8.2 Kolam Fakultatif
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara anaerobik dan
aerobik
Kedalaman : 1,2 meter
Waktu tinggal : 10 hari
Luas kolam : 231,0526 m2
7.8.3 Kolam Maturasi
Fungsi : Mengolah limbah cair pabrik secara aerobik
Kedalaman : 1,2 meter
Waktu tinggal : 7 hari
Luas kolam : 172,4415 m2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB VIII
LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
Susunan peralatan dan fasilitas dalam rancangan proses merupakan syarat
penting dalam mempersiapkan biaya sebelum mendirikan pabrik atau untuk design yang
meliputi design perpipaan, fasilitas bangunan fisik, tata letak peralatan dan kelistrikan.
Lokasi suatu pabrik merupakan bagian penting untuk mempengaruhi kedudukan pabrik
dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan,
banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat
memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan dapat memberikan kemungkinan
untuk memperluas pabrik.
Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut :
a. Kemampuan untuk melayani konsumen dengan memuaskan
b. Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan
harganya sampai di tempat cukup murah
c. Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan
Oleh karena itu, pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus
memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor primer dan faktor sekunder.
A. Faktor Primer / Utama
Faktor ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari usaha pabrik yaitu
meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan kualitasnya.
Yang termasuk dalam faktor utama adalah (Peter dan Timmerhaus, 2004) :
1. Letak pasar
Pabrik yang letaknya dekat dengan pasar dapat lebih cepat melayani konsumen,
sedangkan biayanya juga lebih rendah terutama biaya angkutan.
2. Letak sumber bahan baku
Idealnya, sumber bahan baku tersedia dekat dengan lokasi pabrik. Hal ini lebih
menjamin penyediaan bahan baku, setidaknya dapat mengurangi keterlambatan
penyediaan bahan baku, terutama untuk bahan baku yang berat.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Hal – hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah :
a. Lokasi sumber bahan baku
b. Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut dapat
diandalkan pengadaannya
c. Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasinya
d. Harga bahan baku serta biaya pengangkutan
e. Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain
3. Fasilitas pengangkutan
Pertimbangan – pertimbangan kemungkinan untuk pengangkutan bahan baku dan
produk menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan melalui sungai
dan laut dan juga angkutan melalui udara yang sangat mahal.
4. Tenaga kerja
Tersedianya tenaga kerja menurut kualifikasi tertentu merupakan faktor
pertimbangan pada penetapan lokasi pabrik tetapi tenaga terlatih atau skilled labor di
daerah setempat tidak selalu tersedia. Jika didatangkan dari daerah lain diperlukan
peningkatan upah atau penyediaan fasilitas lainnya sebagai daya tarik.
5. Pembangkit tenaga listrik
Pabrik yang menggunakan tenaga listrik yang besar akan memilih lokasi yang dekat
dengan sumber tenaga listrik.
B. Faktor Sekunder
Yang termasuk ke dalam faktor sekunder antara lain adalah :
1. Harga tanah dan gedung
Harga tanah dan gedung yang murah merupakan daya tarik tersendiri. Perlu
dikaitkan dengan rencana jangka panjang. Jika harga tanah mahal mungkin hanya
dapat diperoleh luasan tanah yang terbatas, sehingga perlu dipikirkan untuk membuat
bangunan bertingkat walaupun pembangunan gedungnya lebih mahal.
2. Kemungkinan perluasan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Perlu diperhatikan apakah perluasan di masa yang akan datang dapat dikerjakan di
satu tempat atau perlu lokasi lain, apakah di sekitar sudah banyak pabrik lain. Hal ini
menjadi masalah tersendiri dalam hal perluasan pabrik di masa mendatang.
3. Fasilitas servis
Terutama untuk pabrik kimia yang relatif kecil yang tidak memiliki bengkel sendiri.
Perlu dipelajari adanya bengkel–bengkel di sekitar daerah tersebut yang mungkin
diperlukan untuk perbaikan alat–alat pabrik. Perlu juga dipelajari adanya fasilitas
layanan masyarakat, misalnya rumah sakit umum, sekolah–sekolah, tempat–tempat
ibadah, tempat–tempat kegiatan olahraga, tempat–tempat rekreasi, dan sebagainya.
Untuk pabrik yang besar, mungkin beberapa fasilitas tersebut dapat dilayani sendiri
walaupun merupakan beban tambahan. Keuntungannya, selain merupakan daya tarik
bagi para pekerja, juga membantu penjagaan kesehatan fisik dan mental sehingga
efisiensi kerja dapat tetap dipertahankan.
4. Fasilitas finansial
Perkembangan perusahaan dibantu oleh fasilitas finansial, misalnya adanya pasar
modal, bursa, sumber–sumber modal, bank, koperasi simpan pinjam, dan lembaga
keuangan lainnya. Fasilitas tersebut akan lebih membantu untuk memberikan
kemudahan bagi suksesnya usaha pengembangan pabrik.
5. Persediaan air
Suatu jenis pabrik memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, misalnya pabrik
kertas. Karena itu, di daerah lokasi diperlukan adanya sumber air yang kemungkinan
diperoleh dari air sungai, danau, sumur (air tanah), atau air laut.
6. Peraturan daerah setempat
Peraturan daerah setempat perlu dipelajari terlebih dahulu, mungkin terdapat
beberapa persyaratan atau aturan yang berbeda dengan daerah lain.
7. Masyarakat daerah
Sikap, tangggapan dari masyarakat daerah terhadap pembangunan pabrik perlu
diperhatikan dengan seksama, karena hal ini akan menentukan perkembangan pabrik
di masa yang akan datang. Keselamatan dan keamanan masyarakat perlu dijaga
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
dengan baik. Hal ini merupakan suatu keharusan sebagai sumbangan kepada
masyarakat.
8. Iklim di daerah lokasi
Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik, adakalanya membutuhkan kondisi operasi
misalnya kelembaban udara, panas matahari, dan sebagainya. Hal ini berhubungan
dengan kegiatan pengolahan, penyimpanan bahan baku atau produk. Disamping itu,
iklim juga mempengaruhi gairah kerja dan moral para karyawan. Keaktifan kerja
karyawan dapat meningkatkan hasil produksi.
9. Keadaan tanah
Sifat–sifat mekanika tanah dan tempat pembangunan pabrik harus diketahui. Hal ini
berhubungan dengan rencana pondasi untuk alat–alat, bangunan gedung, dan
bangunan pabrik.
10. Perumahan
Bila di sekitar daerah lokasi pabrik telah banyak perumahan, selain lebih membuat
kerasan para karyawan juga dapat meringankan investasi untuk perumahan
karyawan.
11. Daerah pinggiran kota
Daerah pinggiran kota dapat menjadi lebih menarik untuk pembangunan pabrik.
Akibatnya dapat timbul aspek desentralisasi industri. Alasan pemilihan daerah lokasi
di pinggiran kota antara lain :
Upah buruh relatif rendah
Harga tanah lebih murah
Servis industri tidak terlalu jauh dari kota
8.1 Lokasi Pabrik
Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan dari
industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa yang akan datang, karena hal ini
berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan.
Pemilihan yang tepat mengenai lokasi pabrik harus memberikan suatu perhitungan biaya
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi, yaitu pertimbangan
dalam mempelajari sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik.
Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka pabrik pembuatan Etilen glikol ini
direncanakan berlokasi di daerah hilir Sungai Rokan, Kabupaten Rokan Hilir, Riau.
Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik ini adalah :
1. Bahan baku
Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku dan
daerah pemasaran sehingga transportasi dapat berjalan dengan lancar. Bahan baku
utama yang berupa Etilen Oksida dapat diperoleh dari suplier-suplier bahan kimia
untuk industri (PT.Prima Ethycholindo dll) yang terletak di Merak Jawa Barat
kemudian dikirim ke Provinsi Riau melalui pelabuhan yang lokasinya dekat dengan
pabrik dan Carbon dioksida diperoleh dari pabrik yang berlokasi di Provinsi Riau.
2. Letak dari pasar dan kondisi pemasaran
Produk Etilen glikol dan Dietilen glikol ini dapat diangkut ataupun dikapalkan
dengan mudah ke daerah pemasaran dalam dan luar negeri. Kebutuhan Etilen glikol
dan Dietilen glikol menunjukkan peningkatan dari tahun ke tahun, dengan demikian
pemasarannya tidak akan mengalami hambatan. Kota Dumai mempunyai pelabuhan
dan relatif dekat dengan negara industri lain seperti Singapura dan Malaysia. Selain
itu, kawasan ini juga merupakan daerah industri sehingga produknya dapat
dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di kawasan industri tersebut atau
diekspor ke mancanegara.
3. Fasilitas transportasi
Pabrik ini direncanakan didirikan dekat dengan jalan raya (lintas Dumai–Pekanbaru)
dan Pelabuhan Dumai sehingga mempermudah transportasi untuk pengiriman
produk. Bahan baku yang berbentuk gas dikemas dalam tabung khusus, dan padatan
yang digunakan diangkut dengan menggunakan truk. Sedangkan produk yang
dihasilkan berbentuk cairan dikemas dalam tabung khusus dan diangkut dengan
menggunakan kapal dan truk.
4. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Listrik untuk kebutuhan pabrik diperoleh dari generator pembangkit tenaga listrik.
Disamping itu, disediakan juga cadangan dari Perusahaan Listrik Negara (PLN)
Wilayah III Riau–Sumbar. Bahan bakar solar untuk generator dapat diperoleh dari
PT. Pertamina (detikfinance.com, 2008)
5. Kebutuhan air
Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik itu untuk
keperluan proses maupun untuk keperluan lainnya. Kebutuhan air diperoleh dari
Sungai Rokan yang mengalir di sekitar pabrik. Kebutuhan air ini berguna untuk
proses, sarana utilitas dan keperluan domestik.
6. Tenaga kerja
Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik, tenaga
kerja untuk pabrik ini direkrut dari :
Perguruan tinggi lokal seperti Universitas Riau, Politeknik Chevron Riau,
masyarakat sekitar pabrik dan Perguruan Tinggi lainnya
Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar dan luar daerah
7. Harga tanah dan bangunan
Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas, biaya harga tanah dan
bangunan untuk pendirian pabrik relatif rendah.
8. Kemungkinan perluasan dan ekspansi
Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan di
sekeliling pabrik belum banyak berdiri pabrik serta tidak mengganggu pemukiman
penduduk.
9. Kondisi iklim dan cuaca
Seperti daerah lain di Indonesia, iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk
daerah ini belum terjadi bencana alam yang berarti sehingga memungkinkan pabrik
berjalan dengan lancar.
10. Masyarakat di sekitar pabrik
Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan Etilen
glikol ini karena akan menyediakan lapangan kerja bagi mereka. Selain itu pendirian
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
pabrik Etilen glikol ini diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan
keamanan masyarakat di sekitarnya.
11. Perumahan
Mengingat di sekitar lokasi pabrik belum banyak tersedia perumahan bagi karyawan,
maka direncanakan untuk mendirikan fasilitas perumahan karyawan (mess) beserta
lapangan olah raga (terbuka ataupun tertutup) sebagai salah satu daya tarik bagi
karyawan yang akan bekerja di pabrik. Hal ini akan meningkatkan biaya investasi
perusahaan.
8.2 Tata Letak Pabrik
Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari
komponen–komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan
yang efisien dan efektif antara operator, peralatan, dan gerakan material proses dari
bahan baku menjadi produk. Tata letak suatu pabrik memainkan peranan penting
dalam menentukan biaya konstruksi, biaya produksi, serta efisiensi keselamatan
kerja. Oleh karena itu tata letak pabrik harus disusun secara cermat untuk
menghindari kesulitan di kemudian hari.
Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan pada penyusunan tata letak pabrik
pembuatan Etilen glikol ini adalah (Peters dan Timmerhaus, 2004):
1. Urutan proses produksi dan kemudahan/aksesbilitas operasi, jika suatu produk perlu
diolah lebih lanjut maka pada unit berikutnya disusun berurutan sehingga sistem
perpipaan dan penyusunan letak pompa lebih sederhana.
2. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang belum
dikembangkan pada masa yang akan datang.
3. Distribusi ekonomis dari fasilitas logistik (bahan baku dan bahan pelengkap),
fasilitas utilitas (pengadaan air, steam, tenaga listrik dan bahan bakar), bengkel untuk
pemeliharaan/perbaikan alat serta peralatan pendukung lainnya.
4. Pemeliharaan dan perbaikan.
5. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
6. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang
memenuhi syarat.
7. Masalah pembuangan limbah cair.
8. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur
sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja.
9. Letak tempat
Misalnya di suatu lokasi yang agak tinggi, bila digunakan untuk menempatkan tangki
penyimpan cairan maka cairan dalam tangki tersebut dapat dialirkan ke tempat yang
lebih rendah tanpa menggunakan pompa.
10. Fasilitas jalan, gudang, dan kantor sebaiknya ditempatkan dekat jalan, tujuannya
untuk memperlancar arus lalu lintas.
11. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan
kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan–perubahan yang
dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi.
Jadi penyusunan tata letak peralatan proses, tata letak bangunan dan lain-lain
akan berpengaruh secara langsung pada modal, biaya produksi, efisiensi kerja dan
keselamatan kerja.
Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan,
seperti :
a. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan hasil produksi, sehingga mengurangi
biaya material handling
b. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan
mesin dan peralatan yang rusak atau di blowdown
c. Mengurangi ongkos produksi
d. Meningkatkan keselamatan kerja
e. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
8.3 Perincian Luas Tanah
Luas areal yang diperlukan untuk lokasi pabrik pembuatan Etilen Glikol
diperkirakan sebagai berikut :
Tabel 8.1 Pembagian Penggunaan Areal Tanah
No Penggunaan Areal Tanah Luas (m2)
1 Pos keamanan 50
2 Areal bahan baku 650
3 Parkir *)
200
4 Taman *)
3800
5 Perumahan karyawan 1000
6 Ruang kontrol 200
7 Areal proses 6000
8 Areal produk 850
9 Perkantoran 300
10 Laboratorium 200
11 Poliklinik 80
12 Kantin 100
13 Tempat ibadah 80
14 Gudang peralatan 400
15 Bengkel 450
16 Unit pemadam kebakaran 80
17 Unit pengolahan air 800
18 Ruang boiler 350
19 Unit pembangkit listrik 380
20 Unit pengolahan limbah 1000
21 Areal perluasan
*)
1900
22 Jalan
*)
800
23 Perpustakaan 80
24 Sarana olahraga 100
25 Areal antar bangunan
*)
150
Total 20.000 *)
merupakan prasarana pabrik
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka total luas tanah yang dibutuhkan untuk membangun pabrik pembuatan Etilen
glikol adalah 20.000 m2.
3
4
2
5
7
6
8
20
2118
14
22
1
14
9
10
23
11
13
15
16
17
2
12
19 6
14
14
14
SU
NG
AI
14
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Etilen glikol
Keterangan Gambar 8.1
No Keterangan No Keterangan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Area Proses
Pos Keamanan
Areal Bahan Baku
Areal Produk
Gudang Peralatan
Parkir I
Ruang Boiler
Unit Pembangkit Listrik
Bengkel
Unit Pengolahan Air
Unit Pengolahan Limbah
Perkantoran
Perpustakaan
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Taman I
Kantin
Laboratorium
Poliklinik
Areal Perluasan
Sarana Olahraga
Ruang Kontrol
Unit Pemadam Kebakaran
Tempat Ibadah
Perumahan Karyawan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB IX
ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN
Masalah organisasi merupakan hal yang penting dalam perusahaan, hal ini
menyangkut efektivitas dalam peningkatan kemampuan perusahaan dalam memproduksi
dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan
kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak.
Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada usaha yang berhasil cukup
lama. Dengan adanya manajemen yang teratur dan baik dari kinerja sumber daya
manusia maupun terhadap fasilitas yang ada, secara otomatis organisasi akan
berkembang (Madura, 2000).
9.1 Organisasi Perusahaan
Perkataan organisasi, berasal dari kata lain “organum” yang dapat berarti alat,
anggota badan. James D. Mooney, mengatakan : “Organisasi adalah bentuk setiap
perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama”, sedang Chester I.
Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : “Suatu sistem daripada aktivitas
kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih” (Siagian,1992).
Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata
organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan
bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara
ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi (Sutarto, 2002) yaitu:
1. Adanya sekelompok orang
2. Adanya hubungan dan pembagian tugas
3. Adanya tujuan yang ingin dicapai
Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka
bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian,1992):
1. Bentuk organisasi garis
2. Bentuk organisasi fungsionil
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3. Bentuk organisasi garis dan staf
4. Bentuk organisasi fungsionil dan staf
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis
Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit,
pimpinan dan semua karyawan saling kenal, dan spesialisasi kerja belum begitu
tinggi (Siagian,1992).
Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu :
1. Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada di atas satu tangan
2. Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang
diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali
3. Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal
Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu :
1. Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga
kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran
2. Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter
3. Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil
Ciri-ciri dari organisasi fungsionil adalah segelintir pimpinan tidak mempunyai
bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap
bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut (Siagian,1992).
Kebaikan bentuk organisasi fungsionil, yaitu :
1. Pembagian tugas-tugas jelas
2. Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin
3. Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsi-
fungsinya
Keburukan bentuk organisasi fungsionil, yaitu :
1. Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung
jawab kepada fungsinya
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2. Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan
koordinasi
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf
Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah :
1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun
luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya
2. Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli
Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah :
1. Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan
2. Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang-kadang sukar
diharapkan
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf
Bentuk organisasi fungsionil dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk organisasi
fungsionil dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk
organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan
(Siagian,1992).
Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk
organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan
Pabrik Pembuatan Etilen Gliol dengan Proses Karbonasi menggunakan bentuk
organisasi garis dan staf.
9.2 Manajemen Perusahaan
Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja terhadap
produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut organisasi dan
hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan oleh aktivitas yang
terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen. Dengan
kata lain bahwa manajemen bertindak memimpin, merencanakan, menyusun,
mengawasi, dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan
dan bawahan (Siagian,1992).
Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktor-faktor
ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan
keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan.
Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas
dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari
pembelanjaan perusahaan (financing).
Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu
diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (planning), pengorganisasian,
penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk
mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992).
Pada perusahaan besar, manajemen dibagi dalam tiga kelas (Siagian,1992), yaitu:
1. Top manajemen
2. Middle manajemen
3. Operating manajemen
Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini
berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen dapat
dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syarat-
syarat manajer yang baik adalah (Madura, 2000), yaitu:
1. Harus menjadi contoh (teladan)
2. Harus dapat menggerakkan bawahan
3. Harus bersifat mendorong
4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas
5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi
6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan yang
diambil
7. Berjiwa besar
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha
Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari perusahaan itu
secara terus-menerus, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang harus
didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam
praktek di Indonesia, antara lain adalah (Sutarto,2002) :
1. Perusahaan Perorangan
2. Persekutuan dengan Firma
3. Persekutuan Komanditer
4. Perseroan Terbatas
5. Koperasi
6. Perusahaan Negara
7. Perusahaan Daerah
Bentuk badan usaha dalam Pra rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Glikol dengan
Proses Karbonasi ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk
Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan
berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang
seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam
UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan
pelaksananya.
Syarat-syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah :
1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang
perseorangan atau badan hukum
2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris
3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit Rp.20.000.000,- (dua puluh juta rupiah)
atau 25 % dari modal dasar, tergantung mana yang lebih besar dan harus telah
ditempatkan dan telah disetor
Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah :
1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman
3. Pendaftaran Perseroan
4. Pengumuman dalam tambahan berita Negara
Dasar-dasar pertimbangan pemilihan bentuk perusahaan PT adalah sebagai berikut :
1. Kontinuitas perusahaan sebagai badan hukum lebih terjamin, sebab tidak tergantung
pada pemegang saham, dimana pemegang saham dapat berganti-ganti
2. Mudah memindahkan hak pemilik dengan menjual sahamnya kepada orang lain
3. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham
4. Tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan
5. Penempatan pemimpin atas kemampuan pelaksanaan tugas
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)
Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah Rapat
Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun.
Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah
forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur.
Hak dan wewenang RUPS (Sutarto,2002) :
1. Meminta pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu sidang
2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta
mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri
3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau
ditanamkan kembali
9.4.2 Dewan Komisaris
Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham dalam
mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab kepada
RUPS. Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah :
1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham
3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur secara berkala
4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan
pelaksanaan tugas Direktur
9.4.3 Direktur
Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris.
Adapun tugas-tugas Direktur adalah :
1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien
2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan
kebijaksanaan RUPS
3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan
4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjian-perjanjian
dengan pihak ketiga
5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja
pada perusahaan
Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Teknik dan Produksi,
Manajer Umum dan Keuangan, Manajer R&D (Research and Development).
9.4.4 Staf Ahli
Staf ahli bertugas memberikan masukan, baik berupa saran, nasehat, maupun
pandangan terhadap segala aspek operasional perusahaan.
9.4.5 Sekretaris
Sekretaris diangkat oleh Direktur untuk menangani masalah surat-menyurat untuk
pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu
Direktur dalam menangani administrasi perusahaan.
9.4.6 Manajer Teknik dan Produksi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Manajer teknik dan produksi bertanggung jawab langsung kepada direktur.
Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan operasi pabrik
baik proses maupun teknik. Manajer ini dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala
bagian teknik dan kepala bagian produksi.
9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan
Manajer umum dan keuangan bertanggung jawab langsung kepada direktur
dalam mengawasi dan mengatur keuangan, administrasi, pemasaran dan personalia.
Dalam menjalankan tugasnya manajer umum dan keuangan dibantu oleh dua kepala
bagian yaitu kepala bagian umum dan personalia dan kepala bagian keuangan dan
administrasi.
9.4.8 Manajer R & D (Research and Development)
Manajer R & D bertanggung jawab langsung kepada direktur dalam usaha
pengembangan proses produksi dan perbaikan kualitas produksi dari pabrik. Dalam
menjalankan tugasnya manajer R & D dibantu oleh dua kepala bagian yaitu kepala
bagian QC/QA (quality control / quality analyst) dan kepala bagian R & D.
9.5 Sistem Kerja
Pabrik pembuatan Etilen Glikol dengan Proses Karbonasi ini direncanakan
beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari.
Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi tiga
golongan, yaitu :
1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan
proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain.
Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 45 jam per minggu dan jam kerja
selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah:
Senin – Kamis
- Pukul 08.00 – 12.00 WIB Waktu kerja
- Pukul 12.00 – 13.00 WIB Waktu istirahat
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Pukul 13.00 – 17.00 WIB Waktu kerja
Jum’at
- Pukul 08.00 – 12.00 WIB Waktu kerja
- Pukul 12.00 – 14.00 WIB Waktu istirahat
- Pukul 14.00 – 17.00 WIB Waktu kerja
Sabtu
- Pukul 08.00 – 14.00 WIB Waktu kerja
2. Karyawan Shift
Untuk pekerjaan yang langsung berhubungan dengan proses produksi yang
membutuhkan pengawasan terus menerus selama 24 jam, para karyawan diberi
pekerjaan bergilir (shift work). Pekerjaan dalam satu hari dibagi tiga shift, yaitu tiap
shift bekerja selama 8 jam dan 15 menit pergantian shift dengan pembagian sebagai
berikut :
Shift I (pagi) : 08.00 – 16.15 WIB
Shift II (sore) : 16.00 – 00.15 WIB
Shift III (malam) : 00.00 – 08.15 WIB
Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik,
setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu
regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan
libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift
Regu Hari
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A I I I II II II - - III III III -
B II II II - - III III III - I I I
C - - III III III - I I I II II II
D III III - I I I II II II - - III
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3. Karyawan borongan
Apabila diperlukan, maka perusahaan dapat menambah jumlah karyawan yang
dikerjakan secara borongan selama kurun jangka waktu tertentu yang ditentukan
menurut kebijaksanaan perusahaan.
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan
Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan/ pabrik, dibutuhkan susunan karyawan
seperti pada struktur organisasi. Jumlah karyawan yang dibutuhkan adalah sebagai
berikut :
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya
Jabatan Jum
lah Pendidikan
Dewan Komisaris 3 Teknik Kimia (S1)
Direktur 1 Ekonomi/Teknik (S1)
Staf Ahli 2 Teknik Kimia/ Informatika (S1)
Sekretaris 2 Akutansi (S1)/ Kesekretariatan (D3)
Manajer Teknik dan Produksi 1 Teknik Kimia (S2)
Manajer R&D 1 Teknik Industri/Kimia (S2)
Manajer Umum dan Keuangan 1 Ekonomi/Manajemen (S2)
Kepala Bagian Keuangan dan Adm. 1 Ekonomi/Manajemen (S1)
Kepala Bagian Umum dan Personalia 1 Hukum (S1)
Kepala Bagian Teknik 1 Teknik Industri (S1)
Kepala Bagian Produksi 1 Teknik Kimia (S1)
Kepala Bagian R&D 1 MIPA Kimia (S1)
Kepala Bagian QC/QA 1 Teknik Kimia (S1)
Kepala Seksi Proses 1 Teknik Kimia (S1)
Kepala Seksi Utilitas 1 Teknik Kimia (S1)
Kepala Seksi Mesin Instrumentasi 1 Teknik Mesin (S1)
Kepala Seksi Listrik 1 Teknik Elektro (S1)
Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 Teknik Mesin (S1)
Kepala Seksi Keuangan 1 Akuntansi (S1)
Kepala Seksi Pemasaran 1 Manajemen Pemasaran (S1)
Kepala Seksi Administrasi 1 Sekretaris (D3)
Kepala Seksi Humas 1 Ilmu Komunikasi (S1)
Kepala Seksi Personalia 1 Psikologi / Manajemen (S1)
Kepala Seksi Keamanan 1 ABRI
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya…….................(lanjutan)
Jabatan Jum
lah
Pendidikan
Karyawan Proses 36 Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)
Karyawan Laboratorium QC/QA dan
R&D 10 MIPA Kimia (S1)/Kimia Analis (D3)
Karyawan Utilitas 10 Teknik Kimia (S1)/Politeknik (D3)
Karyawan Unit Pembangkit Listrik 7 Teknik Elektro/Mesin
Karyawan Instrumentasi Pabrik 7 Teknik Instrumentasi Pabrik (D4)
Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 Teknik Mesin(S1)/Politek. Mesin (D3)
Karyawan Bag. Keuangan 3 Akutansi/Manajemen (D3)
Karyawan Bag. Administrasi 3 Ilmu Komputer (D1)
Karyawan Bag. Personalia 4 Akutansi/Manajemen (D3)
Karyawan Bag. Humas 4 Akutansi/Manajemen (D3)
Karyawan Penjualan/ Pemasaran 5 Manajemen Pemasaran (D3)
Petugas Keamanan 10 SLTP/STM/SMU/D1
Karyawan Gudang / Logistik 10 SLTP/STM/SMU/D1
Dokter 1 Kedokteran (S1)
Perawat 2 Akademi Perawat (D3)
Petugas Kebersihan 10 SLTP/SMU
Supir 6 SMU/STM
Jumlah 166
9.7 Sistem Penggajian
Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman
kerja, keahlian dan resiko kerja.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
Dewan Komisaris 3 20.000.000 20.000.000
Direktur 1 10.000.000 30.000.000
Staf Ahli 2 7.000.000 14.000.000
Sekretaris 2 2.000.000 4.000.000
Manajer Teknik dan Produksi 1 9.000.000 9.000.000
Manajer R&D 1 9.000.000 9.000.000
Manajer Umum dan Keuangan 1 9.000.000 9.000.000
Kepala Bagian Keuangan dan
Adm 1
5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Umum dan
Personalia 1
5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Teknik 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Produksi 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian R&D 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian QC/QA 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Seksi Proses 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Utilitas 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Mesin/Instrumentasi 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Listrik 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Keuangan 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Pemasaran 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Administrasi 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Humas 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Personalia 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Keamanan 1 3.000.000 3.000.000
Karyawan Proses 36 2.500.000 90.000.000
Karyawan Laboratorium QC/QA
dan R&D 10
2.000.000 20.000.000
Karyawan Utilitas 10 2.500.000 25.000.000
Karyawan Unit Pembangkit Listrik 7 2.300.000 16.100.000
Karyawan Instrumentasi Pabrik 7 2.300.000 16.100.000
Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 2.300.000 23.000.000
Karyawan Bag. Keuangan 3 2.000.000 6.000.000
Karyawan Bag. Administrasi 3 2.000.000 6.000.000
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 9.3 Perincian Gaji Pegawai...........................(lanjutan)
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
Karyawan Bag. Personalia 4 2.000.000 8.000.000
Karyawan Bag. Humas 4 2.000.000 8.000.000
Karyawan Penjualan/ Pemasaran 5 2.000.000 10.000.000
Petugas Keamanan 10 1.200.000 12.000.000
Karyawan Gudang / Logistik 10 1.200.000 12.000.000
Dokter 1 3.500.000 3.500.000
Perawat 2 2.000.000 4.000.000
Petugas Kebersihan 10 1.000.000 10.000.000
Supir 6 1.200.000 7.200.000
Total 166 458.900.000
Sedangkan perhitungan uang lembur menurut keputusan Menteri Tenaga kerja dan
Transmigrasi Republik Indonesia No. 234/MEN/2003 pasal 10 ditetapkan bahwa
uang lembur dihitung sebesar 1/173 dari upah sebulan.
Contoh perhitungan :
Pada hari sabtu, sekretaris dianggap bekerja lembur selama 6 jam yaitu dari jam
08.00-14.00 sehingga uang lembur yang akan diterima dalam sebulan yaitu:
,728.138.6000.000.2173
1RpjamxxUanglembur
Tabel 9.4 Perincian Uang Lembur Karyawan
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah uang
lembur (Rp)
Dewan Komisaris 3 20.000.000 693.642
Direktur 1 10.000.000 346.821
Staf Ahli 2 7.000.000 242.775
Sekretaris 2 2.000.000 69.364
Manajer Teknik dan Produksi 1 9.000.000 312.139
Manajer R&D 1 9.000.000 312.139
Manajer Umum dan Keuangan 1 9.000.000 312.139
Kepala Bagian Keuangan dan
Adm 1
5.000.000
173.410
Kepala Bagian Umum dan
Personalia 1
5.000.000
173.410
Kepala Bagian Teknik 1 5.000.000 173.410
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel 9.4 Perincian Uang Lembur Karyawan...........................(lanjutan)
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
Kepala Bagian Produksi 1 5.000.000 173.410
Kepala Bagian R&D 1 5.000.000 173.410
Kepala Bagian QC/QA 1 5.000.000 173.410
Kepala Seksi Proses 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Utilitas 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Mesin/Instrumentasi 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Listrik 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Keuangan 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Pemasaran 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Administrasi 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Humas 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Personalia 1 4.000.000 138.728
Kepala Seksi Keamanan 1 3.000.000 104.046
Karyawan Proses 36 2.500.000 86.705
Karyawan Laboratorium QC/QA
dan R&D 10
2.000.000
69.364
Karyawan Utilitas 10 2.500.000 86.705
Karyawan Unit Pembangkit Listrik 7 2.300.000 79.769
Karyawan Instrumentasi Pabrik 7 2.300.000 79.769
Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 2.300.000 79.769
Karyawan Bag. Keuangan 3 2.000.000 69.364
Karyawan Bag. Administrasi 3 2.000.000 69.364
Karyawan Bag. Personalia 4 2.000.000 69.364
Karyawan Bag. Humas 4 2.000.000 69.364
Karyawan Penjualan/ Pemasaran 5 2.000.000 69.364
Petugas Keamanan 10 1.200.000 41.618
Karyawan Gudang / Logistik 10 1.200.000 41.618
Dokter 1 3.500.000 121.387
Perawat 2 2.000.000 69.364
Petugas Kebersihan 10 1.000.000 34.682
Supir 6 1.200.000 41.618
Total 166 6.000.000
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Sehingga total Gaji Karyawan dan Staff adalah:
= Rp. 458.900.000,- + Rp. 6.000.000,- = Rp 464.900.000
9.8 Fasilitas Tenaga Kerja
Selain upah resmi, perusahaan juga memberikan beberapa fasilitas kepada setiap
tenaga kerja antara lain:
1. Fasilitas cuti tahunan
2. Tunjangan hari raya dan bonus
3. Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja dan tunjangan
kematian, yang diberikan kepada keluarga/ ahli waris tenaga kerja yang meninggal
dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar tempat kerja
4. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma
5. Penyediaan sarana transportasi/ bus karyawan
6. Penyediaan kantin, tempat ibadah, dan sarana olah raga
7. Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam, helm, pelindung
mata, dan sarung tangan)
8. Fasilitas kendaraan untuk para manager dan bagi karyawan pemasaran dan
pembelian
9. Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap satu
tahun sekali
10. Bonus 0,5 % dari keuntungan perusahaan akan didistribusikan untuk seluruh
karyawan yang berprestasi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB X
ANALISA EKONOMI
Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat
pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya perlu
juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil analisa
tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan secara
tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi dalam
kondisi yang memberikan keuntungan.
Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan
layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat
diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain:
1. Modal investasi / Capital Investment (CI)
2. Biaya produksi total / Total Cost (TC)
3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM)
4. Titik impas / Break Even Point (BEP)
5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI)
6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT)
7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)
10.1 Modal Investasi
Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai
menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri
dari:
10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)
Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala
peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari:
1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI),
yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan
memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk
operasi pabrik.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Modal investasi tetap langsung ini meliputi:
- Modal untuk tanah
- Modal untuk bangunan
- Modal untuk peralatan proses
- Modal untuk peralatan utilitas
- Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol
- Modal untuk perpipaan
- Modal untuk instalasi listrik
- Modal untuk insulasi
- Modal untuk investaris kantor
- Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan
- Modal untuk sarana transportasi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung,
MITL sebesar = Rp 462.157.246.477,-
2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment
(IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik (construction
overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung
dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi:
- Modal untuk pra-investasi
- Modal untuk engineering dan supervisi
- Modal untuk biaya kontraktor (contractor’s fee)
- Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)
Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung,
MITTL sebesar Rp 143.333.221.967,-
Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL
= Rp 462.157.246.477,- + Rp 143.333.221.967,-
= Rp 605.490.468.444,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)
Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu
menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu
pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya hasil
produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja
diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi:
- Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas
- Modal untuk kas
Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan jumlahnya
tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya administrasi
umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.
- Modal untuk mulai beroperasi (start-up)
- Modal untuk piutang dagang
Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan yang
dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan
produk.
Rumus yang digunakan:
HPT12
IPPD
Dengan: PD = piutang dagang
IP = jangka waktu yang diberikan (3 bulan)
HPT = hasil penjualan tahunan
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja (MK) sebesar
Rp 311.058.910.243
Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 605.490.468.444,- + Rp 311.058.910.243
= Rp 915.364.595.544,-
Modal investasi berasal dari:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 dari modal investasi total
Dari Lampiran E diperoleh modal sendiri = Rp 558.815.500.786,-
- Pinjaman dari bank sebanyak 40 dari modal investai total
Dari Lampiran E diperoleh pinjaman bank = Rp 372.543.667.191,-
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)
Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik
beroperasi. Biaya produksi total meliputi:
10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC)
Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi,
meliputi:
- Gaji tetap karyawan
- Depresiasi dan amortisasi
- Pajak bumi dan bangunan
- Bunga pinjaman bank
- Biaya perawatan tetap
- Biaya tambahan
- Biaya administrasi umum
- Biaya pemasaran dan distribusi
- Biaya asuransi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap, BT sebesar
Rp 342.845.363.457,-
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)
Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi.
Biaya variabel meliputi:
- Biaya bahan baku proses dan utilitas
- Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan
- Biaya pemasaran
- Biaya laboratorium serta penelitian dan pengembangan (litbang)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Biaya pemeliharaan
- Biaya tambahan
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel, BV sebesar
Rp 627.742.154.942,-
Maka, biaya produksi total = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 350.661.439.928,- + Rp 627.742.154.942,-
= Rp 970.587.518.399,-
10.3 Total Penjualan (Total Sales)
Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk etilen glikol, dietilen glikol dan
etilen karbonat yaitu sebesar 091.178,-1.258.058. Rp
10.4 Bonus Perusahaan
Sesuai fasilitas tenaga kerja dalam pabrik pembuatan etilen glikol, maka
perusahaan memberikan bonus 0,5% dari keuntungan perusahaan yaitu sebesar
Rp 1.398.272.482,-
10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh:
1. Laba sebelum pajak = Rp 286.033.219.915,-
2. Pajak penghasilan = Rp 85.792.465.975,-
3. Laba setelah pajak = Rp 200.240.753.941,-
10.6 Analisa Aspek Ekonomi
10.6.1 Profit Margin (PM)
Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak
penghasilan PPh terhadap total penjualan.
PM = penjualantotal
pajaksebelumLaba 100
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
PM = 100%x 091.178,-1.258.058. Rp
9915,-286.033.21 Rp
= 22,74 %
Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 22,74 % maka pra
rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.
10.6.2 Break Even Point (BEP)
Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil
penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak untung
dan tidak rugi.
BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal
TetapBiaya 100
BEP = 100%x 4.942,-627.742.15 Rp - 091.178,-1.258.058. Rp
3.457,-342.845.36 Rp
= 54,39 %
Kapasitas produksi pada titik BEP = 38.074,8353 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP = Rp 684.290.779.788,-
10.6.3 Return on Investment (ROI)
Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun
dari penghasilan bersih.
ROI = investasi modal Total
pajak setelah Laba 100
ROI = 100%x 5.544,-915.364.59 Rp
3.941,-200.240.75 Rp
= 21,88 %
Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total
dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah:
ROI 15 resiko pengembalian modal rendah
15 ROI 45 resiko pengembalian modal rata-rata
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
ROI 45 resiko pengembalian modal tinggi
Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 21,88 %, sehingga pabrik yang akan
didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.
10.6.4 Pay Out Time (POT)
Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu
pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan
penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas
penuh setiap tahun.
POT = tahun1x 0,2188
1
POT = 4,57 tahun
Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali
setelah 4,57 tahun operasi.
10.6.5 Return on Network (RON)
Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal
sendiri.
RON = sendiriModal
pajaksetelahLaba 100
RON = 100%x 0.786,-558.815.50 Rp
3.941,-200.240.75 Rp
RON = 36,46 %
10.6.6 Internal Rate of Return (IRR)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan
rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama.
Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 36,77 sehingga pabrik akan
menguntungkan karena apabila IRR ternyata lebih besar dari pada MARR (Minimum
Acceptable Rate of Return) yang diperkirakan saat ini sebesar 18,36%. Perkiraan MARR
didasarkan pada inflasi Indonesia pada tahun 2008 sebesar 11,1%
(topeng_digital.blogsome.com) dan suku bunga deposito sebesar 7,25% (suku bunga
deposito rupiah Bank Mandiri untuk jangka waktu 24 bulan dan ≥ 5 miliar rupiah
diakses pada 1 September 2009).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
BAB XI
KESIMPULAN
Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Glikol
dari etilen oksida dengan proses Karbonasi dengan kapasitas 70.000 ton/tahun diperoleh
beberapa kesimpulan, yaitu :
1. Kapasitas rancangan pabrik etilen glikol direncanakan 70.000 ton/tahun.
2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT).
3. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah organisasi sistem garis dan staf dengan
jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 166 orang.
4. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 20.000 m2
5. Analisa Ekonomi :
Modal Investasi : Rp 915.364.595.544,-
Biaya Produksi per tahun : Rp 970.587.518.399,-
Hasil Jual Produk per tahun : 091.178,-1.258.058. Rp
Laba Bersih per tahun : Rp 200.240.753.941
Profit Margin : 22,74 %
Break Event Point : 54,39 %
Return of Investment : 21,88 %
Pay Out Time : 4,57 tahun
Return on Network : 36,46 %
Internal Rate of Return : 36,77
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etilen glikol ini layak untuk didirikan.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2006. Ethylene Oxide. http://www.Shell_Chemical_Limited.com. diakses 4
Juni 2009
Anonim. 2007. Carbondioxide. http://www.wikipedia.org/wiki/ Carbondioxide. diakses
4 Juni 2009
Anonima. 2009. Air. http://www.wikipedia.org/wiki/air . diakses 4 Juni 2009
Anonimb.2009.Ethylene Carbonate. http://www.wikipedia.org/wiki/EtilenCarbonate
diakses 4 Juni 2009
Anonimc. 2009. Ethylene Glycol. http://www.wikipedia.org/wiki/Ethylene_Oxide
diakses 4 Juni 2009
Anonimd.2009. Chemical Pricing. http//www.advance-scientific.net diakses 18 Agustus
2009
Badan Lingkungan Hidup Provinsi Riau. 2009. http//www.blh.riau.go.id diakses 19 19
Agustus 2009
Bank Indonesia. 2009. Kurs Transaksi Bank Indonesia. diakses 19 Agustus 2009
Bank Mandiri. 2009. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta
Becker, Mitchell dan Howard. M Sachs. 1985. Purification Of Ethylene Glycol Derived
From Ethylene Carbonate. USA: PatentStorm 4519875
Beckart Enviromental, Inc. 2006. Bioprocesing Using Activated Sludge.
http//beckart.com.html
Bhise, Vijay. 1983. Process For Preparing Ethylene Glycol. USA:PatentStorm 4400559
Bhise, Vijay dan Harold Gilman.1985. Preparing Ethylene Glycol From Ethylene Oxide.
USA: PatentStorm4508927
Badan Pusat Statistik.2008. Statistika Perdagangan Indonesia. Volume 1. Katalog
8202008. Jakarta
Brownell, L.E, Young E.H.1959. Process Equipment Design. Wiley Eastern Ltd. New
Delhi
Chuse, Robert Eber. 1954. Pressure Vessel. Section VIII. USA: America Society Of
Mechanical Engineers
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Crities, Ron dan George Tchobanoglous. 2004. Small and Decentralized
Wastemanagement System. Singapore: Mc.Graw-Hill, Inc
Considine, Douglas M. 1974. Instruments And Controls Handbook. 2nd
Edition. USA:
Mc.Graw-Hill, Inc
Doherty, M.F. and Malone, M.F. 2001. Conceptual Design of Destillation System.
McGraw-Hill Companies, Inc. New York
Degremont. 1991. Water Treatment Handbook. 5th
Edition. New York : John Wiley &
Sons.
Emulsifier.2007.Ethylene Oxide. http//www.emulsifier.in/about_ethylene_oxide.html
diakses 4 Juni 2009
EPA. 1986. Ethoxy. http//www.EPA.gov/ttn/chief/le/ethoxy.pdf. diakses 4 Juni 2009
Geankoplis, C.J. 1997. Transport Process and Unit Operation. 3rd
edition. New Delhi:
Prentice-Hall of India
Huntsmana. 2006. Ethylene Glycol. USA : Huntsman Corporation
Huntsmanb. 2006. Diethylene Glycol. USA : Huntsman Corporation
Icis Pricing. 2009. Ethylene Glycol Prices. http//www.icispricing.com. diakses 19
Agustus 2009
Kawabe, Kazuki, Kazuhiko Murata dan Toshiyuki Furuya.1998. Ethylene Glycol
Process. USA: PatentStorm57636961
Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Engineering. New York.
John Wiley and Sons Inc
Kern, D.Q. 1965. Process Heat Transfer. New York : McGraw-Hill Book Company
Kirk, R.E dan Othmer, D.F. 1990. Encyclopedia of Chemical Engineering Technology.
New York : John Wiley and Sons Inc
Laboratorium Analisa FMIPA.1999. USU Press. Medan
Lorch, Walter. 1981. Handbook of Water Purification. Britain : McGraw-Hill Book
Company, Inc
Madura, Jeff. 2000. Introduction to Business. 2nd Editon. USA: South-Western College
Publishing
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit
Liberty.
McKetta, JJ dan W. Cunningham. 1984. Encyclopedia of Chemical Processing and
Design. Volume 21. New York : Marcel Dekker Inc
Mc Cabe, W.L, Smith J.M. 1983. Operasi Teknik Kimia. Jilid 1, Edisi Keempat. Jakarta
: Erlangga.
Mc Cabe, W.L, Smith J.M. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jilid 1, Edisi Keempat. Jakarta
: Erlangga.
MEG Global Group. 2008. Ethylene Glycol Product Guide. Kanada : MEG Global
Group Co
Metcalf dan Eddy. 1984. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. New
Delhi : McGraw Hill Company
Metcalf dan Eddy. 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. New
Delhi : McGraw Hill Company
Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji (Terjemahan). Kuala
Lumpur : Universiti Sains Malaysia Pulau Penang.
Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd
Edition. New York : McGraw-Hill Book
Company
Perry, John H (Ed). 1999. Perry’s Chemical Engineers Handbook. Edisi Ketujuh. New
York : McGraw-Hill Book Company.
Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E. West. 1991. Plant Design and
Economics for Chemical Engineer. 4th edition. International Edition.
Singapore : McGraw-Hill.
Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E. West. 2004. Plant Design and
Economics for Chemical Engineer. 5th edition. International Edition.
Singapore : McGraw-Hill.
PT. Aneka Gas Indutri. 2009. Medan
PT. Halim Sejahtera Cipta Mandiri. 2009. Medan
PT. Prudential Life Assurance.2009. Price Product List. Jakarta
PT. Bratachem Chemical. 2009. Price Product List. Jakarta
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balance. New York :
McGraw-Hill Book Company
Riaupos. 2009. Rusunawa Terganjal Masalah Lahan. http//riaupos.com. diakses 18
Agustus 2009
Rusjdi, Muhammad. 1999. PPh Pajak Penghasilan. Jakarta : PT. Indeks Gramedia.
Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM. Jakarta : PT. Indeks Gramedia.
Shakhashiri.2008. Chemical of The Week : Carbon Dioxide. http//scifun.com diakses 4
Juni 2009
Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya.
Smith, J.M, Van Ness, H.C. 2001. Chemical Engineering Thermodynamics. Edisi
keenam. New York : McGraw-Hill Book Company.
Treybal, R.E. 1984. Mass Transfer Operation. New York : McGraw-Hill Book
Company.
Turton, Richard, Richard C. Bailie , Wallace B. Whiting and Joseph A. Shaeiwitz.
2003. Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes. 2nd
edition.
Pearson Education Inc.
Ulrich, Gael D. 1984. A Guide To Chemical Process Design Economics. New York :
Jhon Wiley and Sons Inc.
Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. USA : Butterworth Publisher
Waluyo. 2000. Perubahan Perundang-undangan Perpajakan Era Reformasi. Jakarta :
Salemba Empat.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Satuan berat = kilogram (kg)
Kapasitas produksi = 70.000 ton/tahun
= 70.000.000 kg/tahun
Waktu operasi = 330 hari/tahun
Berat molekul : - C2H6O2 = 62,068 gr/mol
- C4H10O3 = 106 gr/mol
- C3H4O3 = 88,06 gr/mol
- C2H4O = 44,053 gr/mol
- CO2 = 44 gr/mol
- H2O = 18 gr/mol
Bahan baku = - Etilen Oksida (C2H4O)
- Karbon dioksida (CO2)
Produk akhir = Etilen Glikol (C2H6O)
Produksi etilen glikol/jam = )/24(/330
/70000000
jamjamtahunhari
tahunkg
= 8838,3838 kg/jam
Kemurnian produk = 99 %
= 0,99 x 8838,3838 kg/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= gr/mol 62,068
kg/jam 8750 = 140,9744 kmol/jam
Misal : - F = laju alir massa, kg/jam
- W = fraksi massa
- N = laju alir mol, kmol/jam
- X = fraksi mol
- C2H4O = Etilen Oksida
- C3H4O3 = Etilen Karbonat
- C2H6O = Etilen Glikol
- C4H10O3 = Dietilen Glikol
- CO2 = Karbon dioksida
- H2O = Air
Perhitungan Alur Mundur
LA.1 Kolom Destilasi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
EGDEG
EGDEGEC
B
Lb
Vb
31
27
DLd
Vd
21
22
26EG
DEGEC
30
29
25
Data:
- Asumsi Kemurnian Produk 99%
- Data: (Bhise & Harold, 1985).
Komposisi X21
EG = 0,99
Komposisi X21
DEG = 0,009
Komposisi X21
EC = 0,001
- Data: ( Kawabe dkk, 1998 ).
Komposisi X27
EG = 0,99
Komposisi X27
EG = 0,01
Neraca masssa total
N21
= N31
+ N27
Komposisi X31
EG = 0,2482
Komposisi X31
DEG = 0,6263
Komposisi X31
EC = 0.1255
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca Massa Komponen:
Etilen Glikol (LK):
X21
EG N21
= X31
EG N31
+ X27
EG N27
0,99 N15
= 0,2482 N24
+ 0,99 (8838,3838 kg/jam)
0,99 N15
= 0,2482 N24
+ 8750 kg/jam ................................................... (1)
Dietilen Glikol:
0,009 N21
= 0,6263 N31
+ 0,01 N27
0,009 N21
= 0,6263 N31
+ 0,01 (8838,3838 kg/jam)
0,009 N21
= 0,6263 N31
+ 88,383838 kg/jam ...................................................(2)
Eliminasi pers (1) dan pers (2)
EG : 0,9900 N21
= 0,2482 N31
+ 140,9744 N27
DEG: 0,0090 N21
= 0,6263 N31
+ 0,8338 N27
-
0,0089 N21
= 0,0022 N31
+ 1,2688 N27
0,0089 N21
= 0,6200 N31
+ 0,8255 N27
-
0 N21
= -0,6178 N31
+ 0,4433 N27
N31
= 0,7176 kmol/jam
N21
= 142,5783 kmol/jam
Alur 21 (Feed = F)
Total = N21
=142,5783 kmol/jam
Etilen Glikol : N21
x X21
EG =142,5783 x 0,99 = 141,1526 kmol/jam
DEG : N21
x X21
DEG = 142,5783 x 0,009 = 1,2832 kmol/jam
Etilen karbonat : N21
x X21
EC = 142,5783 x 0,001 = 0,1433 kmol/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Alur 31 (Bottom = B)
Total = N31
= 0,7626 kmol/jam
Etilen Glikol : N31
x X31
EG = 0,7626 x 0,2482 = 0,1781 kmol/jam
DEG : N31
x X31
DEG = 0,7626 x 0,6263 = 0,4944 kmol/jam
Etilen karbonat : N31
x X31
EC = 0,7626 x 0,1255 = 0,0901 kmol/jam
Alur 27 (Destilat = D)
Total = N27
= 141,8082 kmol/jam
Etilen Glikol : N27
x X27
EG = 141,8082 x 0,99 = 140,9744 kmol/jam
DEG : N27
x X27
DEG =141,8082 x 0,01 = 0,8338 kmol/jam
Tabel LA.1 Neraca massa destilasi
Alur masuk
Komponen BM alur 21
(kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 141,1526 8761,0566
C4H10O3 106 1,2832 136,0197
C3H4O3 18 0,1433 12,6185
TOT 142,57905 8909,695
Alur keluar
Komp alur 31 alur 27
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
N F N F
(Kmol/jam) (Kg/jam) (Kmol/jam) (Kg/jam)
C2H6O2 0,1781 11,0566 140,9744 8750
C4H10O3 0,4944 52,4059 0,8338 88,3838
C3H4O3 0,0901 7,9306 0 0
TOT 0,7626 71,3931 141,8082 8838,3838
LA.2 Kondensor
21
EGDEG
DLd
Vd
27
22
26EG
DEG
25
Tabel LA.2 Konstanta persamaan tekanan uap antoine:
log P = A+ (B/T)+ClogT+DT+ET2) (P dalam kPa dan T dalam K)
Konstanta pers, Tek, Uap antoine (P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
Tabel LA.3 Titik didih umpan masuk destilasi
Komponen Yif Pi Ki Xif = Yif/Ki αif = Ki/Khk
C2H6O2 0,9900 99,9012 0,9990 0,9910 4,0664
Menentukan kondisi umpan
Umpan masuk pada kondisi uap jenuh(Trial umpan sampai syarat Σyi/Ki = 1)
P = 1 bar = 100 kPa
TBP= 197 C = 470,15 K
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C4H10O3 0,0090 24,5675 0,2457 0,0366 1,
C3H4O3 0,0010 1469,2572 14,6926 0,0001 59,8049
total 1 1,0276
Menentukan kondisi operasi atas (kondensor total)
Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai
syarat Σyid/Ki = 1 terpenuhi
Tabel LA.4 Dew point destilat
Komponen Yid Pi Ki Yid/Ki αid
C2H6O2 0,9941 94,0839 0,9408 1,0566 4,1063
C4H10O3 0,0059 22,9122 0,2291 0,0257 1
C3H4O3 0 1407,3073 14,0731 0 61,4218
total 1 1,0823
Menentukan kondisi operasi bottom (reboiler)
Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial bubble point sampai
syarat Σxi.Ki = 1 terpenuhi
Tabel LA.5 Boiling point produk bawah
Komponen Xib Pi Ki Xib.Ki αib
C2H6O2 0,2482 401,7360 3,9776 0,7073 3,1968
C4H10O3 0,6263 145,6666 1,2442 0,5582 1
C3H4O3 0,1255 82,6114 0,8179 0,0735 0,6574
total 1,3390
Tabel LA.6 Omega point destilasi
Ф = 0,0001 dan = 1,01
Komponen xi.f alfa I (alfa I*Xif)/(alfa I - teta)
C2H6O2 0,9910 4,0664 1,3585
C4H10O3 0,0366 1 -0,3663
P = 0,1 Mpa = 100 kPa
TD= 100 C = 373,15 K
P = 0,141 Mpa = 141 kPa
TBP= 252 C = 525,15 K
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C3H4O3 0,0001 59,8049 0,0001
total 1,0276 6,1211 0,9921
Komponen xi.d alfai (alfa I*Xid)/(alfa I - teta)
C2H6O2 0,9941 4,1063 1,3579
C4H10O3 0,0059 1 -0,0588
C3H4O3 0 0 0
total 1 1,2991
Mencari refluks minimum
Umpan dimasukkan pada dew point yaitu 373,15 K, sehingga q = 0
Φα
.xα1R
i
DiiDm
Φα
.xαq1
i
Fii sehingga Φα
.xαq1
i
Fii = 1
Untuk mengetahui nilai Rm, maka perlu perhitungan trial omega sampai syarat
Rm + 1 = 1,2991
Rm = 0,2991
Rd = 1,5 Rm …………………(Geankopplis,1997)
Rd = 0,4486
Rd = Ld/D
Ld = Rd x D
Ld = 63,6161 kmol/jam
Alur Ld (Alur 26)
Total : Ld = 63,6161 kmol/jam
Φα
.xαq1
i
Fii = 1 terpenuhi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen Glikol : LdEG = X19
EG x Ld = 0,99 x 63,6161 = 62,9799 kmol/jam
Dietilen Glikol : LdDEG = X19
DEGx Ld = 0,01 x 63,6161 = 0,6362 kmol/jam
Alur 27
Total: F21
= F27
= 141,8082 kmol/jam
Etilen Glikol = F21
EG = F27
EG = 140,9744 kmol/jam
Dietilen Glikol = F21
DEG= F27
DEG = 0,8338 kmol/jam
Alur Vd (Alur 25)
F25
= F26
+ F27
= 205,4243 kmol/jam
Etilen Glikol : F26
EG + F27
EG = 62,9799 + 140,9744 = 203,9543 kmol/jam
Dietilen Glikol : F26
DEG + F27
DEG = 0,6362 + 0,8338 = 1,47 kmol/jam
Tabel LA.7 Neraca massa kondensor
BM Alur Masuk 25 (Vd)
Komp (kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 203,9543 12659,0368
C4H10O3 106 1,4700 155,169
C3H4O3 88 0 0
TOT 205,4243 12814,8537
Alur keluar
Komp alur 27 alur 26
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 140,9744 8750 62,9799 3909,0368
C4H10O3 0,8338 88,3838 0,6362 67,4330
C3H4O3 0 0 0 0
TOT 141,8082 8838,3838 63,6161 3976,4698
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
LA.3 Reboiler
30
EGDEGEC
B
Lb
Vb
31
EGDEGEC
21
29
Lb = Vb + B atau Lb = Ld + (q x F) dengan q = 0
Maka
Lb = Ld
Lb = 63,6078 kmol/jam
Vb = Lb - B = 62,8452 kmol/jam
Komposisi : X31
EG = XVb
EG = XLd
EG = 0,2482
Komposisi : X31
DEG = XVb
DEG = XLd
DEG = 0,6263
Komposisi : X31
EC = XVb
EC = XLd
EC = 0,1255
Alur Lb
Total : Lb = B + Vb = 63,6078 kmol/jam
Etilen Glikol : LbEG = 63,6078 x XLd
EG = 15,7902 kg/jam
Dietilen Glikol : LbDEG = 63,6078 x XLd
DEG = 39,8347 kg/jam
Etilen Karbonat : LbEC = 63,6078 x XLd
EC = 7,9829 kg/jam
Alur Vb
Total : Vb =Lb – B = 62,8452 kmol/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen Glikol : VbEG = 62,8452 x XVb
EG = 15,6009 kmol/jam
Dietilen Glikol : VbDEG = 62,8452 x XVb
DEG = 39,3571 kmol/jam
Etilen Karbonat : VbEC = 62,8452 x XVb
EC = 7,8872 kmol/jam
Tabel LA.8 Neraca massa reboiler
BM Alur Masuk (Lb)
Komp (kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 15,7902 980,0659
C4H10O3 106 39,8347 4222,4807
C3H4O3 88 7,9829 702,9751
TOT 63,6078 5905,5217
Alur keluar
Komp alur 31 alur Vb
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 0,1781 11,0566 15,6009 968,3160
C4H10O3 0,4944 52,4059 39,3571 4171,8575
C3H4O3 0,0901 7,9306 7,8872 694,5472
TOT 0,7626 71,3931 62,8452 5834,7207
LA.4 Flash Drum
31
32
33EC
EG
DEG
EC
EG
DEG
dimana :
Dari perhitungan di Reboiler diperoleh data laju alir sebagai berikut:
Alur 31 (Bottom = B)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
N31
= 0,7626 kmol/jam
N31
EG = 0,1781 kmol/jam
N31
DEG = 0,4944 kmol/jam
N31
EC = 0,0901 kmol/jam
Menentukan Pi saturated
Tabel LA.9 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C))
(P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
(Sumber : Reklaitis, 1983)
Tabel LA.10 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 250oC = 525,15 K
Komponen Pvp
C2H6O2 401,735991
C4H10O3 145,6666344
C3H4O3 82,61138182
Menentukan Pbuble dengan Zi=Xi
Pb = Σ Xi.Pivp………………( Smith & Van Ness, 2001)
Pb = 185,0702063 Kpa
Menentukan P dew dengan Zi = Yi
Pdew = 1
Σ Yi/Pi sat …………( Smith & Van Ness, 2001)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pdew = 139,47 Kpa
P = 141 kPa Pd < P < Pb
Karena P yang dihitung terletak antara Pbubl dan Pdew
Ki = Pisat/P
k1 = 2,849191425
k2 = 0,891252726
K3 = 0,585896325
Tabel LA.11 Data Trial Temperatur dan Komposisi Flash Drum II
Komponen Xi Pi Ki (Pi/P) Xi Pi Ki Xi 1 / Σ(Yi/Pi)
C2H6O2 0,2336 401,7360 8,1179 93,8432 0,6656 0,0006
C4H10O3 0,6483 145,6666 0,7943 81,4709 0,5778 0,0052
C3H4O3 0,1181 82,6114 16,7944 9,7561 0,0692 0,0014
Σ 185,070 139,4707
Penentuan komposisi umpan dan bottom Flash Drum I
mol umpan total (alur 31) N31
= 0,7626 kmol/jam
1)V(K1
1)(KZ Vf
i
iij ;
2
i
iij
1
)1K(V1
)1K(ZVf
)V(f
)V(fVV
j
'
j
j1j
j = 0,1,2,3,....dst dilakukan iterasi hingga nilai Vj+1 = Vj ( Smith & Van Ness, 2001)
Iterasi
Vo = 0,7240
f (Vo) = 0,0001
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
f ’(Vo) = -1,1265
7241,0V
1265,1
0001,07240,0V
1
1
iiiiii X.KY V.YL.XF.Z
V.KL
F.ZX
)V.KL(XF.Z
V.X.KL.XF.Z
i
ii
iii
.iiii
basis F = 1 mol maka V.KL
ZX
i
ii
maka V = 0,8
Tabel LA.12 Nilai V flash drum
Komp Zi,Ki Ki-1 sum (Zi,Ki/(1+V(Ki-1)))
EG 0,6656 1,8492 0,2684
DEG 0,5778 -0,1087 0,6329
EC 0,0692 -0,4141 0,1035
1,0048
dimana L = 1 – V = 0,2
Y1 = 0,26844
Y2 = 0,63287
Y4 = 0,10347 ≈ 0
Σ Yi = 1,00477
Dari hasil diatas diperoleh, pada produk atas terdapat semua Dietilen glikol dan etilen
glikol (temperatur Flash Drum (250oC (523,15 K)) jauh melebihi titik didih senyawa
tersebut pada 1,41 atm (141 kPa)), Sedangkan semua Etilen karbonat terdapat pada
bagian bottom karena tidak menguap ke bagian destilat.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca Massa Komponen :
Etilen Glikol : F31
EG = F32
EG + 0 x F33
EG
F31
EG = F32
EG = 0,1781 kmol/jam
Dietilen Glikol : F31
DEG = F32
DEG + 0 x F33
DEG
F31
DEG = F32
DEG = 0,4944 kmol/jam
Etilen Karbonat : F31
EC = 0 x F32
EC + F33
EC
F31
EC = F33
EC = 0,0901 kmol/jam
Tabel LA.13 Neraca massa Flash Drum
BM Alur Masuk
Komp (kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 0,1781 11,0566
C4H10O3 106 0,4944 52,4059
C3H4O3 88,06 0,0901 7,9306
TOT 0,7626 71,3931
Alur keluar
Komp alur atas alur bwh
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 0,1781 11,0566 0 0
C4H10O3 0,4944 52,4059 0 0
C3H4O3 0 0 0,0901 7,9306
TOT 0,6725 63,4625 0,0901 7,9306
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
LA.5 EVAPORATOR
FE-1011917
18
EG
DEG
EC
EO
H2O
CO2
EG
DEG
EC
EO
H2O
CO2
Asumsi : efisiensi penguapan air pada evaporator = 100 %
- Alur keluar F19
= 142,57905 kmol/jam = 8909,695 kg/jam
- Data: (Bhise & Harold, 1985).
Komposisi X17
EG = 0,739
Komposisi X17
H2O = 0,243
Neraca Massa Total:
F17
= F18
+ F19
Neraca Massa Komponen:
Etilen Glikol : N17
= 0 x N18
+ N19
0,739 x N17
= N19
= 141,1526 kmol/jam.................................. (3)
Air : F17
Air = F18
Air + 0 x F19
Air
0,243 x F17
= 0, 9485 x F18
....................................................... (4)
Eliminasi Persamaan (3) dan (4) sehingga:
Komposisi X18
H2O = 0, 9485
Komposisi X18
CO2 = 0, 0484
Komposisi X18
EO = 0,0031
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
EG : 0,739 N17
= 0 N18
+ 141,1526 N19
H2O: 0,243 N17
= 0,9485 N18
+ 0 N19
-
0,17969043 N17
= 0 N18
+ 34,3171 N19
0,17969043 N17
= 0,7010657 N18
+ 0 N19
-
0 N17
= -0,701066 N18
+ 34,3171 N19
N18
= 48,9499 kmol/jam
N17
= 191,5289 kmol/jam
Alur 18
Total = N18
= 48,9499 kmol/jam
Air : N18
x X18
EG = 48,9499 x 0,9485 = 46,4309 kmol/jam
Karbon Dioksida : N18
x X18
DEG = 48,9499 x 0,0484 = 2,3669 kmol/jam
Etilen Oksida : N18
x X18
EC = 48,9499 x 0,0031 = 0,1521 kmol/jam
Alur 17
Total = N17
= N18
+ N19
= 191,5289 kmol/jam
Etilen Glikol : N17
EG = 0 + 141,1526 =141,1526 kmol/jam
Dietilen Glikol : N17
DEG = 0 + 1,2832 = 1,2832 kmol/jam
Etilen karbonat : N17
EC = 0 + 0,1433 = 0,1433 kmol/jam
Air : N17
Air = 46,4309 + 0 = 46,4309 kmol/jam
Karbon Dioksida : N17
CO2 = 2,3669 + 0 = 2,3669 kmol/jam
Etilen Oksida : N17
EO = 0,1521 + 0 = 0,1521 kmol/jam
Tabel LA.14 Neraca massa Evaporator
alur masuk
Komp BM alur 17
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(kg/kmol) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 141,1526 8761,0566
C4H10O3 106 1,2832 136,0197
H2O 18 46,4309 835,7566
C3H4O3 88,06 0,1433 12,6185
CO2 44 2,3669 104,1433
C2H4O 44,053 0,1521 6,6998
TOT 191,5289 9856,2945
Alur keluar
Komp alur 18 alur 19
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 - - 141,1526 8761,0566
C4H10O3 - - 1,2832 136,0197
H2O 46,4309 835,7566 - -
C3H4O3 0 0 0,1433 12,6185
CO2 2,3669 104,1433 - -
C2H4O 0,1521 6,6998 - -
TOT 48,9499 946,5996 142,5791 8909,6949
LA.6 SEPARATOR II
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
15
16
17 EG
DEG
EC
EO
H2O
CO2
EG
DEG
EC
EO
CO2
H2O
EO
CO2
H2O
- Alur masuk F17
= 191,5289 kmol/jam = 9856,2945 kg/jam
- Asumsi: Separator dapat memisahkan CO2 sebanyak 90%
- Data: (Bhise & Harold, 1985).
Komposisi X15
EO = 0,0018
Komposisi X15
CO2 = 0,3921
Menentukan Pi saturated
Tabel LA.15 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C))
(P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
H2O 16,5362 3985,44 -38,9974
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
CO2 15,3768 1956,25 -2,1117
C2H4O 14,5116 2478,12 -33,1582
(Sumber : Reklaitis, 1983)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.16 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 100oC =373,15 K
Komponen Pvp
C2H6O2 2,105678324
C4H10O3 0,305328832
H2O 100,4032116
C3H4O3 1,090108871
CO2 24451,16737
C2H4O 1370,369892
Menentukan Pbuble dengan Zi=Xi
Pb = Σ Xi.Pivp………………( Smith & Van Ness, 2001)
Pb = 9598,110797 Kpa
Menentukan P dew dengan Zi = Yi
Pdew = 3,683940099 Kpa
P = 250 kPa Pd < P < Pb
Karena P yang dihitung terletak antara Pbubl dan Pdew
Ki = Pisat/P
k1 0,007798809
k2 0,001130848
k3 0,371863747
k4 0,00403744
k5 90,55987915
k6 5,075444046
Substitusi nilai k ke pers, (10,16)
Σ [(Zi,Ki)/(1+V(Ki-1))] = 1……………( Smith & Van Ness, 2001)
V = 0,39
Pdew = 1
Σ Yi/Pi sat …………( Smith & Van Ness, 2001)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LA.17 Nilai V separator I
Komp Zi,Ki Ki-1 sum (Zi,Ki/(1+V(Ki-1)))
H2O 0,0257 -0,5984 0,0335
CO2 38,3524 96,8047 0,9896
C2H4O 0,0099 4,4815 0,0036
1,0267
dimana L = 1 – V = 0,61
Dengan pers, (10,16)…… ( Smith & Van Ness, 2001)
Yi = ((Zi,Ki)/(1+V(Ki-1)))
Y3 = 0,0335
Y5 = 0,9896
Y6 = 0,0036
Σ Yi = 1,0267
Dengan pers,(10,10)…… ( Smith & Van Ness, 2001)
Xi = Yi/Ki
X3 = 0,0834
X5 = 0,0101
X6 = 0,0007
Σ Xi = 0,0941
Neraca Massa Total:
N15
= N16
+ N17
Neraca Komponen:
Karbon dioksida : F15
CO2 = F16
CO2 + F17
CO2
0,3921 = 0,9896 x F16
+ 2,3669................................................ (5)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen Oksida : F15
EO = F16
EO + F17
EO
0,0018 = 0,0036 x F16
+ 0,1521................................................ (6)
Eliminasi persamaan (7) dan (8) sehingga :
CO2: 0,3921 N15
= 0,9896 N16
+ 2,3669
EO: 0,0018 N15
= 0,0036 N16
+ 0,1521
0,00070569 N15
= 0,0017810 N16
+ 0,004259505
0,00070569 N15
= 0,0014078 N16
+ 0,059637169
0,0004 N16
+ -0,055377665
N16
= 152,3433 Kg/jam
N15
= 343,7202 kg/jam
Alur 16
Total = N19
= 152,3433 kmol/jam
Air : N19
x Y19
Air = 152,3433 x 0,0335 = 4,9672 kmol/jam
Karbon Dioksida : N19
x Y19
CO2 = 152,3433 x 0,9896 = 146,8434 kmol/jam
Etilen Oksida : N19
x Y19
EO = 152,3433 x 0,0036 = 0,5327 kmol/jam
Alur 15
Total = N15
= N16
+ N17
= 343,8723 kmol/jam
Etilen Glikol : N15
EG = 0 + 141,1526 =141,1526 kmol/jam
DEG : N15
DEG = 0 + 1,2832 = 1,2832 kmol/jam
Etilen karbonat : N15
EC = 0 + 0,1433 = 0,1433 kmol/jam
Air : N15
Air = 4,9672 + 46,4309 = 51,3982 kmol/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Karbon Dioksida : N15
CO2 =146,8434 + 2,3669 = 149,2103 kmol/jam
Etilen Oksida : N15
EO = 0,5327 + 0,1521 = 0,6848 kmol/jam
Tabel LA.18 Neraca massa separator II
Alur masuk
alur 15
Komp BM N (Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 141,1526 8761,0566
C4H10O3 106 1,2832 136,0197
H2O 18 51,3982 925,1668
C3H4O3 88,06 0,1433 12,6185
CO2 44 149,2103 6565,2530
C2H4O 44,053 0,6848 30,1663
TOTAL 343,8723 16430,2810
Alur keluar
Komp alur 16 alur 17
N(Kmol/jam) F(Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 0 0 141,1526 8761,0566
C4H10O3 0 0 1,2832 136,0197
H2O 4,9672 89,4102 46,4309 835,7566
C3H4O3 0 0 0,1433 12,6185
CO2 146,8434 6461,1098 2,3669 104,1433
C2H4O 0,5327 23,4665 0,1521 6,6998
Total 152,3433 6573,9866 191.5289 9856.2945
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
LA.7 Cooler I (E-105)
14 15Air
EC
EO
CO2
Air
EC
EO
CO2
Neraca Massa Total:
N14
= N15
Neraca Massa Komponen:
Alur 14
Total = N14
= N15
= 343,8723 kmol/jam
Etilen Glikol : N14
EG = N15
EG =141,1526 kmol/jam
DEG : N14
DEG = N15
DEG = 1,2832 kmol/jam
Etilen karbonat : N14
EC = N15
EC = 0,1433 kmol/jam
Air : N14
Air = N15
Air = 51,3982 kmol/jam
Karbon Dioksida : N14
CO2 = N15
CO2 = 149,2103 kmol/jam
Etilen Oksida : N14
EO = N15
EO = 0,6848 kmol/jam
Tabel LA.19 Neraca Massa Cooler I (E-105)
Alur masuk 14 Alur keluar 15
Komp BM N F N F
kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam
C2H6O2 62,068 141,1526 8761,0566 141,1526 8761,0566
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C4H10O3 106 1,2832 136,0197 1,2832 136,0197
H2O 18 51,3982 925,1668 51,3982 925,1668
C3H4O3 88,06 0,1433 12,6185 0,1433 12,6185
CO2 44 149,2103 6565,2530 149,2103 6565,2530
C2H4O 44,053 0,6848 30,1663 0,6848 30,1663
343,8723 16430,2810 343,8723 16430,2810
LA.8 REAKTOR HIDROLISIS
R-10212
6
13
EG
DEG
EC
EO
CO2
H2O
EC
EO
CO2
H2O
Data :
- Dari perhitungan di Ekspander II diperoleh data laju alir sebagai berikut:
N13
=343,8723 kmol/jam
N13
EG =141,1526 kmol/jam
N13
DEG = 1,2832 kmol/jam
N13
EC = 0,1433 kmol/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
N13
Air = 51,3982 kmol/jam
N13
CO2 = 149,2103 kmol/jam
N13
EO = 0,6848 kmol/jam
- Data: konversi reaksi (Bhise & Harold, 1985).
Komposisi X15
EG = 98,3%
Komposisi X15
DEG = 1,5%
Komposisi X15
EC = 0,1 %
Neraca Massa Total:
F13
= F6
+ F12
Reaksi I:
C3H4O3 (l) +
H2O (g)
C2H6O2 (l) + CO2(g)
M : X
B : 0,99 X
S : 0,01 X
Neraca Komponen:
Etilen Glikol : N13
EG = N6
EG + N12
EG + r1
jam/kmol 141.15260- 0 - 141.1526)NN(Nr 13
EG
13
EG
13
EG1
Air : N13
Air = N6
Air - r1 – r2
51,3982 = N6
Air - 141,1526 - r2 ................................................ (7)
Etilen Karbonat: N13
EC = N12
EC - r1- 2 r1
0,1433 = N12
EC - 141,1526 - 2 r1............................................... (8)
Karbon Dioksida: N13
CO2 = N12
CO2 + r1 + 2 r2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
149,2103 = N12
CO2 + 141,1526 + 2r2.......................................... (9)
Reaksi II:
2C3H4O3(l) +
H2O(g) (C4H10O3) (l) + 2CO2(g)
Neraca Komponen:
Dietilen Glikol : N13
DEG = N6
DEG + N12
DEG + r1
jam/kmol 1,28320- 0 - 1,2832)NN(Nr 13
DEG
13
DEG
13
DEG1
Etilen Oksida : N13
EO = N12
EO = 0,667942794 kmol/jam = 1,2832 kmol/jam
Air : 51,3982 = N6
Air - 141,1526 - r2
N6
Air = 51,3982 + 141,1526 + 1,2832 = 193,8539 kmol/jam
Etilen Karbonat: 0,1433 = N12
EC - 141,1526 - 2 r1
N12
EC = 0,1433 + 141,1526 + 2 (1,2832) = 143,86226 kmol/jam
Karbon Dioksida: 146,8434 = N12
CO2 + 141,1526 + 2r2
N12
CO2 = 149,2103 -141,1526 - 2 (1,2832) = 3,1244 kmol/jam
Tabel LA.21 Neraca Massa Reaktor Hidrolisis
Alur Keluar
Komp BM alur 13
N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C2H6O2 62,068 141,1526 8761,0566
C4H10O3 106 1,2832 136,0197
H2O 18 51,3982 925,1668
C3H4O3 88,06 0,1433 12,6185
CO2 44 149,2103 6565,2530
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H4O 44,053 0,6848 30,1663
TOTAL 343,8723 16430,2810
Alur masuk 6 Alur keluar 12
Komp BM N F N F
kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam
C2H6O2 62,068 - - - -
C4H10O3 106 - - - -
H2O 18 193,8539 3489,3704 - -
C3H4O3 88,06 - - 143,8623 12668,5104
CO2 44 - - 5,4913 241,6187
C2H4O 44,053 - - 0,6848 30,1663
193,853912 3489,3704 150,038 12940,295
LA.9 SEPARATOR I
8
9
10EC
EO
CO2
EC
EO
CO2
CO2ECEO
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Dari perhitungan di Reaktor Hidrolisis diperoleh laju alir alur 10 yaitu 149,8863
kmol/jam
- Data: (Bhise & Harold, 1985).
Komposisi X8CO2 = 0,004
Komposisi X8
EO = 0,018
Menentukan Pi saturated
Tabel LA.22 Konstanta persamaan tekanan uap antoine ln P = A – (B/(T+C))
(P dalam kPa dan T dalam K)
Komp A B C
CO2 15,3768 1956,25 -2,1117
C2H4O 14,5116 2478,12 -33,1582
C3H4O3 13,1897 3985,44 -68,9974
(Sumber : Reklaitis, 1983)
Tabel LA.23 Tekanan uap jenuh komponen pada T = 100oC = 373,15 K
Komponen Pvp
CO2 24451,17
C2H4O 1370,37
C3H4O3 1,090109
Menentukan Pbuble dengan Zi=Xi
Pb = Σ Xi,Pivp………………,( Smith & Van Ness, 2001)
Pb = 1116,851 Kpa
Menentukan P dew dengan Zi = Yi
Pdew = 1
Σ Yi/Pi sat
…………( Smith & Van Ness, 2001)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pdew = 1,336894 Kpa
P = 250 kPa Pd < P < Pb
Karena P yang dihitung terletak antara Pbubl dan Pdew
Ki = Pisat/P
k1 97,80467
k2 5,48148
k3 0,00436
Substitusi nilai k ke pers, (10,16)
Σ [(Zi,Ki)/(1+V(Ki-1))] = 1……………( Smith & Van Ness, 2001)
V = 0,18
Tabel LA.24 Nilai V separator I
Komp Zi,Ki
Ki-1 sum (Zi,Ki/(1+V(Ki-1)))
CO2 17,6525 96,8047 0,9581
C2H4O 0,0226 4,4815 0,0125
C3H4O3 0,0036 -0,9956 0,0043
0,9749
dimana L = 1 - V
L = 0,82
Dengan pers, (10,16)……,, ( Smith & Van Ness, 2001)
Yi = ((Zi,Ki)/(1+V(Ki-1)))
Y1 = 0,9581
Y2 = 0,0125
Y3 = 0,0043
Σ Yi = 0,9749
Dengan pers,(10,10)……,,, ( Smith & Van Ness, 2001)
Xi = Yi/Ki
X1 = 0,0098
X2 = 0,0023
X3 = 0,9934
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Σ Xi = 1,0055
Neraca Massa Total:
N8 = N
9 + N
10
Neraca Massa Komponen:
Etilen Karbonat : N9
EC + N10
EC..................................................................... (10)
Karbon dioksida : 0,18 = 0,9581 N9
CO2 + 137,4755 N10
CO2............................(11)
Etilen Oksida : 0,004= 0,0125 N9
EO + 127,7352 N10
EO............................(12)
Eliminasi persamaan (11) dan (12) sehingga :
C2H4O: 0,004 N8= 0,0125 N
9+ 127,7352 N
10
CO2: 0,18 N8= 0,9581 N
9+ 137,4755 N
10
0,00072 N8= 0,0001 N
9+ 0,5109 N
10
0,00072 N8= 0,0038 N
9+ 0,5499 N
10
0 = -0,0038 N9+ -0,0390 N
10
N9= 4,9557 Kg/jam
N8= 154,994 Kg/jam
Alur 9
Total = N9 = 4,9557 kmol/jam
Etilen Karbonat : N9 x Y
9Air = 10,0424 x0,9581 = 0,0220 kmol/jam
Karbon Dioksida : N9 x Y
9CO2 = 10,0424 x 0,0125 = 4,8701 kmol/jam
Etilen Oksida : N9 x Y
9EO = 10,0424 x 0,0043 = 0,0635 kmol/jam
Alur 8
Total = N8 = N
9+ N
10 = 154,9940 kmol/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Etilen karbonat : N8
EC = 0,022 + 143,8623 = 143,8843 kmol/jam
Karbon Dioksida : N8
CO2 = 4,8701 + 5,4913 = 10,3614 kmol/jam
Etilen Oksida : N8
EO = 0,0635 + 0,6848 = 0,7483 kmol/jam
Tabel LA.25 Neraca massa separator 1
Komp BM Alur Masuk 8
N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 88,06 143,8843 12670,4494
CO2 44 10,3614 455,9034
C2H4O 44,053 0,7483 32,9657
TOTAL 154,9940 13159,3185
Alur keluar
Komp alur 9 alur 10
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 0,0220 1,9390 143,8623 12668,5104
CO2 4,8701 214,2847 5,4913 241,6187
C2H4O 0,0635 2,7994 0,6848 30,1663
TOTAL 4,9557 219,0231 150,0384 12940,2954
LA.11 REAKTOR KARBONASI
R-101EO 99%
CO2 1%
EO
EC
CO2
4 7
2CO2 100%
Data: (Bhise & Harold, 1985).
* Konversi Reaksi = 95%
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
* Asumsi:
- Kemurnian etilen oksida = 99% dengan 1% inert berupa CO2
- Kemurnian CO2 = 100%.
* Dari perhitungan di Ekspander I diperoleh data laju alir sebagai berikut:
N7 = 154,9940 kmol/jam
N7
EC = 143,8843 kmol/jam
N7
CO2 = 10,3614 kmol/jam
N7
EO = 0,7483 kmol/jam
Reaksi:
C2H4O(l) +
CO2 (g)
C3H4O3(l)
M : X
B : 0,99 X
S : 0,1 X
Neraca Massa Total:
N7 = N
2 + N
4
Alur 7:
Etilen Karbonat: N7
EC = N2EC + N
4EC + r
jamkmolNNNr ECECEC / 143,88430- 0 - 143,8843)( 427
Etilen Oksida : N7
EO = N2
EO + N4
EO – r
N2
EO = 143,8843 + 0,7483 - 0 = 144,6326 kmol/jam
Karbon Dioksida: N7
CO2 = N2
CO2 + N4
CO2 – r
N2
CO2 = 10,3614 – 0 + 143,8843 = 154,2457 kmol/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari perhitungan diatas diperoleh laju Etilen Oksida yang diumpankan yaitu = 143,1863
kmol/jam dan karbon dioksida sebesar 155,692 kmol/jam.
Tabel LA.26 Neraca Massa Reaktor Karbonasi
Alur Keluar
Komp BM alur 7
N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 88,06 143,8843 12670,4494
CO2 44 10,3614 455,9034
C2H4O 44,053 0,7483 32,9657
TOTAL 154,9940 13159,3185
Alur masuk
Komp alur 2 alur 4
N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)
C3H4O3 - - - -
CO2 1,4463 63,7150 154,2457 6786,8116
C2H4O 143,1863 6307,7847
- -
TOTAL 144,6326 6371,4997
154,2457 6786,8116
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan operasi : kJ/jam
Temperatur basis : 25oC
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas, Cpg = a + bT + cT2 + dT
3 + eT
4 [J/mol K]
Komponen a b c d e
C2H6O2 35,8417 1,08695E-02 2,90598E-04 -4,52216E-07 1,86584E-10
C4H10O3 44,6173 1,44518E-01 6,82006E-04 -9,75239E-07 3,91107E-10
C3H6O3 40,991 1,28E-02 4,88E-04 -6,59E-07 2,77E-10
C2H4O 17,9573 2,43445E-02 3,51051E-04 -4,78345E-07 1,90011E-10
CO2 19,0223 7,96291E-02 -7,37067E-05 3,74572E-08 -8,13304E-12
H2O 34,0471 -9,65064E-03 3,29983E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Liquid, Cpl = a + bT + cT2 + dT
3 [J/mol K]
Komponen a b c d
C2H6O2 31,0224 1,10034 -2,84571E-03 2,88921E-06
C4H10O3 26,5129 1,26205 -2,6983E-03 2,5629E-06
C3H6O3 28,52 1,1805 -2,75E-03 2,69E-06
C2H4O 7,41259 7,42687E-01 -2,71320E-03 3,90092E-06
CO2 11,0417 1,15955 -7,23130E-03 1,55019E-05
H2O 18,2964 4,72118E-01 -1,33878E-03 1,31424E-06
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.3 Panas Laten [J/mol]
Komponen BM BP (K) ΔHvl (J/mol)
C2H6O2 62 470,6 49629,6
C4H10O3 106 518,8 52314,6
C3H6O3 88,05 487 50200
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H4O 44,053 283,661 25526,5
CO2 44,01 194,681 16560,9
H2O 18 373,161 40656,2
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan [kkal/mol]
Komponen Hf
C2H6O2 -93,05
C4H10O3 -136,5
C3H6O3 -102,5
C2H4O -12,58
CO2 -94,05
H2O -57,8
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.5 Data Tekanan Uap Antoine: ln P (kPa) = A – (B/(T+C))
Komponen A B C
C2H6O2 16,1847 4493,79 -82,1026
C4H10O3 17,6738 6034,08 -53,2122
C3H6O3 13,1897 3985,44 -68,9974
C2H4O 14,5116 2478,12 -33,1582
CO2 15,3768 1956,25 -2,1117
H2O 16,5362 3985,44 -38,9974
Sumber: Reklaitis, 1983
Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan
T (oC) H (kJ/kg) λ (kJ/kg)
Air
Saturated steam
30
55
260
125,7
230,2
-
-
-
1661,6538
Sumber: ( Smith & Van Ness, 2001)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
B.1 Heater 1 (E-101)
Panas masuk Heater 1 =
15,304
15,298
1 dTcN psenyawa
Tabel LB.7 Panas Masuk Heater 1 (E-101)
Komponen N1
senyawa cp dT N1
cp dT
C2H4O 143,1863 641,4680 91849,4043
CO2 1,4463 -3465,6279 -5012,4276
Total
86836,9767
Panas keluar Heater 1 =
15,373
15,298
2 dTcN psenyawa
Tabel LB.8 Panas Keluar Heater 1 (E-101)
Komponen N2
senyawa cp dT N2
cp dT
C2H4O 143,1863 7432,8899 1064287,7773
CO2 1,4463 8576,9758 12405,1027
Heater I
(E-101)
(1) (2)
Kondensat 260
oC
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 31oC
C2H4 O(l)
CO2 (g)
14,5 bar, 100oC
Saturated steam
260oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Total
1076692,8800
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 1076692,8800 - 86836,9767
= 989855,9034 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 7052,595
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 4989855,903
C)(260
dQ/dTm
o
B.2 Heater 2 (E-102)
Panas masuk Heater 2 =
15,304
15,298
3 dTcN psenyawa
Tabel LB.9 Panas Masuk Heater 2 (E-102)
Komponen N3
senyawa cpg dT N3
cp dT
CO2 154,2457 -186,2590 -28729,6521
Total -28729,6521
Heater II
(E-101)
(3) (4)
Kondensat 260
oC
CO2 (g)
14,5 bar, 31oC
CO2(g)
14,5 bar, 100oC
Saturated steam
260oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas keluar Heater 2 =
15,373
15,298
4 dTcN psenyawa
Tabel LB.10 Panas Keluar Heater 2 (E-102)
Komponen N4
senyawa cpg dT N4
cpg dT
CO2 154,2457 2905,4771 448157,3972
Total 448157,3972
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 455870,2454 - 29048,3452
= 426821,9002 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 252,5198
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 2426821,900
C)(260
dQ/dTm
o
B.3 Heater 3 (E-103)
Panas masuk Heater 3 =
15,303
15,298
5 dTcN psenyawa
Tabel LB.11 Panas Masuk Heater 3 (E-103)
Komponen N5
senyawa cpl dT N5
cp dT
Heater II
(E-103)
(5) (6)
Kondensat 260
oC
H2O (l)
14,5 bar, 30oC
H2O (g)
14,5 bar, 150oC
Saturated steam
260oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
H2O 193,8539 374,7055 72638,1236
Total 72638,1236
Panas keluar Heater 3 =
15,423
15,298
p
6
senyawa dTcN
Tabel LB.12 Panas Keluar Heater 3 (E-103)
Komponen N6
senyawa cpg dT N6
cpg dT
H2O 193,8539 9523,8693 1846239,3123
Total 1846239,3123
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 1846239,3123 - 72638,1236
= 1773601,1887 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 1067,3709
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 871773601,18
C)(260
dQ/dTm
o
B.4 Reaktor Karbonasi (R-101)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Reaktor 1
(R-101) C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 100oCCO2 (g)
14,5 bar, 100oC
C2H4O (l)
14,5 bar, 100oC
Air pendingin
55oC
Air pendingin
30oC
(2)
(4)
(7)
Panas masuk Reaktor 1 = Panas keluar Heater 1 dan 2 = 1523195,5561 kJ/jam
Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor 1 antara lain:
Reaksi I: C2H4O + CO2 → C3H4O3
ΔH1 = ΔHof (produk) – ΔH
of (reaktan)
= [-102,5 – (12,58– 94,5] kkal/mol × 4,184 kJ/kkal × 1000 mol/kmol
= -17279,9200 kJ/kmol
ΔH1 (260oC) = ΔH1 (25
oC) + Σ σs ∫ cp dT
= - 17279,9200 + 1 × 16208,63096– 1 × 7432,88992- 1×2905,477083
= -11409,6561 kJ/kmol
Panas reaksi total: ΔHr = r1 × ΔH1
= (143,8843 ×-11409,6561)
= -1641670,1066 kJ/jam
Panas keluar Reaktor 1 =
15,373
15,298
p
7
senyawa dTcN
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.13 Panas Keluar Reaktor 1 (R-101)
Komponen N7
senyawa cpg dT cpl dT N7
senyawa cpg dT
C3H4O3 143,8843 - 16208,6310 2332167,1391
C2H4O 10,3614 - 7432,8899 77015,4497
CO2 0,7483 2905,4771 - 2174,2224
Total 2411356,8111
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = (Qout – Qin) + ΔHr
= (2411356,8111-1523195,5561) + (-1641927,985)
= -753508,8516 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 7210,611
kJ/kg 125,7) -30,22(
kJ/jam ) 516(-753508,8-
C)H(30-C)H(55
dQ/dTm
oo
B.5 Heater 4 (E-104)
Panas masuk Heater 4 =
15,373
15,298
p
11
senyawa dTcN
Heater 3
(E-104)
(11) (12)
Kondensat 260
oC
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 100oC
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 150oC
Saturated Steam
260oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.14 Panas Masuk Heater 4 (E-104)
Komponen N11
senyawa cpl dT cpg dT N11
cp dT
C3H4O3 143,8622 16208,6310 - 2331810,2328
C2H4O 0,6847 5671,8679 - 3883,422
CO2 5,4913 - 2905,4771 15954,457
Total 2351649,21
Panas keluar Heater 4 =
15,423
15,298
p
12
senyawa dTcN
Tabel LB.15 Panas Keluar Heater 4 (E-104)
Komponen N12
senyawa cpl dT cpg dT N12
cp dT
C3H4O3 143,8622 27795,5782 - 3998734,6117
C2H4O 0,6847 9523,8693 - 6521,6888
CO2 5,4913 - 4965,2027 27265,5875
Total 4032521,888
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 4032521,888 - 2351649,21
= 1680872,7674 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 1011,566
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 741680872,76
C)(260
dQ/dTm
o
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
B.6 Reaktor Hidrolisis (R-102)
Reaktor 2
(R-102)
C2H6O2(l)
C4H10O3(l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
H2O(l)
14,5 bar, 150oCH2O(l)
14,5 bar, 150oC
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
14,5 bar, 150oC
Air pendingin
55oC
Air pendingin
30oC
(12)
(6)
(13)
Panas masuk Reaktor 2 = Panas keluar Heater 3 + Panas keluar Heater 4
= 4032521,8880 + 1846239,3123
= 5878761,2004 kJ/jam
Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor 2 antara lain:
Reaksi I: C3H4O3 + H2O → C2H6O2 + CO2
ΔH1 = ΔHof (produk) – ΔH
of (reaktan)
= (-93,05) + (-94,05) – (-102,5)– (-57,8 )
= -26,8 kkal/mol × 4,184 kJ/kkal × 1000 mol/kmol
= -112131,2 kJ/kmol
ΔH1 (150oC) = ΔH1 (25
oC) + Σ σs ∫ cp dT
= -112131,2 + 1 × 24202,3010 + 1 × 4965,2027 – 1 × 27795,5782
– 1 × 4248,8534
= -120283,1437 kJ/kmol
Reaksi II: 2 C3H4O3 + 2 H2O → C4H10O3 + 2CO2
ΔH2 = ΔHof (produk) – ΔH
of (reaktan)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= (-93,05) + 2(-94,05) – 2(-102,5)– 2(-57,8 )
= -4 kkal/mol × 4,184 kJ/kkal × 1000 mol/kmol = -16736 kJ/kmol
ΔH2 (150oC) = ΔH2 (25
oC) + Σ σs ∫ cp dT
= -16736 + + 1 × 24202,3010 + 2 × 4965,2027 – 2 × 27795,5782
– 2 × 4248,8534
= -50066,3998 kJ/kmol
Panas reaksi total: ΔHr = r1 × ΔH1 + r2 × ΔH2
= (141,3994104×-120283,1437)+( 0,71486051×-50066,3998)
= -17042518,17 kJ/jam
Panas keluar Reaktor 2 =
15,423
15,298
p
13
senyawa dTcN
Tabel LB.16 Panas Keluar Reaktor 2 (R-102)
Komponen N13
senyawa cpl dT cpg dT N13
cp dT
C2H6O2 141,1526 24202,3010 - 3416216,5609
C4H10O3 1,2832 31378,0896 - 40264,5221
C3H6O3 0,1433 27795,5782 - 3982,9621
C2H4O 0,6848 13414,0898 - 9185,6069
CO2 149,2103 - 149,2103 740859,3698
H2O 51,3982 9523,8693 - 489509,3058
Total 106313,9279 149,2103 4700018,3276
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = (Qout – Qin) + ΔHr
= (4700018,3276-5878761,2004) + (-17042518,17)
= -18221261,0416 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
kg/jam 4174366,134
kJ/kg 25,7)12,230(
kJ/jam ) ,0416(-18221261-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.7 Cooler 1 (E-105)
Panas masuk Cooler 1 =
15,423
15,298
p
14
senyawa dTcN
Tabel LB.17 Panas Masuk Cooler 1 (E-105)
Komponen N14
senyawa cpl dT cpg dT N14
cp dT
C2H6O2 141,1526 24202,3010 - 3416216,5609
C4H10O3 1,2832 31378,0896 - 40264,5221
C3H6O3 0,1433 27795,5782 - 3982,9621
C2H4O 0,6848 - -2222,2793 -1521,7569
CO2 149,2103 - 6826,7272 1018617,9871
H2O 51,3982 - 3415,4537 175548,0165
Total 4653108,2917
Panas keluar Cooler 1 =
15,373
15,298
p
15
senyawa dTcN
Tabel LB.18 Panas Keluar Cooler 1 (E-105)
Komponen N15
senyawa cpl dT cpg dT N15
cp dT
Cooler I
(E-105)
(14) (15)
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (g)
CO2 (g)
H2O(g)
2 bar, 150oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (g)
CO2 (g)
H2O(g)
2 bar, 100oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H6O2 141,1526 14177,6582 - 2001212,6367
C4H10O3 1,2832 18223,8004 - 23384,8721
C3H6O3 0,1433 16208,6310 - 2322,6127
C2H4O 0,6848 - 3750,0438 2567,9288
CO2 149,2103 - 2905,4771 433527,0968
H2O 51,3982 - 2536,0564 130348,6200
Total 2593363,7671
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 2593363,7671 - 4653108,2917
= -2059744,5246 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 19710,4739
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 5246(-2059744,-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.8 Evaporator (FE-101)
FE-101
C2H6O2(l)
C4H10O3(l)
C3H4O3 (l)
C2H4O (l)
CO2 (g)
H2O(l)
1,01 bar, 100oC
Saturated Steam
260oC
(18)
(19)
(20)
C2H6O2(l)
C4H10O3(l)
C3H4O3 (l)
1,01 bar, 120oC
C2H4O (g)
CO2 (g)
H2O(g)
1,01 bar, 120oC
Kondensat
260oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas masuk Evaporator =
15,373
15,298
p
18
senyawa dTcN
Tabel LB.19 Panas Masuk evaporator
Komponen N18
senyawa cpl dT cpg dT N18
cp dT
C2H6O2 141,1526 14177,6582 `- 2001212,6367
C4H10O3 0,7149 18223,8004 - 13027,4754
C3H6O3 0,1433 16208,6310 - 2322,6127
C2H4O 0,1524 - 4870,2158 742,0065
CO2 2,3967 - 3718,3192 8911,7119
H2O 46,5139 - 7741,4743 360085,9811
Total 2386302,4243
Panas keluar Evaporator =
15,383
15,298
p
19
senyawa dTcN
Tabel LB.20 Panas Keluar evaporator
Komponen N19
senyawa cpl dT cpg dT N19
cp dT
C2H4O 0,1524 - 1708,2895 259,8039
CO2 2,3967 - 1814,6763 4295,1429
H2O 46,5139 - 3233,5608 150137,2043
Total 154692,1512
Panas keluar Evaporator =
15,383
15,298
p
20
senyawa dTcN
Tabel LB.21 Panas Keluar evaporator
Komponen N20
senyawa cpl dT cpg dT N20
cp dT
C2H6O2 141,1526 18125,3419 - 2558438,2665
C4H10O3 0,7149 23385,9669 - 16717,7044
C3H6O3 0,1433 20763,7314 - 2975,3349
Total 2578131,3059
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= (2578131,3059 + 154692,1512) - 2386302,4243
= 346521,0327 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 208,5398
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 7346521,032
C)(260
dQ/dTm
o
B.9 Heater 5 (E-106)
Panas masuk Heater =
15,383
15,298
p
20
senyawa dTcN
Tabel LB.22 Panas Masuk Heater 5 (E-106)
Komponen N20
senyawa cpL dT N20
cp dT
C2H6O2 141,1526 18125,3419 2558438,2665
C4H10O3 1,283205 23385,9669 30008,9901
C3H6O3 0,143295 20763,7314 2975,3349
Total 2591422,592
Heater 3
(E-203)
(20) (21)
Kondensat 260
oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
H2O(g)
1 bar, 120oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
H2O(g)
1 bar, 197oC
Saturated Steam
260oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas keluar Heater =
15,468
15,298
p
21
senyawa dTcN
Tabel LB.23 Panas Keluar Heater 5 (E-106)
Komponen N21
senyawa cpl dT N21
cp dT
C2H6O2 141,1526 34185,6979 4825398,5080
C4H10O3 1,2832 44557,0648 57175,8492
C3H6O3 0,1433 39362,1822 5640,3964
Total 4888214,7536
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 4888214,7536 - 2591422,592
= 2296792,1621 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 1382,2326
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 212296792,16
C)(260
dQ/dTm
o
B.10 Kondensor (E-107)
(22) (23)
Air Pendingin 30oC
Air Pendingin55oC
C2H6O2(g)
C4H10O3 (g)
1 bar, 197oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 100oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk mengetahui suhu pada destilat, diperlukan perhitungan suhu umpan masuk hingga
Σ Kixi = 1 terpenuhi,
Trial titik didih umpan pada bagian atas kolom distilasi
T = 197oC = 470,15 K
P = 1 bar = 100 kPa
Tekanan Uap Antoine: CKT
BAkPaP
)()(ln
Tabel LB.24 Titik Didih Umpan Pada Bagian Atas Kolom Distilasi
Komponen Yif Pi Ki Xif = Yif/Ki αif = Ki/Khk
C2H6O2 0,9900 99,9012 0,9990 0,9910 4,0664
C4H10O3 0,0090 24,5675 0,2457 0,0366 1,
C3H4O3 0,0010 1469,2572 14,6926 0,0001 59,8049
total 1 1,0276
Maka, suhu bagian atas kolom distilasi adalah 470,15 K,
Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai
syarat Σ yid/Ki = 1 terpenuhi,
Trial dew point destilat
T = 100oC = 373,15 K
P = 1 bar = 100 kPa
Tabel LB.25 Dew Point Kondensor
Komponen Yid Pi Ki Yid/Ki αid
C2H6O2 0,9941 94,0839 0,9408 1,0566 4,1063
C4H10O3 0,0059 22,9122 0,2291 0,0257 1
C3H4O3 0 1407,3073 14,0731 0 61,4218
total 1 1,0823
Maka, suhu destilat (D) adalah 373,15 K dan suhu Ld 373,15 K
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas masuk Kondensor =
15,470
15,298
22 dTcN psenyawa
Tabel LB.26 Panas Masuk Kondensor
Komponen N22
senyawa cpl dT cpg dT N22
cp dT
C2H6O2 140,9744 34185,6979 - 4819308,7695
C4H10O3 0,8338 44557,0648 - 37152,1171
C3H6O3 - - - 0
Total 4856460,8866
Panas keluar Kondensor =
15,373
15,298
23 dTcN psenyawa
Tabel LB.27 Panas Keluar Kondensor
Komponen N23
senyawa cpl dT cpg dT N23
cp dT
C2H6O2 140,9744 14177,6582 - 1998687,0709
C4H10O3 0,8338 18223,8004 - 15195,1833
C3H6O3 - - - -
Total 2013882,2541
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 2013882,2541- 4856460,8866
= -2842578,6325 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
kg/jam 27201,7094
kJ/kg 117,3) - 00,92(
kJ/jam ) 6325(-2842578,-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.11 Cooler 2 (E-108)
Panas masuk Cooler 2 =
15,453
15,298
p
27
senyawa dTcN
Tabel LB.28 Panas Masuk Cooler 2
Komponen N27
senyawa cpg dT N27
cp dT
C2H6O2 140,9744 14177,6582 1998687,0709
C4H10O3 0,8338 18223,8004 15195,1833
Total 2013882,2541
Panas keluar Cooler 2 =
15,303
15,298
p
28
senyawa dTcN
Tabel LB.29 Panas Keluar Cooler 2
Komponen N28
senyawa cpl dT N28
cp dT
Cooler I
(E-102)
(27) (28) C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 100oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C2H6O2 140,9744 915,6551 129083,9408
C4H10O3 0,8338 1158,4683 965,9422
Total 130049,8830
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 130049,8830 - 2013882,2541
= -1883832,3711 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 318027,1040
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam 3711)(-1883832,-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.12 Reboiler (E-109)
(31)(29)
(30)Steam
260oCKondensat
260oCC2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1,41 bar,
197oC
C2H6O2(v)
C4H10O3 (v)
1,41 bar,
252oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1,41 bar,
250oC
Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial bubble point sampai
syarat Σ Kixi = 1 terpenuhi,
Trial bubble point bottom
T = 252oC = 522,15 K
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
P = 1,41 bar = 141 kPa
Tabel LB.30 Bubble Point Reboiler (E-302)
Komponen Xid Pi Ki Yid/Ki αid
C2H6O2 0,2482 401,7360 3,9776 0,7073 3,1968
C4H10O3 0,6263 125,6666 1,2442 0,5582 1
C3H4O3 0,1255 82,6114 0,8179 0,0735 0,6574
total 1,3390
Maka, suhu Vb adalah 522,15 K,
Panas masuk Reboiler =
15,470
15,298
29 dTcN psenyawa
Tabel LB.31 Panas Masuk Reboiler (E-109)
Komponen N29
senyawa cpl dT N29
cp dT
C2H6O2 7,2700 34185,6979 248531,5959
C4H10O3 18,3405 44557,0648 817199,3080
C3H4O3 3,6755 39362,1822 144673,8498
Total 1210404,7537
Panas keluar Reboiler =
15,523
15,298
31
15,525
15,298
30 dTcNdTcN psenyawapsenyawa
Tabel LB.32 Panas Keluar Vb (alur 30) Reboiler
Komponen N30
senyawa cpg dT N30
senyawa cpg dT
C2H6O2 7,0807 14170,0860 100334,6670
C4H10O3 17,8629 36461,3820 651307,2483
C3H4O3 3,5797 20373,2688 72931,1319
Total 824573,0473
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LB.33 Panas Keluar B (alur 31) Reboiler
Komponen N31
senyawa cpl dT N31
senyawa cpl dT
C2H6O2 0,1781 46368,3910 8259,9272
C4H10O3 0,4944 60561,2185 29941,1771
C3H4O3 0,0901 53416,7214 4810,6652
Total 43011,7696
Panas keluar Reboiler = 43011,7696 + 824573,0473
= 867584,8169 kJ/jam
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 867584,8169 - 1210404,7537
= -342819,9368 kJ/jam
Steam yang diperlukan adalah:
kg/jam 206,3125
kJ/kg 1661,6538
kJ/jam 8342819,936-
C)(260
dQ/dTm
o
B.13 Kondensor Subcooler (E-110)
(E-110) (32) (33) C2H6O2(g)
C4H10O3 (g)
1 bar, 250oC
C2H6O2(l)
C4H10O3 (l)
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Panas masuk Kondensor Subcooler =
15,470
15,298
32 dTcN psenyawa
Tabel LB.34 Panas Masuk Kondensor Subcooler
Komponen N32
senyawa cpl dT cpg dT N33
cp dT
C2H6O2 0,1781 - 14170,0860 2524,2170
C4H10O3 0,4944 - 36461,3820 18026,3331
Total 20550,5501
Panas keluar Kondensor Subcooler =
15,523
15,298
33 dTcN psenyawa
Tabel LB.35 Panas Keluar Kondensor Subcooler
Komponen N33
senyawa cpl dT cpg dT N33
cp dT
C2H6O2 0,1781 915,6551 - 163,1121
C4H10O3 0,4944 1158,4683 - 572,7412
Total 735,8533
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 735,8533 - 20550,5501
= 19814,6968- kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 7189,614323
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 68(-19814,69-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
B.14 Cooler 3 (E-111)
Panas masuk Cooler 3 =
15,518
15,298
p
34
senyawa dTcN
Tabel LB.36 Panas Masuk Cooler 3
Komponen N34
senyawa cpl dT cpg dT N34
cp dT
C3H4O3 0,0901 53416,7214 - 4810,6652
Total 4810,6652
Panas keluar Cooler 3 =
15,373
15,298
p
35
senyawa dTcN
Tabel LB.37 Panas Keluar Cooler 3
Komponen N35
senyawa cpl dT cpg dT N35
cp dT
C3H4O3 0,0901 16208,6310 - 1459,7357
Total 1459,7357
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
= 1459,7357- 4810,6652
= -3350,9295 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
Cooler I
(E-102)
(34) (35) C3H4O3 (l)
1,41 bar, 250oC
C3H4O3 (l)
1,41 bar, 100oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 32,0663
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 5(-3350,929-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
B.15 Cooler 4 (E-112)
Panas masuk Cooler 4 =
15,518
15,298
p
34
senyawa dTcN
Tabel LB.38 Panas Masuk Cooler 4
Komponen N35
senyawa cpl dT cpg dT N35
cp dT
C3H4O3 0,0901 16208,6310 - 1459,7357
Total 1459,7357
Panas keluar Cooler 4 =
15,373
15,298
p
35
senyawa dTcN
Tabel LB.39 Panas Keluar Cooler 4
Komponen N36
senyawa cpl dT cpg dT N36
cp dT
C3H4O3 0,0901 2081,7765 - 187,4830
Total 187,4830
Neraca energi total sistem:
dQ/dt = Qout - Qin
Cooler I
(E-102)
(35) (36) C3H4O3 (l)
1,41 bar, 100oC
C3H4O3 (l)
1,41 bar, 35oC
Air pendingin
1 bar, 30oC
Air pendingin
1 bar, 55oC
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 187,4830 - 1459,7357
= -1272,2527 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah:
m ΔH + dQ/dt = 0
kg/jam 12,1746
kJ/kg 117,3) -00,92(
kJ/jam ) 7(-1272,252-
C)H(30-C)H(55
dQ/dT-m
oo
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
C.1 Tangki Penyimpanan Etilen Oksida
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Oksida
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Lama Penyimpanan : 3 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 310C
- Tekanan ( P) = 68 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Etilen Oksida per jam = 6371,4997 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 6371,4997 kg/jam×24 jam/hari×10 hari
= 152915,9931 kg
Direncanakan 7 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg 15291,599310
kg 1152915,993
Densitas Bahan dalam tangki = 0,711 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki = kg/liter8711,0
1kg152915,993 = 17554,3558 liter
= 17,554 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan
Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 17554,3558 liter
= 1,2 x 17554,3558
= 21065,2269 liter
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 21,065m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs =
8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 24,8379 10
21065,2269 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 2,484 m = 97,79 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 2,484 m = 3,726 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 2,484 m = 0,6210 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 4,3469 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (2,484 m) 3
= 20,0621 m3
Tinggi tangki = 4,3469 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 20,0621
4,3469 17,5544
= 3,8 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan hidrostatik:
P = × g × h
= 871,1 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 8,10 m
= 32491,99 Pa = 324,9 kPa
Po = Tekanan operasi = 68 bar = 6800 kPa
Ptotal = 6800 kPa + 324,9 kPa = 7396,2696 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = 1,2 × 7396,2696 = 8877,9235 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 129276,75 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 8857,5m 0,152
kPa) 2351,2(8877,9kPa)(0,8) 52(129276,7
m) (2,484 kPa) (8877,9235
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 5,8857 in + 1/8 in = 5,983 in
Tebal shell standar yang digunakan = 6 in (Brownell,1959)
C. Tebal tutup tangki
in 5,6391m 0,1464
kPa) 2350,2(8877,9kPa)(0,8) 52(129276,7
m) (2,248 kPa) (8877,9235
0,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal tutup yang dibutuhkan = 5,6391 in + 1/8 in = 5,764 in
Tebal tutup standar yang digunakan = 6 in
C.2 Heater 1 (E-101)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fungsi : Menaikkan temperatur etilen oksida sebelum menuju R-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 591.1344858 kg/jam = 1303.2353 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 6371,50 kg/jam = 14046.8258 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 32°C = 86.6°F
Temperatur akhir (t2) = 100°C = 212°F
Panas yang diserap (Q) = 982260.9828 kJ/jam = 931000.1164Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 212 F t1 = 288 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86,6 F t2 = 410.4 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 122.4 F t2 – t1 =
122.4 F
345,595
288
410,4ln
112,4
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 261
0
tt
TTR
12
21
0,298212500
122,4
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 345,595 F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
150,82
6,86212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 ¼ in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida
dingin medium organics, diperoleh UD = 50-100, dan faktor pengotor (Rd) =
0,001
Diambil UD = 55 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
48,9801ft
F345,595Fftjam
Btu55
Btu/jam 4931000,116
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 15,5908/ftft2618,0ft12
ft48,9801
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 16 tube dengan ID
shell 8 in.
c. Koreksi UD
Fftjam
Btu9,53
F524,726x ft 0,26565
Btu/jam 662977851,66
ΔtA
QU
22D
2
2
"
t
ft 50,2656
/ftft0,261816ft 21
aNLA
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt
(Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,03552144
0,63916ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb36710,8527
0,0355
1303,2353tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,0185 cP = 0,0448 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
61658,67860,0448
36710,85270752,0tRe
(6) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 170
(9) Kondensasi steam
hio = 335 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 8 in
B = Baffle spacing = 5 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft0,05561,25144
50,258sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb3252842,864
0,0833
14046,8258sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 150,8 F
= 0,715 cP = 1,729 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
8770.85820,0266
3252842.8640,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 380
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 316,3853 1 = 316,3853
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 162,64973853,316335
3853,316335
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(11) Faktor pengotor, Rd
0,012553.5934162,6497
53.5934162,6497
DU
CU
DU
CU
dR
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 61658,6786
f = 0,00088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,00095
10,760,075210105,22
2)12(2
36710.85270,00088tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,76
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0.00526 psi + 0,00506 psi
= 0.00622 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 32005,8823
f = 0,0016 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,91
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0.6124
10,910,0610105,22
28,812
14194,66210,0016sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.3 Tangki Penyimpanan Karbon Dioksida
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Karbon Dioksida
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Lama Penyimpanan : 5 hari
Kondisi operasi
Tekanan = 68 bar
Temperatur = 31 C
Laju alir massa = 6786,8116 kg/jam
CO2 = 1600 kg/m3 (Anonim , 2007)
Kebutuhan perancangan = 20 hari
Faktor kelonggaran = 20%
Perhitungan:
a. Volume tangki
Volume CO2,Vl = 3/1600
/12020/ 6786,8116
mkg
harijamharijamkg= 509,0109 m
3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Direncanakan 10 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = m3 50,90110
m3 509,0109
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan
Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 50,901 liter
= 1,2 x 50,901
= 61,0813 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Direncanakan:
Tinggi shell : diameter (Hs : D = 5 : 4)
Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)
- Volume shell tangki (Vs)
Vs = 4
1Di
2 H
Vs = 3
16
5D
- Volume tutup tangki (Vh)
Vh = 3
24D (Brownell,1959)
- Volume tangki (V)
V = Vs + 2Vh
509,0109 m3
= 3
48
19D
Di = 3,66 m
Hs = 4,58 m
c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 3,36 m
Hh = 4
1HhD
D 7,78 = 0,92 m
Ht (Tinggi tangki) = Hs + 2Hh = 6,41 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
d. Tebal shell tangki
Tinggi cairan dalam tangki =3
3
0109,509
61,0813
m
m × 9,72 m = 8,10 m
Tekanan hidrostatik:
P = × g × h
= 1600 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 8,10 m
= 598169,6 Pa = 598,1696 kPa
Po = Tekanan operasi = 68 bar = 6800 kPa
Ptotal = 6800 kPa + 598,1696 kPa = 7396,2696 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = 1,2 × 7396,2696 = 8877,9235 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 129276,75 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 53,6m 0,166
kPa) 2351,2(8877,9kPa)(0,8) 52(129276,7
m) (3,36 kPa) (8877,9235
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 6,53 in + 1/8 in = 6,65 in
Tebal shell standar yang digunakan = 7 in (Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki
in 12,3m 0,0793
kPa) 2350,2(8877,9kPa)(0,8) 52(129276,7
m) (3,36 kPa) (8877,9235
0,2P2SE
PDt
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal tutup yang dibutuhkan = 3,12 in + 1/8 in = 3,22 in
Tebal tutup standar yang digunakan = 4 in
C.4 Ekspander 1 (JE-101)
Fungsi : Menurunkan tekanan gas karbon dioksida sebelum diumpankan ke
reaktor karbonasi (R-101).
Jumlah : 1 unit
Data:
Laju alir massa = 6786,81 kg/jam = 1,885 kg/s
campuran = 1600 kg/m3 = 99,8853 lbm/ft
3
Z = 0,012 (Perry, 1999)
Laju alir volumetrik (mv) = 3/1600
/ 6786,81
mkg
jamkg
= 4,242 m3/jam = 0,00118 m
3/detik
Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan:
De = 0,363 (mv)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,00118 m3/detik)
0,45(1600kg/m
3) 0,13
= 0,0456 m = 1,794 in
Dipilih material pipa commercial steel 4 inci Sch 80 :
Diameter dalam (ID) = 3,828 in = 0,319 ft
Diameter luar (OD) = 4,5 in = 0,375 ft
Luas penampang (A) = 1,002 ft2
Tekanan masuk (P1) = 68 bar = 6890,1 kPa
Tekanan keluar (P2) = 14,5 bar = 1469,21 kPa
Temperatur masuk = 1000C = 373,15 K
Rasio spesifik (k) = 1,3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya (P) = 11
...
1
1
21
kk
P
P
k
kTRZm (Peters dan Timmerhaus, 2004)
= 1,885 × 0,012 × 8,314 ×304,15 × 11,6890
21,1469
13,1
3,1 3,113,1
= -74,359 kW × 1,341 hp/kW
= -99,715 hp
Jika efisiensi motor adalah 85 %, maka :
P = hp117,3185,0
99,715
Maka dipilih ekspander dengan daya 125 hp.
C.5 Heater 2 (E-102)
Fungsi : Menaikkan temperatur karbon dioksida sebelum menuju R-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 252 kg/jam = 556 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 6786,50 kg/jam = 14046.8258 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 20°C = 68°F
Temperatur akhir (t2) = 100°C = 212°F
Panas yang diserap (Q) = 419600.5196 kJ/jam = 397702.9928Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 212 F t1 = 288 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86,6 F t2 = 432 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 144 F t2 – t1 =
144 F
355,148
288
432ln
144
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 261
0
tt
TTR
12
21
0,3333)6,86(500
144
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 355,148 F
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
1402
68212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 ¼ in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
d. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida
dingin gas , diperoleh UD =5-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003
Diambil UD = 10 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft111,9824
F355,148Fftjam
Btu10
Btu/jam 8397702,992
ΔtU
QA
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 35,6450/ftft2618,0ft12
ft111,9824
aL
AN
2
2
"t buah
e. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 52 tube dengan ID
shell 12 in.
f. Koreksi UD
Fftjam
Btu6,8548
F355,148x ft 163,3632
Btu/jam 8397702,992
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt
(Pers. (7.48), Kern)
2ft 0.11542144
0,63952ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb4825,2546
0,1154
556,7138tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 482 F
= 0,0178 cP = 0,0431 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
9198633,1420,0431
1113788,9910752,0tRe
(6) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 38
2
2
"
t
ft 163,3632
/ftft0,261852ft 21
aNLA
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(9) Kondensasi steam
hio = 71 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 12 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft0,08331,25144
50,2512sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb9179549,237
0,0833
14962,4365sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 140 F
= 0,245 cP = 0.5927 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
18176,69460,245
9179549,2370,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 285
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
sφsφ
ohoh
ho = 122,7175 1 = 122,7175
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ft/jam44,7851Btu122,717571
122,717571
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(6) Faktor pengotor, Rd
0,12366.854844.7851
6.854844.7851
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 8104.3834
f = 0,000088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,00002
10,760,075210105,22
2)12(2
4825.25460,000088tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
psi 0,00526
.0,00050,79
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0.00002 psi + 0,00526 psi
= 0.00528 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 18176,6946
f = 0,001 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,95
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0.3120
10,910,0610105,22
28,812
14194,66210,0016sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.6 Tangki Penyimpanan Air Proses
Fungsi : Untuk menyimpan air
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 7 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,01 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan air per jam = 3489,3704 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 3489,3704 kg/jam×24 jam/hari×7 hari
= 83744,8896 kg
Direncanakan 7 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = 83744,8896
Densitas Bahan dalam tangki = 1 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter1
kg 83744,8896 = 83744,8896 liter
= 83,7449 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan
Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 83744,8896 liter
= 1,2 x 83744,8896
= 100493,8675 liter
= 100,493 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= /4 D2(1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 41,8155 10
5100493,867 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 4,1815 m = 164,6276 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 4,1815 m = 6,2723 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 4,1815 m = 1,0454 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 7,3177 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (4,1815 m) 3
= 95,7094 m3
Tinggi tangki = 7,3177 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 95,7084
3177,7 100,493
= 6,4030 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1000 9,8 6,4030
= 62791,3122 Pa = 0,6197 atm
Tekanan operasi = 1,01 bar = 1 atm
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = (1 + 0,2) (1,01 + 1)
= 2,01 atm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 28,5072 psia
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,1807
10125,05072,286,080,016250
6276,164 28,5072d
Dipilih tebal silinder standar = 1,5 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
in 1,1805
10125,05072,282,08,0162502
6276,164 28,5072dh
Dipilih tebal head standar = 1,5 in
C.7 Pompa Air (P-101)
Fungsi : Memompa Air dari Heater 3 (E-103) menuju Reaktor Hidrolisis (R-
102)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 30 0C
Laju alir massa (F) = 3489,3704 kg/jam = 2,1369 lbm/s
Densitas ( ) = 677,5390 kg/m3 = 42,2973 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,1300 cP = 8,7360.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 42,2973
lbm/s 2,1369 = 0,0505 ft
3/s
= 22,6751 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0,0505 ft3/s )
0,45 (42,2973 lbm/ft
3)0,13
= 1,6559 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,06 in = 0,2550 ft = 0,0777 m
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0513
/sft 0,0505 = 0,9848 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 8,736.10
)ft 0,2550)(ft/s 0,9848)(lbm/ft 2973,42(5-
3
=1,2159.105 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe =1,2159.105 dan /D =
m0777,0
m10.6,4 5
= 0,0006
maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
0,984801
2
= 0,0075 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
0,9848 2
= 0,0226 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
0,9848 2
= 0,0301 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,255
0,9848.252
= 0,1324 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
0,984801
2
= 0,0151 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,2078 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 101,32 kPa = 2116,1236 lbf/ft²
P2 = 1450 kPa = 30.284,0434 lbf/ft²
P = 665,9511 ft.lbf/lbm
Z = 25 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 665,95110ft 25s.lbf/lbm.ft
ft/s0505,00
2
2
Ws = -691,1588 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ws = - x Wp
-691,1588 = -0,75 x Wp
Wp = 921,5451 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 921,5451lbm/s360045359,0
3489,3704x
slbfft
hp
/.550
1
= 3,58 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 4 hp
C.8 Heater 3 (E-103)
Fungsi : Menaikkan temperatur air sebelum menuju R-102
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 1/4 in OD Tube 8 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 1067,370938 kg/jam = 2353,1624 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 3489,37 kg/jam = 7692,7851 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 32°C = 86,6°F
Temperatur akhir (t2) = 100°C = 212°F
Panas yang diserap (Q) = 1773601,1898kJ/jam = 1681042,9632Btu/jam
(4) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 212 F t1 = 198 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86,6 F t2 = 414 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 216 F t2 – t1 =
216 F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
292,842
198
414ln
216
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 216
0
tt
TTR
12
21
0,522212500
216
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 292,842 F
(5) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
1942
6,86212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 11/4 in
- Jenis tube = 8 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in Square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
o Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida
dingin heavy organics, diperoleh UD =200-700, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003
Diambil UD = 220 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 26,0929
F292,842Fftjam
Btu220
Btu/jam 321681042.,6
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 9,9713/ftft3271,0ft8
ft26,0929
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 10 tube dengan ID
shell 10 in.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
g. Koreksi UD
Fftjam
Btu37,219
F292,842x ft 26,1680
Btu/jam 321681042,96
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
(6) Flow area tube, at = 0,665 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt
(Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,01152144
0,66510ta
(7) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb3203822,789
0,0115
2353,1624tG
(8) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,019 cP = 0,0460 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 1/4 in OD, 8 BWG, diperoleh
ID = 0,92 in = 0,0767 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
2339978,8490,0460
3203822,7890767,0tRe
(9) Kondensasi steam
hio = 968btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
2
2
"
t
ft 26,1680
/ftft0,327110ft 8
aNLA
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,31 in
C = Clearance = PT – OD = 1,31 – 1 = 0,31 in
2ft 0,06941,31144
50,318sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 194 F
= 0,3 cP = 0.7257 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 1,23 in.
De =1,23/12 = 0,1025 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
15645,69590,7257
1110776,1060,1025sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 100
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
sφsφ
ohoh
ho = 27,4002 1 = 27,4002
(10) Clean Overall coefficient, UC
2ftjam
mlb1110776,106
0,0694
7692,7851sG
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
F2ftBtu/jam 26,646327,4002968
27,4002968
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0,0330219.368826,6463
219.368826,6463
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 339978.8492
f = 0,000088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,03846
10,760,075210105,22
2)8(2
3203822,7890,000088tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,01053
.0,00050,76
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,03846 psi + 0,01053psi
= 0,04899 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 15645.6959
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,96
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
2,195
8121N
Ds = 10/12 = 0,8333 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0,0573
10,960,0610105,22
19,212
1110776,1060,0015sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.9 Reaktor Karbonasi (R-101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi Etilen Karbonat
Type reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Jumlah : 1 unit
Reaksi yang terjadi:
Reaksi I: C2H4O + CO2 → C3H4O3
Temperatur masuk = 100 oC = 373,15 K
Temperatur keluar = 100 oC = 373,15 K
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan operasi = 1450 kPa
Laju alir massa = 13159,3185 kg/jam
Laju alir molar = 1044,2201 kmol/jam
Waktu tinggal reaktor = 400 detik = 0,333 jam (Kawabe dkk,1998)
Perhitungan
Desain Tangki
CAO = )15,373)(/ .314,8(
14503 KmolKmPa
kPa
RT
P = 467,385 M
a. Volume reaktor
V =3
3
1
847,36/ 467,385
)/ 9940,154.(111,0 m
mmol
jamkmoljam
C
F
AO
AO
Dari data Kawabe,dkk (1998) katalis yang digunakan adalah molybdenum dengan
spesifikasi:
Bentuk : spherical
Diameter : 0,0075 m
ε : 0,4
4,0
847,36VVr
= 92,117 m3
b. Jumlah tube
Direncanakan:
Diameter tube (OD) = 15 cm
Panjang tube = 12 m
Pitch (PT) = 15 square pitch
Jumlah tube = .15π.(0,15)
92,1172
41
= 20,8474 = 21
c. Tebal tube
Tekanan operasi = 1450 kPa
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa (Brownell,1959)
in 0439,0m 0,0011
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
(0,15m) kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,0439 in + 0,125 in = 0,1689 in
Tebal tube standar yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959)
d. Diameter dan tinggi shell
D21 tube
21 tube
PT + OD 20
Diameter shell (D)= (15 × 20) / 100 × 2 + 2 (15 – 15) / 100
= 4,243 m
Tinggi shell (H) = panjang tube = 12 m
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 4,243 m
Rasio axis = 2 : 1 (Brownell,1959)
Tinggi tutup = m 061,12
4,243
2
1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
f. Tebal shell dan tebal tutup
Tekanan operasi = 1450 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa (Brownell,1959)
in 1,2404m 0,0315
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
m) (4,243 kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,2404 in + 0,125 in = 1,3654 in
Tebal shell standar yang digunakan = 2 in (Brownell,1959)
Tutup shell dan tutup tangki = 2 in
Perancangan pipa pendingin
Fluida panas = Umpan masuk
Laju alir massa = 13159,3185 kg/jam = 29011,4828 lbm/jam
Temperatur masuk = 100 oC = 212°F
Temperatur keluar = 105 oC = 221°F
Fluida dingin = Air pendingin
Laju air = 7583,239273 kg/jam = 16718,2682 lbm/jam
Temperatur awal = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = 792448,504 kJ/jam = 751093,3065 Btu/jam
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 212 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 81 F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
T2 = 221 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86 F t2 = 135 F
T2 – T1= 9 F Selisih t2 – t1 = 45 F t2 – t1 = 54 F
105,7
81
126ln
54
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
2,045
9
tt
TTR
12
12
0,35786212
45
tT
ttS
11
12
FT = 0, Maka t = 0,98 x 105,7 = 105,7 F
Pipa yang dipilih
Ukuran nominal = 24 in (Brownell dan Young, 1959)
Schedule = 20
ID = 23.25in = 1.9375ft
OD = 24 in = 2 ft
Surface perlin ft = 6,283 ft2/ft
Flow area per pipe = 425 in2
Panjang = 10 m = 32,8084 ft
Fluida panas: sisi pipe, umpan
(1) at’ = 425 in
2
t
ta
WG
9159,9716672
42746,5342tG lbm/jam.ft 2
(2) Pada Tc = 212 F
= 0,97 cP = 2,3 lbm/ft2
jam
tt
GDRe
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
5485770,7150460,0
9716,15994375,2Re t
Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 980
c = 3,5 Btu/lbm. F
k = 0,09 Btu/jam lbm ft. F
3,6348178,0
0460,05,3
4375,2
178,0980h
k
.c
D
kjHh
3/1
i
31
i
3,41125,2
4375,23.6348h
OD
IDhh
io
iio
Fluida dingin: sisi shell, air pendingin
(1’) G’ = 32,80842
37168,1439
2L
w
= 254,7864 lbm/jam.ft
(2’) Pada tc = 108,5 °F
= 0,7 cp = 1,5724 lbm/jam.ft
Re = 4G’/
= 4 x 254,7864 /0,7
= 601.8446
Dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 25
(3’) ho =
3/1'
OD
GjH
=
3/1
205,2
254,7864
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
=125.7927
FftBtu/jam3,3211121,927667,4618
121,927667,4618
hh
hhU 2
oio
oio
C
Rd = 0,003, hd = 003,0
1= 333,3333
UD = 333,33333,3211
333,33333,3211
hU
hU
dc
dc = 3,2884
A = 1024,8633.2884
05636100207,2
ΔtU
Q
D
= 2242,6318 ft2
Panjang yang dibutuhkan = ft/ft85,7
ft7081,9162
2
= 356,9365 ft
Panjang 1 tube yang direncanakan = 10 ft
Sehingga jumlah tube yang diperlukan = ft/tube10
ft 356,9365= 35,6936 tube = 36 tube
C.10 Separator Tekanan Rendah I (FG-101)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor I (R-101)
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 2,5 bar
Tabel LC.6 Komposisi Umpan Masuk pada Separator Tekanan Rendah (V-103)
Komponen Laju alir
(kg/jam) % mol % berat
Densitas
(kg/m3)
Densitas
cairan
(kg/m3)
BM
average
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
EC 143,8843 0,9283 0,9628 139,2000 129,2223 81,7480
CO2 10,3614 0,0669 0,0346 49,2830 0 2,9414
EO 0,7483 0,0048 0,0025 118,2600 0,5710 0,2127
Total 84,9021
Laju alir udara, Fgas = 455,9034 kg/jam = 1005,1002 lbm/jam
Laju alir cairan, Fcairan = 12703,4151 kg/jam = 28006,3826 lbm/jam
Laju alir udara, Ngas = 144,6326 kmol/jam
Laju alir cairan, Ncairan = 10,3614 kmol/jam
ρgas = K) K)(311,15 atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (84,9021 atm) (2,9608
RT
BM P3
av
= 6,8461 kg/m3 = 0,4273 lbm/m
3
ρcairan = 129,7933 kg /m3 = 8,1028 lbm/ft
3
Volume udara, Vgas = 3
av
kg/m 0205,0
kmol/jam) ,4546kg/kmol)(6 1768,0(
ρ
NBM
= 128.4973 m3/jam = 1.2605 ft
3/detik
Volume cairan, Vcairan = 3kg/m 82,98894
kg/jam10207,6909
ρ
F
= 97.8742 m3/jam = 0.9601 ft
3/detik
Kecepatan linear yang diinjinkan :
114,0udara
u (Walas,1988)
= 10,0013
30,152214,0 0,5934 ft/detik
Diameter tangki :
D = )4809,21)(4/(
0,5456
)4/( u
Vgas1.6450 ft = 0,5014 m (Walas,1988)
Tinggi kolom uap minimum = 5 ft (Walas,1988)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Waktu tinggal = 5 menit = 300 s
Tinggi cairan, Lcairan = 2
3
2 )1799,0)(4/(
300/ 0,2073
)4/( ft
ssft
D
V= 13,5586 ft
Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap
= 13,5586 + 5
= 18,5586 ft
2421,81799,0
18,5586
D
L
Karena L/D >3 maka spesifikasi tangki vertikal dapat diterima sehingga dilakukan
trial terhadap diameter (Walas, 1988)
Perhitungan tebal shell tangki :
PHidrostatik = x g x l
= 482,9899 kg/m3 x 9,8 m/det
2 x 1,5967 m = 3.5125 kPa
P0 = Tekanan operasi = 250 kPa
P = 250 kPa + 14.0598 kPa = 253.5125 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = (1,2) (307,5575) = 304.2149 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 107546.4 KPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 1,0350
kPa) 901,2(369,06kPa)(0,8) 2(120645
m) (1,6764 kPa) (369,0690
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,035 in + 1/8 in =1,0349 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1,25 in (Brownell,1959)
Tutup tangki
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Diameter tutup = diameter tangki = 0,5014 m
Ratio axis = Lh : D = 1: 4
Lh = 6764,14
1LhD
D = 0.6858 m
L (panjang tangki) = Ls + Lh
Ls (panjang shell) = 4,2854 m – 2(0,6858 m) = 12,6882 m
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup
1,25 in.
C.11 Blower 1 (JB-101)
Fungsi : memompa campuran dari Separator I (FG-101) menuju
Tangki Penampung Gas Buang Sementara (TT-103)
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 100 ºC dan 250 kPa
Laju alir (N3) = 4,9557 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 101
K 298,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 4,9557 3
= 60,6931m3
/jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga,
33000
60,69310,8144P = 0,2119 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 1 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C.12 Pompa 3 (P-103)
Fungsi : Memompa campuran dari Separator I (R-101) menuju Reaktor
Hidrolisis (R-102).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 2,5 bar dan T = 100 0C
Laju alir massa (F) = 12.933,7210 kg/jam = 7,9206 lbm/s
Densitas ( ) = 444,7804 kg/m3 = 27,7667 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 2,2585 cP = 0,0015 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 27,7667
lbm/s 7,9206 = 0,2853 ft
3/s
= 128,0309 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0,2853 ft3/s )
0,45 (27,7667 lbm/ft
3)0,13
= 3,4165 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3,5 in
Schedule number : 40
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Diameter Dalam (ID) : 3,5480 in = 0,2957 ft = 0,0901 m
Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,3333 ft
Inside sectional area : 0,0687 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0687
/sft 0,2853 = 4,1522 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0015
)ft 0,2957)(ft/s 4,1522)(lbm/ft 27,7667( 3
= 2,27.104 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,27.104 dan /D =
m0901,0
m10.6,4 5
= 0,0005
maka harga f = 0,0035 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
4,152201
2
= 0,1344 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
4,15222
= 0,4033 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
4,15222
= 0,5378 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,2957
4,1522.252
= 0,5093 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 174,3212
4,152201
2
= 0,2689 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 2,115 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 250 kPa = 5221,3868 lbf/ft²
P2 = 1450 kPa = 30.284,0434 lbf/ft²
P = 903,7649 ft.lbf/lbm
Z = 25 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 7649,9030ft 25s.lbf/lbm.ft
ft/s2858,00
2
2
Ws = -930,8875 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-930,8875 = -0,75 x Wp
Wp = 1241,1833 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 1241,1833lbm/s360045359,0
012.933,721x
slbfft
hp
/.550
1
= 17,8835 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 20 hp
C.13 Heater 4 (E-104)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran dari separator I (FG-101) sebelum
menuju R-102
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 1002.122543kg/jam = 2209.3136lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 12940,2954 kg/jam = 28528.6170lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (t2) = 150°C = 302°F
Panas yang diserap (Q) = 1665180.932kJ/jam = 1578280.7915Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 302 F t1 = 198 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 212 F t2 = 288 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 90 F t2 – t1 =
90 F
240,196
288
198ln
90
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 90
0
tt
TTR
12
21
0,313302500
90
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 240,196 F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
2572
302212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
h. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida
dingin heavy organics, diperoleh UD = 6-60, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003
Diambil UD = 50 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 131,4159
F240.196Fftjam
Btu50
Btu/jam 151578280,79
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 41,8309/ftft2618,0ft12
ft 131.4159
aL
AN
2
2
"t buah
i. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 52 tube dengan ID
shell 12 in.
j. Koreksi UD
Fftjam
Btu40,2220
F240.196x ft 163.3632
Btu/jam 151578280.79
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
2
2
"
t
ft 163,3632
/ftft0,261841,8309ft 21
aNLA
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt
(Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,11542144
0,63952ta
(6) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb19148.9800
0,1154
2209.3136tG
(9) Kondensasi steam
hio = 15 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, (bahan berupa Etilen karbonat,etilen oksida dan CO2)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 12 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft0,08331,25144
50,2512sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb5342343,403
0,0833
28528,6170sG
(5 ) Bilangan Reynold
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pada tc = 257 F
=1,043 cP = 2,5232 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 ¼ tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
8140,67771,043
5342343.4030,06sRe
(6 ) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 25
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 198,3762 1 = 198,3762
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ft/jam12,5496Btu198,376215
198,376215
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(13) Faktor pengotor, Rd
0,145240,222012,5496
40,222012,5496
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 570.4509
f = 0,000088 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
psi 0,00026
10,790,075210105,22
2)12(2
19148.98000,000088tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,79
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0.00526 psi + 0,00026 psi
= 0.00552 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 8140.6777
f = 0,002 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,8
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 2,6942
10,80,0610105,22
28,812
5342343.4030,002sΔP
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C.14 Reaktor Hidrolisis (R-102)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi Etilen Glikol
Type reaktor : Fixed Bed Reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 Grade C
Jumlah : 1 unit
Reaksi yang terjadi:
Reaksi I: C3H4O3 + H2O → C2H6O2 + CO2
Reaksi II: 2 C3H4O3 + 2 H2O → C4H10O3 + 2CO2
Temperatur masuk = 150 oC = 423,15 K
Temperatur keluar = 150 oC = 423,15 K
Tekanan operasi = 1450 kPa
Laju alir massa = 16430,2810 kg/jam
Waktu tinggal reaktor = 600 detik = 0,1667 jam (Kawabe dkk,1998)
Perhitungan
Desain Tangki
CAO = )15,423)(/ .314,8(
14503 KmolKmPa
kPa
RT
P = 412,158 M
a. Volume reaktor
V =3
3
1
054,139/ 412,158
)/ 8723,343.(333,0 m
mmol
jamkmoljam
C
F
AO
AO
Dari data Kawabe,dkk (1998) katalis yang digunakan adalah Alumina dengan
spesifikasi:
Bentuk : Padatan
Diameter : 0,005 m
ε : 0,5
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
5,0
054,139VVr
= 278,107 m3
b. Jumlah tube
Direncanakan:
Diameter tube (OD) = 17,5 cm
Panjang tube = 20 m
Pitch (PT) = 20 square pitch
Jumlah tube = .20π.(0,175)
278,1072
41
= 24,0502 = 24
c. Tebal tube
Tekanan operasi = 1450 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75 kPa (Brownell,1959)
in 0512,0m 0,0013
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
(0,175m) kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,0512 in + 0,125 in = 0,1762 in
Tebal tube standar yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959)
e. Diameter dan tinggi shell
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
D24 tube
24 tube
PT + OD 23
Diameter shell (D)= (20 × 23) / 100 × 2 + 2 (20 – 17,5) / 100
= 6,5554 m
Tinggi shell (H) = panjang tube = 20 m
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 6,5554 m
Rasio axis = 2 : 1 (Brownell,1959)
Tinggi tutup = m 64,12
6,5554
2
1
f. Tebal shell dan tebal tutup
Tekanan operasi = 1450 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (1450kPa) = 1523 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 18.750 psia =129.276,75kPa (Brownell,1959)
in 1,9166m 0,0487
kPa) 1,2(1450kPa)(0,8) 752(129.276,
m) (6,5554 kPa) (1450
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,9166 in + 0,125 in = 2,0416 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tebal shell standar yang digunakan = 2 ¼ in (Brownell,1959)
Tutup shell dan tutup tangki = 2 ¼ in
Perancangan pipa pendingin
Fluida panas = Umpan masuk
Laju alir massa = 13159,3185 kg/jam = 29011,4828 lbm/jam
Temperatur masuk = 150 oC = 302°F
Temperatur keluar = 155 oC = 311°F
Fluida dingin = Air pendingin
Laju air = 7583,239273 kg/jam = 16718,2682 lbm/jam
Temperatur awal = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = 792448,504 kJ/jam = 751093,3065 Btu/jam
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 302 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 171 F
T2 = 311 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86 F t2 = 225 F
T2 – T1= 9 F Selisih t2 – t1 = 45 F t2 – t1 = 54 F
77,196
171
225ln
54
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
2,045
9
tt
TTR
12
12
0,20886302
45
tT
ttS
11
12
FT = 0, Maka t = 0,98 x 196,77 = 196,77 F
Pipa yang dipilih
Ukuran nominal = 24 in (Brownell dan Young, 1959)
Schedule = 20
ID = 23.25in = 1.9375ft
OD = 24 in = 2 ft
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Surface perlin ft = 6,283 ft2/ft
Flow area per pipe = 425 in2
Panjang = 12 m = 39,3701 ft
Fluida panas: sisi pipe, umpan
(1) at’ = 425 in
2
t
ta
WG
12273,1229672
42746,5342G t lbm/jam.ft 2
(2) Pada Tc = 302 F
= 0,138 cP = 0,3 lbm/ft2
jam
tt
GDRe
70891,46560460,0
9716,15994375,2Re t
Dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH =190
c = 0,54 Btu/lbm. F
k = 0,398 Btu/jam lbm ft. F
0587,30178,0
0460,05,3
4375,2
178,0190
.
3/1
31
i
i
h
k
c
D
kjHh
1193,295,2
4375,20587,30io
iio
h
OD
IDhh
Fluida dingin: sisi shell, air pendingin
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(1’) G’ = 32,80842
37168,1439
2L
w
= 4879,2640 lbm/jam.ft
(2’) Pada tc = 108,5 °F
= 0,7 cp = 1,5724 lbm/jam.ft
Re = 4G’/
= 4 x 254,7864 /0,7
= 11525,5710
Dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 58
(3’) ho =
3/1'
OD
GjH
=
3/1
205,2
254,7864
=125.7927
FftBtu/jam0724,28121,92761193,29
121,92761193,29
hh
hhU 2
oio
oio
C
Rd = 0,003, hd = 003,0
1= 333,3333
UD = 333,33330724,28
333,33330724,28
hU
hU
dc
dc = 25,8914
A = 1024,8638914,25
05636100207,2
ΔtU
Q
D
= 3387,9655 f t2
C.15 Cooler 1 (E-106)
Fungsi : Mendinginkan campuran dari Reaktor Hidrolisis (R-102)
menuju Separator II (FG-102).
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 16430,28102 kg/jam = 36222.75847 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 150oC = 302°F
Temperatur akhir (T2) = 100°C = 212°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 19589.3090 kg/jam = 43187.25942 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -2047082.79 kJ/jam = 1940252.48830Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 302 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 171 F
T2 = 212 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 126 F
T1 – T2 = 90 F Selisih t2 – t1 = 45 F t2 – t1 =-45 F
147,35659
171
126ln
45-
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
245
90
tt
TTR
12
21
0.20886302
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,925
Maka t = FT LMTD = 0,925 147.35659= 136.30485 F
(2) Tc dan tc
2572
122302
2
TTT 21
c F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
108,52
14086
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 11/4 in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in Square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 65 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft218,99469
F147,35659Fftjam
Btu65
Btu/jam 8301940252,48
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 83,68797/ftft 0,3271ft8
ft218,99469
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 86 tube dengan ID
shell 21 ¼ in.
c. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 225,04480
/ftft32710, 86ft 8
aNLA
Fftjam
Btu63,25254
F147,35659ft 225,04480
Btu/jam 8301940252,48
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0.190812144
0,63986ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb86226333,491
0,19081
243187,2594tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 180,5 F
= 0,9 cP = 2.17719 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 0,652 in = 0,05433 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
0,9
86226333,4910,05433tRe = 5648.31414
1
0,652 x 512,7940
OD
IDx
tφ
ih
tφ
ioh
= 461.50052
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
hio = 461,50052 1 = 461,50052
Fluida panas : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 21,25 in
B = Baffle spacing = 10 in
PT = Tube pitch = 1.5625 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 19/16 – 1 = 0.3125 in
2ft 0.29514,5625 1144
100,312525,12sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb71122731,228
0.29514
736222.7584sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 257 F
= 0,151 cP = 0,36554 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,73/12 = 0,06083 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
620425,04580.36554
71122731,2280,06083sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 564,34923 1 = 564,34923
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam 253,88461564,34923461,50052
564,34923461,50052
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(11) Faktor pengotor, Rd
0,0118763,25254253,88461
63,25254253,88461
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 5648,31414
f = 0,0001 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,02919
10,990,075210105,22
2)8(2
86226333,4910,0001tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0,80808
.0,0010,99
(8).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,80808 psi + 0,02919 psi
= 0,83727 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 20425.04586
f = 0,0007 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
s =1
s = 2,6
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
364
12121N
Ds = 21,25 in = 1,77 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0,02161
10,980,0608310105,22
21,770832
71122731,2280,0007
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.16 Separator Tekanan Rendah II (FG-102)
Fungsi : Memisahkan uap dan cairan dari reaktor II (R-102)
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 2,5 bar
Tabel LC.6 Komposisi Umpan Masuk pada Separator Tekanan Rendah (V-103)
Komponen Laju alir
(kg/jam) % mol % berat
Densitas
(kg/m3)
Densitas
cairan
(kg/m3)
BM
average
EG 8761.056609 0.4105 0.5332 247.7861 101.7111 25.4744
DEG 136.0197321 0.0037 0.0083 301.2468 1.1241 0.3956 H2O 925.1667852 0.1495 0.0563 854.2316 - 2.6904 EC 12.61854093 0.0004 0.0008 708.9906 0.2954 0.0367
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
CO2 6565.253043 0.4339 0.3996 575.7819 - 19.0921 EO 30.16630623 0.0020 0.0018 625.6153 - 0.0877 Total 47.7769
Laju alir udara, Fgas = 7533.2047 kg/jam = 16607.9602 lbm/jam
Laju alir cairan, Fcairan = 8897.0763 kg/jam = 19614.7983 lbm/jam
Laju alir udara, Ngas = 142.4358 kmol/jam
Laju alir cairan, Ncairan = 201.4365 kmol/jam
ρgas = K) K)(311,15 atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (84,9021 atm) (2,9608
RT
BM P3
av
= 3.8525 kg/m3 = 0.2404 lbm/m
3
ρcairan = 103.1307 kg /m3 = 6.4383 lbm/ft
3
Volume udara, Vgas = 3
av
kg/m 0205,0
kmol/jam) ,4546kg/kmol)(6 1768,0(
ρ
NBM
= 2498.1132 m3/jam = 24.5056 ft
3/detik
Volume cairan, Vcairan = 3kg/m 82,98894
kg/jam10207,6909
ρ
F
= 86.2699 m3/jam = 0.8463 ft
3/detik
Kecepatan linear yang diizinkan :
114,0udara
u (Walas,1988)
= 10,0013
30,152214,0 0,5934 ft/detik
Diameter tangki :
D = )4809,21)(4/(
0,5456
)4/( u
Vgas6.6272 ft = 2.0200 m (Walas,1988)
Tinggi kolom uap minimum = 5,5 ft (Walas,1988)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Waktu tinggal = 5 menit = 300 s
Tinggi cairan, Lcairan = 2
3
2 )1799,0)(4/(
300/ 0,2073
)4/( ft
ssft
D
V= 16,3427 ft
Panjang kolom ; L = Lcairan + Luap
= 14,7277 + 5,5
= 20,2277 ft
3,22232,2
20.,277
D
L
Karena L/D >3 maka spesifikasi tangki vertikal tidak dapat diterima sehingga
(Walas, 1988)
Perhitungan tebal shell tangki :
PHidrostatik = x g x l
= 482,9899 kg/m3 x 9,8 m/det
2 x 1,5967 m = 3.1135 kPa
P0 = Tekanan operasi = 250 kPa
P = 250 kPa + 14.0598 kPa = 253.5125 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = (1,2) (306,5575) = 303.7361 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 107546.4 KPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 1,1407
kPa) 901,2(369,06kPa)(0,8) 2(120645
m) (1,6764 kPa) (369,0690
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,1407 in + 1/8 in = 1.2657 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell,1959)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tutup tangki
Diameter tutup = diameter tangki = 2,0200 m
Ratio axis = Lh : D = 1: 4
Lh = 6764,14
1LhD
D = 0.6096 m
L (panjang tangki) = Ls + Lh
Ls (panjang shell) = 14.7277 m – 2(0,6096 m) = 14.3876 m
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup
1,5 in.
C.17 Blower 3 (JB-103)
Fungsi : memompa campuran dari Separator II (FG-102) menuju
Tangki Penampung Gas Buang Sementara (TT-103)
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 100 ºC dan 250 kPa
Laju alir (N3) = 152,3433 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 101
K 298,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 152,3433 3
= 1865,7794 m3
/jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga,
33000
1865,77940,8144P = 6,5133 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 7 hp.
C.18 Evaporator (FE-101)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fungsi : Menghilangkan air dari campuran bottom Separator II (FG-102)
sebelum dimasukkan ke kolom destilasi T-101
Jenis : Long tube vertical
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 12 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 208,5398 kg/jam = 640,7381lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 9856,2945 kg/jam = 21729.5233lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (t2) = 120°C = 248°F
Panas yang diserap (Q) = 482930.4126kJ/jam = 457727.9137Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih
tinggi t2 =248 F t1 = 252 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih
rendah t1 =212 F t2 = 288 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 36 F t2 – t1 = 36 F
269,6
252
288ln
36
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
036
0
1t
2t
2T
1T
R
0,125212500
36
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 269,6 F
(2) Tc dan tc
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
5002
500500
2
2T
1T
cT F
2302
248212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan reboiler dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 12 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
a Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, evaporator untuk fluida panas steam dan
fluida dingin heavy organics, diperoleh UD =6-60, dan faktor pengotor (Rd) =
0,003
Diambil UD = 25 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 67,9123
F269,6Fftjam
Btu25
Btu/jam 7457727,913
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 17,3016/ftft32710,ft21
ft67,9123
aL
AN
2
2
"t buah
b Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 18 tube dengan ID
shell 10 in.
c Koreksi UD
2
2
"
t
ft65,70
/ftft0,327118ft 12
aNLA
F2ftjam
Btu24
F269,6xft 70,65
Btu/jam 7457727,913
ΔtA
QD
U2
Fluida panas : steam, tube
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(3) Flow area tube, at = 0,836 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0.05232144
0,83624ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb12262,9304
0,0523
640.7381tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,018 cP = 0,0435 lbm/ft2
jam (Gbr. 14, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 12 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
4121793,1310,0431
69770,41860752,0tRe
(9) Kondensasi steam
hio = 66 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 9/16 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C = Clearance = PT – OD
=1 9/16 – 1 = 0,31 in
2ft 0.06941.5625144
50,3112sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb2312905,135
0,0694
21729.5233sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 230 F
= 1,172 cP = 2.8340 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern,untuk 1 ¼ in dan 1 9/16 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
6624,64602,834
2312905.135 x 0,06sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 312,1479 1 = 312,1479
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 54,1785 312,147966
312,147966
ohio
h
ohio
h
CU
(Pers. (6.38), Kern)
(11) Faktor pengotor, Rd
0,023224,03 54,1785
24,03 54,1785
UU
UUR
DC
DC
d (Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi Evaporator dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 21168,6531
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
f = 0,0002 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,00002
10,760,075210105,22
2)12(2
12262.93040,0002tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,76
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00002 psi + 0,00526psi
= 0,00528psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 6624,6460
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,96
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 10/12 = 0,838 ft
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 1,1723
10,820,0610105,22
28,81,27082
2312905.1350,0015sΔP
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
C.19 Blower 4 (JB-104)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporasi (FE-101) menuju Tangki
Penampung Gas Buang Sementara (TT-103)
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 120ºC dan 101 kPa
Laju alir (N3) = 48,9499 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 101
K 298,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 48,9499 3
= 1579,0776 m3
/jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga,
33000
1579,07760,8144P = 5,5124 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 6 hp
C.20 Pompa 6 (P-106)
Fungsi : Memompa campuran dari Evaporator (FE-101) menuju kolom destilasi
(T-101).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,01 bar
T = 120 0C
Laju alir massa (F) = 8909,6949 kg/jam = 5,4563 lbm/s
Densitas ( ) = 26,7834 kg/m3 = 1,6720 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 2,1024 cP = 1,4128.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,6720
lbm/s 5,4563 = 3,2633 ft
3/s
= 1464,6484 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (3,2633 ft3/s )
0,45 (1,6720 lbm/ft
3)0,13
= 7,0995 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Diameter Dalam (ID) : 3,06 in = 0,2550 ft = 0,0777 m
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0687
/sft 1,3208 = 63,6114 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,4128.10
)ft 0,255)(ft/s 63,6114)(lbm/ft 1,6720(4-
3
=1,9197.104 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,8533.104 dan /D =
m0901,0
m10.6,4 5
= 0,0006
maka harga f = 0,0052 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
63,611401
2
= 31,4416 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
63,61142
= 94,3248 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
63,61142
= 125,7664 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,2957
63,6114.252
= 205,1719 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 174,3212
63,611401
2
= 62,8832 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 519,5880 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 100 kPa = 2088,5547 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 2088,55470ft 50s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -544,5880 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-544,5880 = -0,75 x Wp
Wp = 726,1173 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 726,1173lbm/s360045359,0
8909,6949x
slbfft
hp
/.550
1
= 7,2035 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 8 hp
C.21 Heater 5 (E-105)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran sebelum menuju kolom destilasi (T-
101)
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 1002.122543 kg/jam =2209.31364 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 8909,6949 kg/jam = 19642.6175 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (t2) = 197°C = 368,5°F
Panas yang diserap (Q) = 1665180.932 kJ/jam = 1578280.7915 Btu/jam
t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 368,5 F t1 = 113.4 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih rendah t1 = 212 F t2 = 288 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 174.6 F t2 – t1 =
174.6 F
187,331
113,4
288ln
174,6
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
0 174,6
0
tt
TTR
12
21
0,606174,6500
174,6
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 187,331 F
Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
299,32
8,368212
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
o Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida
dingin heavy organics, diperoleh UD =6-60, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003
Diambil UD = 42 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
200,5972ft
F187,331Fftjam
Btu42
Btu/jam 151578280,79
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 63,8519/ftft2618,0ft12
ft 200,5972
aL
AN
2
2
"t buah
- Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 66 tube dengan ID
shell 13,25 in.
- Koreksi UD
Fftjam
Btu40,6330
F187.331x ft 207,3456
Btu/jam 151578280,79
ΔtA
QU
22D
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
aNa
'
ttt (Pers. (7.48), Kern)
2
2
"
t
ft 207,3456
/ftft0,261866ft 21
aNLA
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2ft 0,14642144
0,63966ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb15087,0752
0,1464
2209,3136tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 500 F
= 0,018 cP = 0,0435 lbm/ft2
jam (Gbr. 14, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 12 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
26043,78010,0435
15087,07520752,0tRe
(9) Kondensasi steam
hio = 644 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 13,25 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2ft0.09201,25144
50,2512sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb8213474,484
0,0833
1182,8885sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 299.3 F
= 1,244 cP = 3,01 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
4253,68423,01
8213474.4840,06sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 117.8927 1 = 117.8927
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 99,6471117.8927644
117.8927644
ohio
h
ohio
h
cU
(Pers. (6.38), Kern)
(14) Faktor pengotor, Rd
0,014640.633099,6471
40.633099,6471
DU
CU
DU
CU
dR
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi heater dapat diterima.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(1) Untuk Ret = 26043.7801
f = 0,00025 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,76 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0.00005
10,760,075210105,22
2)12(2
26043.78010,00025tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0005
psi 0,00526
.0,00050,79
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00526 psi + 0,00005 psi
= 0,00531 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 4253.6842
f = 0,002 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,8
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Ds = 12/12 = 1 ft
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 1,1567
10,80,0610105,22
28,812
8213474.4840,002sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.22 Kolom Distilasi 1 (T-101)
Fungsi : memisahkan campuran etilen glikol dan dietilen glikol
Jenis : sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-240 grade A
Jumlah : 1 unit
Data:
Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh:
XLW = 0,2482 XLF = 0,991
XHW = 0,6263 D = 141,8082 kmol/jam
XHD = 0,0072 W = 0,7626 kmol/jam
XLD = 0,9928 LD = 4,1063
XHF = 0,009 LW = 3,1968
3,62313,19681063,4. LWLDav,L (Geankoplis,1997)
)log(
)]/)(/log[(
,avL
LWHWHDLD
m
WXWXDXDXN (Geankoplis,1997)
)5423,3log(
)]0308,0/9692,0)(0038,0/9878,0log[
= 4,7040
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Fig 11.7-3, Geankoplis, hal:688 diperoleh N
N m = 0,65 maka:
N = 65,0
4,7040
65,0
Nm = 7,2370
Efisiensi kolom destilasi dapat dinyatakan dengan persamaan
0.3562E
10 x 5.0451
1.2500
1.245.0664EXP
)2001,MalonedanDoherty(EXPa1
aE
o
12-
o
o
Keterangan:
E0 = efisiensi kolom destilasi
= volatilitas key komponen umpan
Maka jumlah piring yang sebenarnya = 7,2370/0,3562 = 20.3181 piring
21 piring
Penentuan lokasi umpan masuk
2
log206,0logHD
LW
LF
HF
s
e
X
X
D
W
X
X
N
N (Geankoplis,1997)
2
9692,0
0308,0
5948,146
1282,49
7476,0
2461,0log206,0log
s
e
N
N
0,6049N
N
s
e
Ne = 0,6049 Ns
N = Ne + Ns
21 = 1,5091 Ns + Ns
Ns = 13.0849 14
Ne = 21 – 14 = 7
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 7 dari atas.
a = 0,24
µ0 = 0,001 cP
µ = viskositas campuran liquid
pada umpan (cP)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Rancangan kolom
Direncanakan :
Tray spacing (t) = 0,4 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm (Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm (Treybal, 1984)
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Data :
Suhu dan tekanan pada kolom distilasi T-101 adalah 468.15 K dan 1,09 atm
Tabel LC.7 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi 1 (T-101)
Komponen Alur
Vd(kmol/jam) %mol Mr %mol x Mr
C2H6O2 203.9543 0.9928 62.06 61.5563
C4H10O3 1.47 0.0072 106 0.7585
Total 205.4243 1 BMavg 62,3149
Laju alir massa gas (G`) = 0.0571 kmol/s
v = K) K)(468,15 atm/kmolm (0,082
/kmol)(62,3149kg atm) (1,09
RT
BM P3
av = 1,7623 kg/m3
Laju alir volumetrik gas (Q) =15,273
15,468x4,22x0805,0 = 2,1929 m
3/s
Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101)
Komponen Alur Lb(kg/jam) %massa L (kg/m3) %massa x L
C2H6O2 980,0659 1,3942 20,9740 29,2413
C4H10O3 4222,4807 6,0066 28,5200 171,3078
C3H4O3 702,9751 1,0000 28,6600 28,6600
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Total 200,5491
Laju alir massa cairan (L`) = 11.0487 kg/s
Laju alir volumetrik cairan (q) = 5491,200
0.0177 = 0.0010 m
3/s
Surface tension ( ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982)
2
o
a
o
p'
d907,0
A
A
2
a
o
0,0120
0,0045907,0
A
A= 0.1275
2/12/1
V
L
8873,5
1819,435
6299,2
0086,0
ρ
ρ
Q'
q= 0.0047
α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0.0489
β = 0,0304t + 0,015 = 0,0304(0,40) + 0,015 = 0.0302
CF =
2,0
5,0
VL0,02
σβ
)ρ/(q/Q)(ρ
1αlog
=
2,0
0,02
0,040,0272
0,0280
1log 0,0415
= 0.1653
VF =
5,0
V
VL
Fρ
ρρC
=
5,0
5,8873
8873,51819,4350,1653
= 1.7561 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)
An = 8987,08,0
1,7561 = 1,5609 m
2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk W = 0,7T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar
8,8%.
At = 1,7115088,01
1,5609m
2
Column Diameter (T) = [4(1,7115)/π]0,5
= 1.4766 m
Weir length (W) = 0,7(2,2604) = 1.0336 m
Downsput area (Ad) = 0,088(1,7115) = 0.1506 m2
Active area (Aa) = At – 2Ad =1,7115– 2(0.1506) = 1.4102 m2
Weir crest (h1)
Misalkan h1 = 0,025 m
h1/T = 0,025/1.4766 = 0.0169
2
1
5,0222
eff
W
T
T
h21
W
T
W
T
W
W
25,022
2
eff 4286,10111,0214286,14286,1W
W
0,9481W
Weff
3/2
eff
3/2
1W
W
W
q666,0h
3/2
3/2
1 0.94811,5823
0,0086666,0h
m 0,0058h1
perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = m 0,0058 hingga nilai h1 konstan
pada nilai m 0,0058
Perhitungan Pressure Drop
Dry pressure drop
Ao = 0,1275 x 3,3051 = 0.1799 m2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
uo = 12,19134215,0
2,6299
A
Q
o
L
v
2
o
2
o
dρ
ρ
C
u0,51h
435,1819
5,8873
0,66
12,191351h
2
2
d
m 0,1529 mm 152,9071h d
Hydraulic head
3051,3
6299,2
A
QV
a
a = 1.5550 m/s
2
5823,12604,2
2
W Tz = 1.2551 m
z
q225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h
5,0
VawwL
1,9214
0,0086225,13)957)(5,887(0,05)(0,7 238,0(0,05) 725,00061,0h 5,0
L
m 0.0178hL
Residual pressure drop
gdρ
g σ 6h
oL
c
R
,8)(0,0045)(9 435,1819
(1) (0,04) 6hR
= 0,0271 m
Total gas pressure drop
hG = hd + hL + hR
hG = 0,1529+ 0,0178 + 0,0271
hG = 0,1978 m
Pressure loss at liquid entrance
Ada = 0,025 W = 0,025(1,5823)
= 0,0258 m2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2
da
2A
q
g2
3h
2
20,0396
0,0086
g2
3h = 0,0002 m
Backup in downspout
h3 = hG + h2
h3 = 0,1978 + 0,0002
h3 = 0,1980 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.
Check on flooding
hw + h1 + h3 = 0,05 +0,0058+0,1980
hw + h1 + h3 = 0,2499 m
t/2 = 0,45/2 = 0,25 m
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 21 x 0,5 m = 10,5 m
Tinggi tutup = 2604,24
1 = 0,3691 m
Tinggi total = 10,5 + 2(0,3691) = 11,2383 m
Tekanan operasi = 1,09 atm = 101 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 14.600 psia = 100662,6200 kPa (Brownell,1959)
Tekanan uap pada bagian dalam kolom destilasi:
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju volumetrik gas = 2.1929 m3/s
Densitas gas (ρv) = 1.7623 kg/m3
Massa gas pada kolom destilasi = s3600m/kg7623,1/sm1929,2 33
= 13911.8476 kg
kPa 96,6754N/m96675.3593
m1.4102
m/s9,8kg12814.8537
A
gm
A
FP
2
2
2
Maka Pdesign = (1 + 0,05) x (96,6754 kPa + 89,0522kPa) = 207,5591 kPa
Tebal shell tangki:
1,2P-2SE
PDt
91)1,2(207.55-200)(0,8)2(100662.6
)(1.4766) (207.5591t = 0,0109 m = 0,4294 in
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,4294 in +0,125 in = 0,5544 in
Tebal shell standar yang digunakan = 5/8 in (Brownell,1959)
C.23 Kondensor (E-107)
Fungsi : Mengubah fasa uap campuran etilen glikol menjadi fasa cair
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 8838,383838 kg/jam = 19485,40276 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 197oC = 386,6°F
Temperatur akhir (T2) = 100°C = 212°F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 596,1529 kg/jam = 1314,2991 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -62297,9806 kJ/jam = 59046,8605 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 386,6 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 255,6 F
T2 = 212 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 126 F
T1 – T2 =174,6 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
129,6 F
22,183
255,6
126ln
129,6
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
3,945
174,6
tt
TTR
12
21
0,1497866,386
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,95
Maka t = FT LMTD = 0,98 183,22 = 179,559 F
(3) Tc dan tc
3,2992
2126,386
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 in
- Jenis tube = 10 BWG
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Pitch (PT) = 1 1/4 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
d. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 10 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft32,88
F270,267Fftjam
Btu10
Btu/jam 59046,8605
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 7,15/ftft 0,2618ft 8
ft32,88
aL
AN
2
2
"t buah
e. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 16 tube dengan ID
shell 8 in.
f. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 33,5104
/ftft0,2618 16ft 8
aNLA
Fftjam
Btu9,81
F3,299ft 33,5104
Btu/jam 59046,8605
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,639 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,03552144
0,63916ta
(4) Kecepatan massa
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb37022,5096
0,0355
1314,2991tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,757 cP = 1,5724 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 0,757 in = 0,0631 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
1,5724
37022,50960,0631tRe = 1485,2970
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
hio = 49.8120 1 = 49.8120
Fluida panas : shell, (bahan yaitu Etilen glikol)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 8 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 1/4 in
C = Clearance = PT – OD
= 1¼ – 1 = ¼ in
2ft 0,056,25 1144
50,258sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2ftjam
mlb7350737,249
0,056
19485,4028sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 299,3 F
= 1,1 cP =2,661 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
7908,36372,661
7350737,2490,06sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 125,906 1 = 125,906
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam35,691125,90649,8120
125,90649,8120
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0,07481,935,691
9,8135,691
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 1485,2970
f = 0,00042 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,98 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(3) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi 0,00285
10,980,075210105,22
2)8(2
37022,50960,00042tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0,0082
.0,0010,98
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0.0082 psi + 0,00285 psi
= 0,01102 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : shell (bahan yaitu Etilen glikol)
(1 ) Untuk Res = 7908,3637
f = 0,0012 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,58
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
364
12121N
Ds = 8 in = 0,667 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0,5201
10,580,0610105,22
19,20,66672
7350737,2490,0012
2
1sΔP
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.24 Drum Penampung (D-101)
Fungsi : Menampung distilat dari kolom destilasi (T-101)
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Tabel LC.4 Komposisi bahan pada akumulator (V-102)
Laju massa
(kg/jam)
% berat densitas
(kg/m^3)
C2H6O2 8750 0,99 247,7861
C4H10O3 88 0,01 301,2468
8838,3838 1 248,3207
Kondisi operasi :
Temperatur = 100°C
Tekanan = 1,01 bar
Laju alir massa = 8838,3838 kg/jam
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20 %
Densitas campuran = 248,3207 kg/m3
Perhitungan:
a. Volume tangki
Volume larutan, Vl =3kg/m 248,3207
jam1 x kg/jam 8838,3838= 35,5926 m
3
Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 35,5926 m3 = 42,7111 m
3
Fraksi volum = t
l
V
V =
42,7111
35,5926 = 0,8333
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari tabel 10.64 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook diperoleh
Untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777
Volume tangki, Vt = cossin30,57
2LR
Dimana cos α = 1-2H/D
cos α = 1-2(0,777)
cos α = -0,554
α = 2,158 derajat
Asumsi panjang tangki (Lt) = 10 m
Maka, volume tangki, Vt = cossin30,57
2LR
705,4810 m3 = 158,2cos158,2sin
30,57
158,210 2R
R (radius) = 2,6711 m
D (diameter) = 5,3421 m
H (tinggi cairan) = 4,1508 m
b. Tebal shell tangki
PHidrostatik = x g x l
= 248,3207 kg/m3 x 9,8 m/det
2 x 4,1508 m = 10101 Pa
= 10,101 kPa
P0 = Tekanan operasi = 1,01 bar = 101 kPa
P = 10,101 kPa+ 101 kPa = 111,101 kPa
Faktor kelonggaran = 20%
Pdesign = (1,2) (111,101) = 133.321 kPa
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 14.600 psia = 12650 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
in 1,209m 0,031
kPa) 11,2(133.32)(0,8)2(14600kPa
m) (5.3421 (133.321)
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,209 in + 1/8 in = 1.334 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1 3/8 in (Brownell,1959)
c. Tutup tangki
Diameter tutup = diameter tangki = 5,3421 m
Ratio axis = L:D = 1: 4
Lh = 5,34214
1D
D
Hh = 1,3355 m
Lt (panjang tangki) = Ls + Lh
Ls (panjang shell) = 12 m – 2(1,3355 m) = 9.3289 m
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup
1 3/8 in.
C.25 Pompa Refluk Destilat (P-108)
Fungsi : Memompa campuran refluk destilat dari drum penampung (D-101) ke
Destilasi (T-101).
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,01 bar
T = 100 0C
Laju alir massa (F) = 63,6161 kg/jam = 0,0390 lbm/s
Densitas ( ) = 15,0338 kg/m3 = 0,9385 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,2689 cP = 1,8070.10-4
lbm/ft.s
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 0,9385
lbm/s 0,039 = 0,0415 ft
3/s
= 18.6315 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0,0415 ft3/s )
0,45 (0,9385 lbm/ft
3)0,13
= 0,9240 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 0,25 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,3640 in = 0.0303 ft = 0.0092 m
Diameter Luar (OD) : 0,540 in = 0.0450ft
Inside sectional area : 0,0007 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0007
/sft 0,0415 = 57.6520 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,8070.10
)ft 0,0303)(ft/s 57.6520)(lbm/ft 0,9385(4-
3
= 9.08290.103 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pada NRe = 2,8533.104 dan /D =
m0777,0
m10.6,4 5
= 0,0006
maka harga f = 0,0045 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
57.652001
2
= 51.6529 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
57.65202
= 77.4793 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
57.65202
= 103.3057 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,0303
57.6520.252
= 2452.1165 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
57.652001
2
= 103.3057 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 2787.8601 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 110 kPa = 2297,4102 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Maka :
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
0Ws ft.lbf/lbm 2297,41020ft 50s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -2827,8601 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-2827,8601 = -0,75 x Wp
Wp = 3770,4801 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 3770,4801lbm/s360045359,0
63,6161x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,2671
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/3 hp
C.26 Pompa Destilat (P-107)
Fungsi : Memompa destilat dari Drum penampung (D-101) ke Cooler 2 (E-
107)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,01 bar
T = 100 0C
Laju alir massa (F) = 8838,3838 kg/jam = 5,4126 lbm/s
Densitas ( ) = 15,0338 kg/m3 = 0,9385 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0,2689 cP = 1,8070.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 0,9385
lbm/s 5,4126 = 5.7671 ft
3/s
= 2588.4576 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (5,7671 ft3/s )
0,45 (0,9385 lbm/ft
3)0,13
= 8,5097 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,06 in = 0,2550 ft = 0,0777 m
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0513
/sft 5,7671 = 112,4197 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,8070.10
)ft 0,2550)(ft/s 112,4197)(lbm/ft 0,9385(4-
3
=1,4889.105 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,8533.104 dan /D =
m0777,0
m10.6,4 5
= 0,0006
maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
112,419701
2
= 98.2020 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
112,41972
= 294.6059 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
112,41972
= 392.8078 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,255
112,4197.252
= 1220.0273 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
112,419701
2
= 392.8078 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 2398.4508 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 100 kPa = 2088,5547 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 2088,55470ft 50s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -2438,4508 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-2438,4508 = -0,75 x Wp
Wp = 3251,2677 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 3251,2677lbm/s360045359,0
8838,3838x
slbfft
hp
/.550
1
= 31,9961
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 32 hp
C.27 Cooler 2 (E-108)
Fungsi : Mendinginkan campuran etilen glikol menjadi fasa cair
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : ¾ in OD Tube 10 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 8838,383838 kg/jam = 19485,40276 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 100oC = 212°F
Temperatur akhir (T2) = 31°C = 87,8°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 44632,6605 kg/jam = 98398,68716 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = 4664113,023 kJ/jam = 4420708,79664 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 212 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 81 F
T2 = 86,18 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 1,8 F
T1 – T2 = 124,2 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
79,2 F
8,20
81
1,8ln
79,2
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
76,245
124,2
tt
TTR
12
21
0,35786212
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,95
Maka t = FT LMTD = 0,98 20,8= 19,77 F
(2) Tc dan tc
9,1492
18,86212
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = ¾ in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 15/16 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
a Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 74 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2
o
o2D
ft 43,3022
F023,33Fftjam
Btu74
Btu/jam 6644420708,79
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 1,1283/ftft 0,1963ft 12
ft43,3022
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 1330 tube dengan
ID shell 39 in.
c. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 95,3132
/ftft0,1963 1330ft 21
aNLA
Fftjam
Btu4,71
F 77,19ft 3132,95
Btu/jam 6644420708,79
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,182 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,277424144
0,182878ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb354687,5
0,27742
698398,6871tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,75 cP = 1,814 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 0,482 in = 0,04 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
1,814
354687,50,04tRe = 7852,29471
298,750,04
12
D
L
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
tφtφ
iohioh
hio = 79,322 1 = 79,322
Fluida panas : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 39 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 15/16 in =0,9375 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 ¼ – 15/16 = 0,1875 in
2ft 0,2710,9375144
51875,039sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb071946,1025
0,271
619485,4027sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 149,9 F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,41 cP = 0,98 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk ¾ in dan 15/16 triangular pitch, diperoleh de = 0,55
in.
De =0,55/12 = 0,046 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
08,12170,984
071946,10250,046sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 1,423 1 = 1,423
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam798,911,42379,32212
1,42379,32212
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(13) Faktor pengotor, Rd
0,0031164,72530798,91
64,72530798,91
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 7852.29471
f = 0,00036 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(4) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
psi 4564,0
10,990,04610105,22
4)12(2
5183,6950,00036tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0.01616
.0,0010,99
(4).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,4564 psi + 0.01616 psi
= 0,47257 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 1217,074
f = 0,0012 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1 dan s = 0,66
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,284
8121N
Ds = 19,25 in = 1,6042 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 46024,0
10,660,0610105,22
28,812
1217,0740,0015
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.28 Tangki Penyimpanan Etilen Glikol (TT-104)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Glikol
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 10 unit
Lama Penyimpanan : 7 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,1 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Etilen Glikol per jam = 8838,3838 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 8838,3838 kg/jam×24 jam/hari×7 hari
= 1.484.848,4848 kg
Direncanakan 10 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg85148.484,8410
kg 48481.484.848,
Densitas Bahan dalam tangki = 1,1151 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter1151,1
kg 85148.484,84 =133.162,1466 liter
= 133,1621 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan
Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 133.162,1466 liter
= 1,2 x 133.162,1466
= 159.794,5759 liter
= 159,7946 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 48,8065 10
59159.794,57 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 4,8807 m = 192,1514 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 4,8807 m = 7,3210 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 4,8807 m = 1,2202 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 8.5411 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (4,8807 m) 3
= 152,1853 m3
Tinggi tangki = 8,5411 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 159,7946
8,5411 133,1621
= 7,4735 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1115,1 9,8 7,4735
= 81.722,5173 Pa = 0,8065 atm
Tekanan operasi = 1,01 bar = 0,9968 atm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = (1 + 0,2) (0,8065 + 0,9968)
= 2,1640 atm
= 31,8021 psia
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,4854
10125,0 31,80216,080,016250
96,0757 31,8021d
Dipilih tebal silinder standar = 1,5 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,125 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in1,4851
10125,031,80212,08,0162502
192,1514 31,8021dh
Dipilih tebal head standar = 1,5 in
C.29 Pompa Reboiler (P-109)
Fungsi : Memompa campuran bottom destilasi ke reboiler
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,41 bar
T = 1970C
Laju alir massa (F) = 5905,5217 kg/jam = 3.6165 lbm/s
Densitas ( ) = 18,4425 kg/m3 = 1.1513 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 0.2246 cP = 1.5096.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,1513
lbm/s 3.6165 = 3,1411 ft
3/s
= 1409,8952 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (3,1411 ft3/s )
0,45 (1,1513 lbm/ft
3)0,13
= 6.6483 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,06 in = 0,2550 ft = 0,0777 m
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0513
/sft 3,1411 = 61,2307 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,4128.10
)ft 0,255)(ft/s 61,2307)(lbm/ft 1,1513(4-
3
=1,908.104 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,8533.104 dan /D =
m0901,0
m10.6,4 5
= 0,0006
maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
61,230701
2
= 29.1322 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
61,23072
= 87.3966 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
61,23072
= 116.5289 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,2957
61,2307.252
= 137.0942 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
61,230701
2
= 58.2644 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 428.4163 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 100 kPa = 2088,5547 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 2088,55470ft 50s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -458,4163 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-458,4163 = -0,75 x Wp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Wp = 611,2217 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 611,2217lbm/s360045359,0
5905,5217x
slbfft
hp
/.550
1
= 4,0190 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 5 hp
C.30 Reboiler (E-109)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran bottom sebelum dimasukkan ke
kolom destilasi T-101
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Fluida panas
Laju alir steam masuk = 815,54309 kg/jam = 1797,97414lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 260 °C = 500°F
Temperatur akhir (T2) = 260 °C = 500°F
Fluida dingin
Laju alir cairan masuk = 5905,5217kg/jam = 13019,51479lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 197°C = 386,6°F
Temperatur akhir (t2) = 252°C = 485,6°F
Panas yang diserap (Q) = 1355150,315 kJ/jam = 1284429,62013 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 500 F Temperatur yang lebih
tinggi t2 =386,6 F t1 = 14,4 F
T2 = 500 F Temperatur yang lebih
rendah t1 = 485,6 F t2 = 113,4 F
T1 – T2 = 0 F Selisih t2 – t1 = 99 F t2 – t1 = 99 F
47,97225
14,4
113,4ln
99
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
040,104
0
1t
2t
2T
1T
R
0,873025,485500
99
tT
ttS
11
12
Jika, R = 0 maka t = LMTD = 47,97225 F
(2) Tc dan tc
5002
500500
2
2T
1T
cT F
436,12
485,6386,6
2
2t
1t
ct F
Dalam perancangan ini digunakan reboiler dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in Triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
o Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, reboiler untuk fluida panas steam dan fluida
dingin heavy organics, diperoleh UD =6-60, dan faktor pengotor (Rd) = 0,001
Diambil UD = 51 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 524,98
F47,97225Fftjam
Btu51
Btu/jam 20131284429,.6
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3925 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 111,46260/ftft39250,ft21
ft524,98
aL
AN
2
2
"t buah
o Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 112 tube dengan ID
shell 21 ¼ in.
o Koreksi UD
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2
2
"
t
ft527,52
/ftft0,3925112ft 12
aNLA
F2ftjam
Btu76,50
F47,97225xft 527,52
Btu/jam 0131284429,62
ΔtA
QD
U2
Fluida panas : steam, tube
(3) Flow area tube, at = 0,479 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,11542144
0,63952ta
(4) Kecepatan massa
ta
WtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb69770,4186
0,1154
8049,7620tG
(5) Bilangan Reynold
Pada Tc = 482 F
= 0,0178 cP = 0,0431 lbm/ft2
jam (Gbr. 14, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh
ID = 0,902 in = 0,0752 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
61658,67860,0448
36710,85270752,0tRe
(9) Kondensasi steam
hio = 335 btu/hr. ft2.oF
Fluida dingin : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ds = Diameter dalam shell = 15,25 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1,25 in
C = Clearance = PT – OD
= 1,25 – 1 = 0,25 in
2ft 0,08331,25144
50,2512sa
(4 ) Kecepatan massa
sa
wsG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb7236499,719
0,0833
19708,3100sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada tc = 277,196 F
= 0,32 cP = 0,7741 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 in dan 1 1/4 tri. pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,72/12 = 0,06 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
18330,65910,7741
7236499,719 x 0,06sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 553,2077 1 = 553,2077
(10) Clean Overall coefficient, UC
F2ftBtu/jam 13.44167 553,20771500
553,20771500
ohio
h
ohio
h
CU
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0.05035177,9338 404,1538
177,9338404,1538
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi reboiler dapat diterima.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pressure drop
Fluida panas : Steam, tube
(1) Untuk Ret = 121793,13136
f = 0,00012 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,79 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(2)
tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,004523
10,790,075210105,22
2)12(2
69770,41860,00018tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,0006
psi 0,00608
.0,00060,79
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0.340 psi + 0,00608 psi
= 0.34537 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 18330,65910
f = 0,0018 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,82
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ds = 15,25/12 = 1,2708 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGfsΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi0.04772
10,820,0610105,22
28,81,27082
7236499,7190,0019sΔP
Ps yang diperbolehkan = 10 psi
C.31 Flash Drum (V-101)
Fungsi : Memisahkan fasa cair Etilen karbonat dan dietilen glikol
dari campuran fasa gas
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240, Grade A
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Tabel LC.6 Komposisi bahan masuk ke Flash Drum
Komponen F (kg/jam) N (kmol) Xi Mr Mravg
C2H6O2 11,0566 0,1906 0,1423 62,06 8,83
C4H10O3 52,4059 0,7082 0,5287 106 56,05
C3H4O3 7,9306 0,4406 0,3289 88 28,95
Total 71,393 93,83
Data perhitungan
Temperatur T = 250 C (523,15 K)
Tekanan operasi P = 1,41 atm (141,325 kPa)
Kebutuhan perancangan t = 0,75 jam
Perhitungan ukuran flash drum :
1. mcampuran = F × t = 53,5448 kg
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
campuran = T R
Mr P avg (Perry, 1997)
= (K) 523,15 K) /kmolm (atm 0,082057
93,83 (atm) 1,413
= 3,082 kg/m3
Vcampuran = mcampuran / campuran
= 53,5448 / 3,082
= 23,1664 m3
Faktor kelonggaran : 20 %
Volume tangki flash drum : V = 1,2 × Vcampuran
V = 1,2 × 23,1664 = 27,8 m³
2. Direncanakan
Tinggi shell tangki : diameter tangki ; Hs : D = 3 : 2
Tinggi tutup tangki : diameter tangki ; Hh : D = 1 : 4
Volume shell tangki (Vs)
Vs = ¼ π D2
Hs
Vs = 3D π8
3
Volume tutup tangki (Vh) elipsoidal
Vh = 3D24
(Brownell,1959)
Volume tangki (V)
V = Vs + 2 Vh
27,8 = 3D π24
11
Maka, diameter tangki D = 2,657 m
tinggi shell tangki Hs = DD
H s = 3,985 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
tinggi tutup tangki Hh = D D
Hh = 0,664 m
tinggi tangki Ht = Hs + 2 Hh = 5,314 m
3. Tebal shell tangki dan tutup tangki
Tekanan operasi :
Poperasi = 141,325 kPa
Faktor keamanan : 20 %
Pdesign = (1,2) (141,325 kPa)
= 169,590 kPa = 24,597 psia
Joint efficiency : E = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress : S = 14150 psia (Brownell, 1959)
Faktor korosi : C = 1/10 in (Timmerhause,2004)
Umur alat : n = 10 tahun
Tebal shell tangki :
in 1,1138
)in ( 10psia) 1,2(14150psia)(0,8) 2(14150
in/m) (39,37 m) (2,567 psia) (14150
C n P 1,2E S 2
D Pt
101
Tebal shell standar yang digunakan = 1 1/8 in (Brownell, 1959)
Tebal tutup tangki :
in 1,1137
)in ( 10psia) 0,2(14150psia)(0,8) 2(14150
in/m) (39,37 m) (2,567 psia) (14150
C n P 0,2E S 2
D Pt
101
Tebal tutup standar yang digunakan = 1 1/8 in (Brownell,1959)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C.32 Kondensor Subcooler (E-110)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran dietilen glikol
Jenis : 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai : 1¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 63,46250256 kg/jam = 139,91160 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 250oC = 482°F
Temperatur akhir (T2) = 30°C = 86,18°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 189,6143 kg/jam = 418,03021 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = -19814,69683 kJ/jam = 18780,63506 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 482 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 351 F
T2 = 86,18 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 0.18 F
T1 – T2 = 395,82 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
350,82 F
46,309
351
0,18ln
350,82
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
8,79645
395,82
tt
TTR
12
21
0,1136486482
45
tT
ttS
11
12
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,95
Maka t = FT LMTD = 0,98 46,309= 43,99383 F
(2) Tc dan tc
234.592
,142205144,257
2
TTT 21
c F
108,52
14086
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 9/16 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 12 ft
g. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 12 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 35,57437
F46,309Fftjam
Btu12
Btu/jam 618780,6350
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 9,063/ftft 0,3271ft 12
ft 35,57437
aL
AN
2
2
"t buah
h. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 18 tube dengan ID
shell 10 in.
i. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 70,653
/ftft32710, 18ft 21
aNLA
Fftjam
Btu6,04205
F 309,46ft 70,653
Btu/jam 618780,6350
ΔtA
QU
22D
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,757 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,047312144
0,75718ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb8835,51306
0,04731
418,03021tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,75 cP = 1,81 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 1/4 in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 0,982 in = 0,082 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
1,81
8835,513060,082tRe = 398,51707
146,639510,082
12
D
L
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
hio = 47,59327 1 = 47,59327
Fluida panas : shell, bahan
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 9/16 in
C = Clearance = PT – OD
= 1 1/4 – 1 = 5/16 in
2ft 0,069440,3125144
51,562510sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb2014,72704
0,06944
139,91160sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 284,09 F
= 0,507 cP = 1,226 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1¼ in dan 1 9/16 tri pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =1,23/12 = 0,1 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
168,358741,226
2014,727040,1sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 14,72127 1 = 14,72127
(13) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam 11,243514,7212747,59327
14,7212747,59327
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(14) Faktor pengotor, Rd
0,076576,0420511,2435
6,0420511,2435
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi condensor dapat diterima.
Pressure drop
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 398,51707
f = 0,00036 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(6) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,00016
10,990,08210105,22
2)12(2
8835.513060,00036tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 0,00808
.0,0010,99
(4).(2)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 0,00808psi + 0,00016 psi
= 0,00824 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : bahan, shell
(1 ) Untuk Res = 168,35874
f = 0,0015 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,66
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
8,285
12121N
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ds = 19,25 in = 1,6042 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0.00002
10,990,110105,22
28,80,832
2014,727040,0015
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.33 Pompa Destilat DEG (P-110)
Fungsi : Memompa campuran atas dari Kondensor subcooler ke tangki
penyimpan Dietilen Glikol.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,41 bar
T = 300C
Laju alir massa (F) = 63.4625 kg/jam = 0.0389 lbm/s
Densitas ( ) = 27.2053 kg/m3 = 1.6984 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 2.4449 cP = 1,643.10-4
lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,6964
lbm/s 0,0389 = 0.0229 ft
3/s
= 10,2707 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0.0229 ft3/s )
0,45 (1.6984 lbm/ft
3)0,13
= 0,7634 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 0,25 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,3640 in = 0.0303 ft = 0.0092 m
Diameter Luar (OD) : 0,540 in = 0.0450ft
Inside sectional area : 0,0007 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0007
/sft 0.0229 = 31.7824 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 1,643.10
)ft 0,0007)(ft/s 31,7824)(lbm/ft 1,6984(4-
3
= 9.9656.102 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,8533.104 dan /D =
m0777,0
m10.6,4 5
= 0,0005
maka harga f = 0,006 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
31,782401
2
= 7.8489 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
31,78242
= 23.5467 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
31,78242
= 31.3956 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,0303
31,7824.252
= 310.5058 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
31,782401
2
= 15.6978 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 388.9947 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 141 kPa = 2944,8622 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 2944,86220ft 50s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -438,9947 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-438,9947 = -0,75 x Wp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Wp = 585,3263 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 585,3263lbm/s360045359,0
63,4625x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0414
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/10 hp
C.34 Tangki Penyimpanan Dietilen Glikol (TT-105)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Dietilen Glikol
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Dietilen Glikol per jam = 63,4625 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 63,4625 kg/jam×24 jam/hari×10 hari
= 15.231,0006 kg
Direncanakan 1 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg 615.231,0001
kg 615.231,000
Densitas Bahan dalam tangki = 1,2675 kg/liter
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter2675,1
kg 615.231,000 =12.016,9933 liter
= 12,0170 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan
Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 12.016,9933 liter
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 1,2 x 12.016,9933
= 14.420,3919 liter
= 14,4204 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 21,8919 10
914.420,391 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 2,1892 m =86,1883 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 2,1892 m = 3,2838 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 2,1892 m = 0,5473 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 3,8311 m
B. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (2,1892 m) 3
= 13,7337 m3
Tinggi tangki = 3,8311 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 13,7337
8311,3 12,0170
= 3,3522 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1267,5 9,8 3,3522
= 41.665,6355 Pa = 0,4112 atm
Tekanan operasi = 1,41 bar = 1,3916 atm
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = (1 + 0,2) (0,4112 + 1,3916)
= 2,1633 atm
= 31,7922 psia
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,1356
101,0 31,79226,080,016250
43,0942 31,7922d
Dipilih tebal silinder standar = 1 1/8 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,1354
101,0 31,79222,08,0162502
86,1883 31,7922dh
Dipilih tebal head standar = 1 1/8 in
C.35 Pompa Bottom EC
Fungsi : Memompa campuran bawah dari Cooler 4 ke tangki penyimpan Etilen
Karbonat.
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1,41 bar
T = 2500C
Laju alir massa (F) = 7,9306 kg/jam = 0,0049 lbm/s
Densitas ( ) = 28,66 kg/m3 = 1,7892 lbm/ft
3
Viskositas ( ) = 1,1 cP = 7,392.10-4
lbm/ft.s
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir volumetrik (Q) = 3lbm/ft 1,1
lbm/s 0,0049 = 0.0027 ft
3/s
= 1,2183 gal/mnt
Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen (Nre >2100),
De = 3,9 Q0,45
0,13
(Walas, 1988)
Untuk aliran laminar ,
De = 3,0 Q0,36
0,18
(Walas, 1988)
dengan : D = diameter optimum (in) = densitas (lbm/ft3)
Q = laju volumetrik (ft3/s) = viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45
( )0,13
= 3,9 (0.0027 ft3/s )
0,45 (1.1 lbm/ft
3)0,13
= 0,2945 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 0,25 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,3640 in = 0.0303 ft = 0.0092 m
Diameter Luar (OD) : 0,540 in = 0.0450ft
Inside sectional area : 0,0007 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0007
/sft 0.0027 = 3,7701 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 7,392.10
)ft 0,0007)(ft/s 3,7701)(lbm/ft 1,1(4-
3
=2,768.102 (Turbulen)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6.10-5
(Geankoplis,1997)
Pada NRe = 2,8533.104 dan /D =
m0777,0
m10.6,4 5
= 0,0005
maka harga f = 0,006 (Geankoplis,1997)
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5cg
v
A
A
.21
2
1
2
= 0,5174,3212
3,770101
2
= 0.1104 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
3,77012
= 0.3313 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2,0) )174,32(2
3,77012
= 0.4418 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft = Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.0,0303
3,7701.252
= 4.3692 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
v
A
A
..21
22
2
1
= 174,3212
3,770101
2
= 0.2209 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 5.4737 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 ≈ P2 = 140 kPa = 2923,9766 lbf/ft²
P = 0 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Z = 50 ft
Maka :
0Ws ft.lbf/lbm 2923,97660ft 50s.lbf/lbm.ft174,32
ft/s174,320
2
2
Ws = -55,4737 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , = 75 %
Ws = - x Wp
-55,4737 = -0,75 x Wp
Wp = 73,9649 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
= ft.lbf/lbm 73,9649lbm/s360045359,0
7,9306x
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0007
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/10 hp
C.36 Cooler 3 (E-111)
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 7,93061 kg/jam = 17,48409 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 250oC = 482°F
Temperatur akhir (T2) = 100°C = 212°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 32,0663 kg/jam = 70,695 lbm/jam
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = 3350,93 kJ/jam = 3176,06 Btu/jam
(1) t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 482 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 351 F
T2 = 212 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 126 F
T1 – T2 = 270 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
225 F
6,219
351
126ln
225
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
645
270
tt
TTR
12
21
0,1186482
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,925
Maka t = FT LMTD = 0,925 219,6 = 203,14 F
(2) Tc dan tc
3472
212482
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 in square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 6 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 606,2
F93,35178Fftjam
Btu6
Btu/jam 3176,05585
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 996,0/ftft 0,3271ft 8
ft 2,606
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 10 tube dengan ID
shell 10 in.
c. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 16,26
/ftft32710, 10ft 8
aNLA
Fftjam
Btu5,597
F 6,219ft 26,16
Btu/jam 3176,05585
ΔtA
QU
22D
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,182 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,003164144
0,18210ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb122373,6388
0,00316
99,51882tG
(5) Bilangan Reynold
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pada tc = 108,5 F
= 0,65 cP = 1,5724 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 1,23 in = 0,1 ft
μ
tGID
tRe (Pers. (7.3), Kern)
1,5724
122373,63880,1tRe = 1053,33
800,1
8
D
L
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
hio = 50,575 1 = 50,575
Fluida panas : shell (bahan berupa etilen karbonat)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C = Clearance = PT – OD = 1 1/4 – 1 = 0,25 in
2ft 0,08681 1144
50,2510sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb201,42
0,0868
17,48409sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 347 F
= 1,11 cP = 2,685 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 ¼ in dan 1 square pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,73/12 = 0,06083 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
5631,42,685
201,420,06083sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 8,06363 1 = 8,06363
(10) Clean Overall coefficient, UC
FftBtu/jam 6,954788,0636350,575
8,0636350,575
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(11) Faktor pengotor, Rd
0,034875,597466,95478
5,597466,95478
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 1053,33
f = 0,0001 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(7) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
psi0,0003
10,990,075210105,22
4)8(2
122373,63880,0001tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 61616,1
.0,0010,99
(4).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 1,61616 psi + 0,0003 psi
= 1,61646 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : shell (bahan berupa etilen karbonat)
(1 ) Untuk Res = 4,563
f = 0,0012 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,98
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
2,194
12121N
Ds = 19,25 in = 1,6042 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0,00002
10,980,0610105,22
19,20,8332
251,770940,0007
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.37 Cooler 4 (E-112)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fungsi : Mendinginkan uap campuran Etilen karbonat
Jenis : 2-4 shell and tube exchanger
Dipakai : 1 ¼ in OD Tube 10 BWG, panjang = 8 ft, 4 pass
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Laju alir umpan masuk = 7,93061 kg/jam = 17,48409 lbm/jam
Temperatur awal (T1) = 100°C = 212°F
Temperatur akhir (T2) = 35°C = 95°F
Fluida dingin
Laju alir air pendingin = 12,1747 kg/jam = 26,641 lbm/jam
Temperatur awal (t1) = 30 °C = 86 °F
Temperatur akhir (t2) = 55 °C = 131 °F
Panas yang diserap (Q) = 1272,253 kJ/jam = 1205,89 Btu/jam
t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida dingin Selisih
T1 = 212 F Temperatur yang
lebih tinggi t2 = 131 F t1 = 81 F
T2 = 95 F Temperatur yang
lebih rendah t1 = 86 F t2 = 9 F
T1 – T2 = 117 F Selisih t2 – t1 =
45 F
t2 – t1 =
72 F
7,32
81
9ln
72
Δt
Δtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 F
2,645
117
tt
TTR
12
21
0,35786212
45
tT
ttS
11
12
Dari Fig 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,925
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka t = FT LMTD = 0,925 32,77 = 30,31 F
Tc dan tc
5,1532
95212
2
TTT 21
c F
108,52
13186
2
ttt 21
c F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in
- Jenis tube = 10 BWG
- Pitch (PT) = 1 in square pitch
- Panjang tube (L) = 8 ft
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas heavy organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 6 Btu/jam ft2
F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
o
o2D
ft 63,6
F93,35178Fftjam
Btu6
Btu/jam 3176,05585
ΔtU
QA
Luas permukaan luar (a ) = 0,3271 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 54,2/ftft 0,3271ft 8
ft 2,606
aL
AN
2
2
"t buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 10 tube dengan ID
shell 10 in.
c. Koreksi UD
2
2
"
t
ft 16,26
/ftft32710, 10ft 8
aNLA
Fftjam
Btu5,52
F 3,30ft 26,16
Btu/jam 3176,05585
ΔtA
QU
22D
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fluida dingin : air, tube
(3) Flow area tube, at = 0,182 in2
(Tabel 10, Kern)
n144
'tatN
ta (Pers. (7.48), Kern)
2ft 0,003164144
0,18210ta
(4) Kecepatan massa
ta
wtG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb8494,63480
0,00316
99,51882tG
(5) Bilangan Reynold
Pada tc = 108,5 F
= 0,65 cP = 1,5724 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Tabel 10, Kern, untuk 1 ¼ in OD, 10 BWG, diperoleh
ID = 1,23 in = 0,1 ft
μ
tGIDtRe (Pers. (7.3), Kern)
1,5724
8494,634800,1tRe = 399,92
800,1
8
D
L
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1
hio = 25,288 1 = 25,288
Fluida panas : shell, (bahan yaitu etilen karbonat)
(3 ) Flow area shell
TP144
B'CsDsa ft
2 (Pers. (7.1), Kern)
Ds = Diameter dalam shell = 10 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
C = Clearance = PT – OD
= 1 1/4 – 1 = 0,25 in
2ft 0,08681 1144
50,2510sa
(4 ) Kecepatan massa
s
sa
WG (Pers. (7.2), Kern)
2ftjam
mlb201,42
0,0868
17,48409sG
(5 ) Bilangan Reynold
Pada Tc = 347 F
= 1,11 cP = 2,685 lbm/ft2
jam (Gbr. 15, Kern)
Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1 ¼ in dan 1 square pitch, diperoleh de = 0,72 in.
De =0,73/12 = 0,06083 ft
μ
sGeDsRe (Pers. (7.3), Kern)
5631,42,685
201,420,06083sRe
(9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1
ho = 8,06363 1 = 8,06363
(10) Clean Overall coefficient, UC
Fftam6,114Btu/j8,0636325,288
8,0636325,288
hh
hhU 2
oio
oio
C
(Pers. (6.38), Kern)
(12) Faktor pengotor, Rd
0,017595,526,114
5,526,114
UU
UUR
DC
DC
d
(Pers. (6.13), Kern)
Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pressure drop
Fluida dingin : air, tube
(1) Untuk Ret = 399,92
f = 0,0001 ft2/in
2 (Gbr. 26, Kern)
s = 0,99 (Gbr. 6, Kern)
t = 1
(8) tφsID10105,22
nL2
tGf
tΔP (Pers. (7.53), Kern)
psi0,0004
10,990,075210105,22
4)8(2
122373,63880,0001tΔP
(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'
2V
= 0,001
psi 61616,1
.0,0010,99
(4).(4)
2g'
2V.
s
4nrΔP
PT = Pt + Pr
= 1,61616 psi + 0,0004 psi
= 1,61621 psi
Pt yang diperbolehkan = 2 psi
Fluida panas : shell (bahan yaitu etilen karbonat)
(1 ) Untuk Res = 4,563
f = 0,0012 ft2/in
2 (Gbr. 29, Kern)
s =1
s = 0,98
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
(2 ) B
L121N (Pers. (7.43), Kern)
2,194
12121N
Ds = 19,25 in = 1,6042 ft
(3 )
sφseD10105,22
1NsD2
sGf
2
1sΔP (Pers. (7.44), Kern)
psi 0,00002
10,980,0610105,22
19,20,8332
251,770940,0007
2
1sΔP
Ps yang diperbolehkan = 2 psi
C.38 Tangki Penyimpanan Etilen Karbonat
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Etilen Karbonat
Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbon steel, SA – 240 Grade A
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi :
- Temperatur (T) = 30 0C
- Tekanan ( P) = 1,41 bar
A. Volume Tangki
Kebutuhan larutan Etilen Karbonat per jam = 7,9306 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki = 7,9306 kg/jam×24 jam/hari×10 hari
= 1.903,3464 kg
Direncanakan 1 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = kg 1.903,34641
kg 1.903,3464
Densitas Bahan dalam tangki = 1,32 kg/liter
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Total volume bahan dalam tangki =kg/liter32,1
kg 1.903,3464 =1.441,9291 liter
= 1,4419 m3
Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan
Green, 1999)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1.441,9291 liter
= 1,2 x 1.441,9291
= 1730,3149 liter
= 1,7303 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = 4
1 Dt
2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
Vs = 8
3 Dt
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 :
1, sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D2Hh
= /4 D2(1/6 D)
= /24 D3
Vt = Vs + Vh (Brownell dan Young, 1959)
Vt = (3 /8 D3) + ( /24 D
3)
Vt = 10 /24 D3
dm 10,7977 10
1730,3149 24
10
Vt 24 (D) tangkiDiameter 33
= 1,0798 m =42,5107 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 D =
3/2 1,0798 m = 1,6197 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 D =
1/6 1,0798 m = 0,2699 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 1,8896 m
B. Tekanan Desain
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tinggi bahan dalam tangki
Volume tangki = 10 /24 D3
= 10 /24 (1,0798 m) 3
= 1,6479 m3
Tinggi tangki = 1,8896 m
Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume
tangkitinggi tangkidalambahan volume
= 1,6479
8896,1 1,4419
= 1,6534 m
Tekanan hidrostatis = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki
= 1320 9,8 1,6534
= 21.402,7059 Pa = 0,2112 atm
Tekanan operasi = 1,41 bar = 1,3916 atm
Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %
P desain = (1 + 0,2) (0,2112 + 1,3916)
= 1,9233 atm
= 28,2655 psia
C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
)AC(0,6PSE
RP(d)silinder Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
in 1,0595
101,0 28,26556,080,016250
21,2553 28,2655d
Dipilih tebal silinder standar = 1 in
D. Tebal dinding head (tutup tangki)
- Faktor korosi (C) : 0,1 in/tahun (Peters dan Timmerhaus,2004)
- Allowable working stress (S) : 16.250 lb/in2 (Brownell dan Young, 1959)
- Efisiensi sambungan (E) : 0,8
- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun
- )AC(0,2P2SE
DiP(dh) head Tebal (Peters dan Timmerhaus, 2004)
dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
Di = diameter tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
in 1,0594
101,0 28,26552,08,0162502
42,5107 28,2655dh
Dipilih tebal head standar = 1 in
C.39 Blower 4 (JB-104)
Fungsi : Memompa campuran dari flash drum (V-101) menuju
Condensor Subcooler (E-110)
Jenis : blower sentrifugal
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi : 250 ºC dan 140 kPa
Laju alir (N32
) = 63,4625 kmol/jam
Laju alir volum gas Q = kPa 140
K 523,15 Pa/mol.K xm 8,314 x kmol/jam 63,4625 3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 20,894 m3
/jam
Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000
Qefisiensi144P (Perry, 1997)
Efisiensi blower, = 80
Sehingga, 33000
20,8940,8144P = 0,0729 hp
Maka dipilih blower dengan tenaga 1/10 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS
D.1 Screening (SC)
Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : bar screen
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : stainless steel
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 18284,5742 kg/jam
Laju alir volume (Q) =3m/kg904,995
s3600/jam1jam/kg 18284,5742
= 0,0051 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 = 30°
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) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m
2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30%
screen tersumbat.
Head loss ( h) = 22
2
2
2
2
d
2
(2,04) (0,6) (9,8) 2
(0,0061)
A C g 2
Q
=1,8.10-6
m dari air
= 0,0018 mm dari air
2000
2000
20
Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)
D.2 Pompa Screening (PU-01)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 300C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 1,9712 lbm/ft jam (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 18284,5742 kg/jam = 11,1974 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 18284,5742
ρ
FQ
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,1801 ft3/s = 0,0051 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0051 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0828 m = 3,2602 in
Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 4 in
- Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 4,026 in = 0,3355 ft
Diameter Luar (OD) : 4,5 in = 0,375 ft
Luas penampang dalam (At) : 0,0884 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft 0,0,0884
s/ft 0,1801 = 2,0374 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft 0,3355)(s/ft 0374,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 77611,8767
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 77611,8767dan D
= 0,0004, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,0374)01(5,0
2
= 0,0323 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
2,03742
= 0,0968 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,03742
= 0,1290 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.3355,0
2,0374.702
= 0,2692 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,037401
22
= 0,0645 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,5917 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 50 ft
maka : 08513,00 50./.174,32
/174,320
2
2
sWftslbflbmft
sft
Ws = –50,5917 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–50,5917 = –0,8 × Wp
Wp = 63,2936 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 63,5641s/lbm360045359,0
18284,5742×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,2875 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 ½ hp.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
D.3 Bak Sedimentasi (BS)
Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut
dengan air.
Jumlah : 1
Jenis : beton kedap air
Data :
Kondisi penyimpanan : temperatur = 30oC
tekanan = 1 atm
Laju massa air : F = 21.931,1742 kg/jam = 13,4306 lbm/detik Densitas air
: 995,904 kg/m3 = 62,1725 lbm/ft
3
Laju air volumetrik, /sm 0051,0jam/men60xlbm/ft 995,904
kg/jam 18284,5742
ρ
FQ 3
3
= 10,8061 ft3/menit
Desain Perancangan :
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991).
Perhitungan ukuran tiap bak :
Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :
0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :
Kedalaman tangki = 10 ft
Lebar tangki = 2 ft
Kecepatan aliran ft/min5403,0ft2ft x 10
/minft 10,8061
A
Qv
3
t
Desain panjang ideal bak : L = K 0
h v (Kawamura, 1991)
dengan : K = faktor keamanan = 1,5
h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft.
Maka : L = 1,5 (10/1,57) . 0,5403
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 5,1621 ft
Diambil panjang bak = 5,5 ft = 1,6764 m
Uji desain :
Waktu retensi (t) : Q
Vat
min/ft 10,8061
ft 6,2) x 2 x (10 3
3
= 10,1794 menit
Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991).
Surface loading : airmasukan permukaan luas
volumetriklaju alir
A
Q
= ft 6,2ft x 2
gal/ft3) (7,481ft3/min 10,8061
= 7,3491 gpm/ft2
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2
(Kawamura, 1991).
Headloss ( h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :
h = K v2
2 g
= 0,12 [0,5403 ft/min. (1min/60s) . (1m/3,2808ft) ]2
2 (9,8 m/s2)
= 0,000004 m dari air.
D.4. Pompa Sedimentasi (PU-02)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
= panjang x lebar x tinggi
laju alir volumetrik
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kondisi operasi:
- Temperatur = 300C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 1,9712 lbm/ft jam (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 18284,5742 kg/jam = 11,1974 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 11,1974
ρ
FQ
= 0,1801 ft3/s = 0,0051 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0051 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0828 m = 3,2602 in
Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 4 in
- Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 4,026 in = 0,3355 ft
Diameter Luar (OD) : 4,5 in = 0,375 ft
Luas penampang dalam (At) : 0,0884 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft 0,0,0884
s/ft 0,1801 = 2,0374 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft 0,3355)(s/ft 0374,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 77611,8767
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 77611,8767dan D
= 0,0004, diperoleh f = 0,005
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,0374)01(5,0
2
= 0,0323 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
2,03742
= 0,1451 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,03742
= 0,1290 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 25 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.3355,0
2,0374.702
= 0,1154 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,037401
22
= 0,0645 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,4863 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 30 ft
maka : 0/.6996,00 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –30,6996 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–30,4863 = –0,8 × Wp
Wp = 38,1078 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya pompa : P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 3745,83s/lbm360045359,0
18284,5742×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,7758 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp.
LD.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)
Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)
Laju massa Al2(SO4)3 = 0,9142 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30 = 1363 kg/m3
= 85,0898 lbm/ft3 (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, 3l
kg/m13630,3
hari 30jam/hari24kg/jam 0,9142V = 1,6098 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 1,6098 m3 = 1,9318 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
33
23
2
πD8
3m 1,9318
D2
3πD
4
1m 1,9318
HπD4
1V
Maka: D = 1,1794 m; H = 1,7691 m
Tinggi cairan dalam tangki = 1,9318 1,7691
1,6098 = 1,4743 m
b. Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: P = × g × h
= 1363 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 1,4743 m
= 19,6923 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 19,6923 kPa + 101,325 kPa = 121,0173 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (121,0173 kPa ) = 127,0681 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 042,0m 0011,0
kPa) (127,06811,2(0,8)kPa) (87218,7142
m) (1,1794 kPa) (127,0681
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,042 in + 1/8 in = 0,1673 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959)
c. Daya pengaduk
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 1,1794 m = 0,3931 m = 1,289 ft
E/Da = 1 ; E = 0,3931 m
L/Da = 1/4 ; L =
1/4 × 0,3931 m = 0,0983 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,3931 m = 0,0786 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 1,1794 m = 0,0983m
dengan:
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Al2(SO4)3 30 = 6,72 10-4
lbm/ft detik (Othmer, 1968)
Bilangan Reynold,
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
6210645,459106,72
1,289185,0898N
4
2
Re
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
KT = 6,3 (McCabe,1999)
hp1081,0
lbf/detft 550
hp 1
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (85,0898ft) ,37041(put/det) (1 6,3P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Daya motor penggerak = 8,0
1081,0= 0,1352 hp
Maka dipilih dengan daya motor penggerak ¼ hp.
D.6 Pompa Alum (PU-03)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) ke
Clarifier (CL)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas alum ( ) = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas alum ( ) = 4,5158.10-7
lbm/ft detik = 6,72 10-7
Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 0,9142 kg/jam = 0,0006 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb0889,58
/detiklb0006,0
ρ
FQ
= 6,58.10-6
ft3/s = 1,86.10
-7 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (1,86.10-7
m3/s)
0,45 × (1363 kg/m
3)0,13
= 0,0087 m = 0,0342 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel:
- Ukuran nominal : 1/8 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3-6
ft0004,0
s/ft 6,58.10 = 0,0164 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 106,72
)ft0224,0)(s/ft 0164,0)(ft/lbm0889,85(4-
3
= 69480.2512
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 69480.2512 dan D
= 0,0067, diperoleh f = 0,007
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0,0164)01(5,0
2
= 0,000002 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75) )174,32(2
0,01642
= 0,000006 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0,01642
= 0,000008 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,008) 0,0164 174,32.2.0224,0
0,0164.302
= 0,000158 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0,016401
22
= 0,000004 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,000179 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
P1 = 2527.5116 lbf/ft²
P2 = 2727,8004 lbf/ft²
P
= 2,3539 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,000289/. 0541,2 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –22,3540 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–22,3540 = –0,8 × Wp
Wp = 27,9425 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 9425,27s/lbm360045359,0
0,9142×
slbfft
hp
/.550
1
= 2,844 × 10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)
Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Data:
Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm
Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat)
Laju massa Na2CO3 = 0,4937 kg/jam
Densitas Na2CO3 30 = 1327 kg/m3
= 82,8423 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Ukuran tangki
Volume larutan, 3l
kg/m13270,3
hari30jam/hari24kg/jam 0,4937V
= 0,8929 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 1,0709 m3
= 1,0714 1 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 1,0714
D2
3πD
4
1m 1,0714
HπD4
1V
Maka: D = 0,9690 m
H = 1,4535 m
b. Tebal dinding tangki
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggicairanvolume
= 4543,1 1,0714
8929,0 = 1,2113 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan hidrostatik, Phid = × g × h
= 1327 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 1,2113 m
= 15,7523 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 15,7523 kPa + 101,325 kPa = 117,0773 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (117,0773 kPa) = 122,9311 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0336m 0,00085
kPa) 111,2(122,93kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (1,9690 kPa) (122,9311
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0336 in + 1/8 in = 0,1586 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell,1959)
c. Daya pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 1,0296 m = 0,3230 m
E/Da = 1 ; E = 0,3230 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,3230 m = 0,0808 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,3230 m = 0,0646 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 1,0296 m = 0,0808 m
dengan:
Dt = diameter tangki
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Na2CO3 30 = 3,69 10-4
lbm/ft detik (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
9252124,9761069,3
3,28083432,0182,8423N
4
2
Re
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
KT= 6,3 (McCabe,1999)
hp0394,0
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (82,8423ft) 3,2808.(0,3432put/det) 6,3.(1P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
0394,0= 0,0493 hp
Maka daya motor yang dipilih ¼ hp.
D.8 Pompa Soda Abu (PU-04)
Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu
(TP-02) ke Clarifier (CL)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas soda abu ( ) = 1327 kg/m3
= 82,8423 lbm/ft3 (Othmer, 1967)
- Viskositas soda abu ( ) = 2,4797.10-7
lbm/ft detik = 3,69 10-7
Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 0,5 kg/jam = 3,02.10-4
lbm/detik
Laju alir volume, 3
m
m
/ftlb82,8423
/detiklb 4-3,02.10
ρ
FQ = 1,033.10
-7 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,133 Q0,4
0,13
(Peters et.al., 2004)
= 0,133 (1,033.10-7
)0,4
(3,69.10-7
)0,2
= 0,00003 m = 0,0012 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran pipa nominal = 1/8 in
- Schedule number = 40
- Diameter dalam (ID) = 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter luar (OD) = 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2
Kecepatan linier: ft/s 0091,0ft0,0004
/sft10.65,3
A
Qv
2
36
t
Bilangan Reynold: 7-2,4797.10
0,02240091,082,8423
μ
DvρNRe
= 68327,8958
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 68327,8958 dan D
= 0,0067, diperoleh f = 0,008
- Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0091,0)01(5,0
2
= 0,0000006 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
0091,0 2
= 0,0000019 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0091,0 2
= 0,0000026 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005) 174,32.2.0224,0
0091,0.302
= 0,0000554 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0091,001
22
= 0,0000013 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,0000619 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana: v1 = v2
P1 = 2567,4842 lbf/ft2
P2 = 2727,9980 lbf/ft2
P
= 1,9352 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka: 0/.000089,0/.677,1 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –21,9353 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–21,9353 = –0,8 × Wp
Wp = 27,4191 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= lbmlbfftslbm /. 0964,27/360045359,0
0,5921×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,5 × 10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.9 Clarifier (CL)
Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena
penambahan alum dan soda abu
Tipe : External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk : Circular desain
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air (F1) = 18284,5742 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,9142 kg/jam
Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,4937 kg/jam
Laju massa total, m = 18285,9821 kg/jam = 5,0794 kg/s
Densitas Al2(SO4)3 = 2,71 gr/ml (Perry, 1997)
Densitas Na2CO3 = 2,533 gr/ml (Perry, 1997)
Densitas air = 0,995904 gr/ml (Perry, 1997)
Reaksi koagulasi:
Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2
Dari Metcalf & Eddy (1984) diperoleh bahwa untuk clarifier tipe upflow (radial):
- Kedalaman air = 3-5 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Settling time = 1-3 jam
Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m
Settling time = 1 jam
Diameter dan Tinggi Clarifier
Densitas larutan,
533,2
4937,0
710,2
9142,0
904,995
18285,9821
18285,9821 = 995,9518 kg/m
3
Volume cairan, V = 3m3603,189518,995
jam1jam/kg 18285,9821
V = ¼ D2H
D = m8,2314,3
0223,224)
H
V4(
2/1
2/1
Maka, diameter clarifier = 2,8 m
Tinggi clarifier = 1,5 × D = 4,2 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik:
Phid = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 3 m
= 29,2817 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 29,2817 kPa + 101,325 kPa = 130,6067 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (130,6067) kPa = 137,137 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
in 0,1082m 0,0027
kPa) (137,1371,2(0,8)kPa) 0(87218,7142
m) (3,058 kPa) (137,137
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1082 in + 1/8 in = 0,24354 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
Daya Clarifier
P = 0,006 D2
(Ulrich, 1984)
dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006 (2,8)2 = 0,0468 kW = 0,0628 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/10 hp.
D.10 Pompa Clarifier (PU-05)
Fungsi : Memompa air dari Clarifier (CL) ke Sand Filter (SF)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 18284,5742 kg/jam = 11,1974 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 11,1974
ρ
FQ
= 0,1801 ft3/s = 0,0051 m
3/s
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Desain pompa:
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0051 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0828 m = 3,2602 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 4 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 4,026 in = 0,3355 ft
- Diameter Luar (OD) : 4,5 in = 0,375 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0884 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft0884,0
s/ft1801,0 = 2,0374 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft3355,0)(s/ft 0374,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 77611,8767
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 77611,8767 dan D
= 0,0004, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A = 2,0374
)174,32)(1(2
2,0374)01(5,0
2
= 0,0323 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75) )174,32(2
2,0374 2
= 0,0968 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,03742
= 0,1290 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.3355,0
2,0374.502
= 0,1923 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,037401
22
= 0,0645 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,5148 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2727,7917 lbf/ft2
P2 = 3461,9897 lbf/ft2
P
= 11,8093 ft.lbf/lbm
Z = 50 ft
maka: 0/.7406,0/.13,1617 50./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –62,3241 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–62,3241 = –0,8 × Wp
Wp = 77,9051 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 77,9051s/lbm360045359,0
18284,5742×
slbfft
hp
/.550
1
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 1,5861 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 2 hp.
D.11 Sand Filter (SF)
Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air
yang keluar dari Clarifier (CL)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 18284,5742 kg/jam = 11,1974 lbm/detik
Densitas air = 995,904 kg/m3 = 62,1725 lbm/ft
3(Geankoplis, 1997)
Faktor keamanan = 20
Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi.
Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki.
Desain Sand Filter
a. Volume tangki
Volume air: 3a
kg/m995,904
jam0,25 kg/jam 18284,5742V = 4,59 m
3
Volume air dan bahan penyaring: Vt = (1 +
1/3) × 5,59 = 6,1199 m
3
Volume tangki = 1,2 6,1199 m3 = 7,3439 m
3
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
33
23
2
πD3
1m 7,3439
D3
4πD
4
1m 7,3439
HπD4
1V
Maka: D = 1,9144 m
H = 5,7433 m
c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 1,9144 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1
Tinggi tutup = 4
1 1,9144 = 0,4786 m
Tinggi tangki total = 5,7433 + 2(0,4786) = 6,7 m
d. Tebal shell dan tutup tangki
Tinggi penyaring = 4
1 5.733 = 1,4358 m
Tinggi cairan dalam tangki = m 7,3439 m 5,733
m 4,593
3
= 3,5896 m
Phidro = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 3,5896 m
= 35,0336 kPa
Ppenyaring = × g × l
= 2089,5 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 1,4356 m
= 29,4 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 35,0336 kPa + 29,4 kPa + 101,325 kPa = 165,76 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (165,76 kPa) = 174,0481 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,094m 0,0024
kPa) (174,04811,2(0,8)kPa) (87218,7142
m) (1,9144 kPa) (174,0481
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,094 in + 1/8 in = 0,2191 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼
in.
D.12 Pompa Filtrasi (PU-06)
Fungsi : Memompa air dari Sand Filter (SF) ke Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 18284,5742 kg/jam = 11,1974 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 11,1974
ρ
FQ
= 0,1801 ft3/s = 0,0051 m
3/s
Desain pompa:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0051 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0828 m = 3,2602 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 4 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 4,026 in = 0,3355 ft
- Diameter Luar (OD) : 4,5 in = 0,375 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0884 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft0884,0
s/ft1801,0 = 2,0374 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft3355,0)(s/ft 0374,2)(ft/lbm1726,62( 3
= 77611,8767
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 77611,8767 dan D
= 0,0004, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A = 2,0374
)174,32)(1(2
2,0374)01(5,0
2
= 0,0323 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75) )174,32(2
2,0374 2
= 0,1451 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,03742
= 0,1290 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.3355,0
2,0374.502
= 0,1923 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,037401
22
= 0,0645 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,4863 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3461,9897 lbf/ft2
P2 = 3091,8220 lbf/ft2
P
= -5,954 ft.lbf/lbm
Z = 30 ft
maka: 0Wlbm/lbf.ft6996,0lbm/lbf.ft 5,954-ft 30s.lbf/lbm.ft174,32
s/ft174,320 s2
2
Ws = –24,5324 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–24,5324 = –0,8 × Wp
Wp = 30,6655 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 30,6655s/lbm 18284,5742 ×slbfft
hp
/.550
1
= 0,6243 hp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp.
D.13 Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 18284,5742 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 3 jam
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Volume tangki
Volume air, 3a
kg/m995,904
jam3kg/jam 18284,5742V = 55,0793 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 55,0793 m3 = 73,4391 m
3
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
33
23
2
πD8
3m 73,4391
D2
3D
4
1m 73,4391
HD4
1V
Maka, D = 4,383 m
H = 13,1489 m
c. Tebal tangki
Tinggi air dalam tangki = m 13,1489 m 88,1269
m55,07933
3
= 8,218 m
Tekanan hidrostatik: P = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 8,218 m
= 80,206 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 80,206 kPa + 101,325 kPa = 181,5319 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (181,5319 kPa) = 190,6 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,236m 0,006
kPa) (190,61,2(0,8)kPa) 4(87.218,712
m) (4,0681 kPa) (190,6
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,236 in + 1/8 in = 0,3611 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
D.14 Pompa ke Cation Exchanger (PU-07)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Cation
Exchanger (CE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 29,2 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1236,0795 kg/jam = 0,7570 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 0,7570
ρ
FQ
= 0,0122 ft3/s = 0,0003 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0003 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0246 m = 0,9690 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel:
- Ukuran nominal : 1¼ in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1150 ft
- Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft0104,0
s/ft0122,0 = 1,17 ft/s
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft1150,0)(s/ft 1,17)(ft/lbm1726,62( 3
= 15286,7080
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 15286,7080 dan D
= 0,0013, diperoleh f = 0,006
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,17)01(5,0
2
= 0,0106 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,172
= 0,0479 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,172
= 0,0426 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,007)174,32.2.115,0
1,17.202
= 0,0889 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,1701
22
= 0,0213 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,2114 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3152,7888 lbf/ft2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
P2 = 2271,5560 lbf/ft2
P
= -14,174 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka: 0/.2899,0/.174,14 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = –13,1934 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–13,1934 = –0,8 × Wp
Wp = 8,7725 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 8,7725s/lbm1236,0795 ×slbfft
hp
/.550
1
= 0,0121 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.15 Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-08)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Menara
Pendingin (CT)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Laju alir massa (F) = 12545,1243 kg/jam = 7,6826 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb 12545,1243
ρ
FQ
= 0,1236 ft3/s = 0,0035 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0035 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0669 m = 2,752 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel:
- Ukuran nominal : 3 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 3,068 in = 0,2557 ft
- Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0513 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft0513,0
s/ft 0,1236 = 2,41 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft2557,0)(s/ft 9046,1)(ft/lbm1726,62( 3
= 69925,3723
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 69925,3723 dan D
= 0,0006, diperoleh f = 0,006
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
2,41)01(5,0
2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,0451 ft.lbf/lbm
2 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 2(0,75))174,32(2
2,412
= 0,1353 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
2,412
= 0,1803 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,006)174,32.2.2803,0
2,41.502
= 0,4232 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
2,4101
22
= 0,0902 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,8740 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3091,822 lbf/ft2
P2 = 2116,2281 lbf/ft2
P
= -15,6917 ft.lbf/lbm
Z = 40 ft
maka: 0Wlbm/lbf.ft5465,0lbm/lbf.ft 15,6917-ft 40s.lbf/lbm.ft174,32
s/ft174,320 s2
2
Ws = 25,1823 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = × Wp
25,1823 = 0,8 × Wp
Wp = 31,4779 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= lbm/lbf.ft 31,4779s/lbm360045359,0
9919,6726×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,4397 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp.
D.16 Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-09)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Tangki
Utilitas 2 (PU-09)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1014 kg/jam = 0,621 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb62,1726
/detiklb0,6069
ρ
FQ
= 0,01 ft3/s = 0,00028 m
3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0003 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0225 m = 0,8872 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1 in
- Schedule number : 40
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft
- Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,006 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft006,0
s/ft01,0 = 1,67 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft0874,0)(s/ft 67,1)(ft/lbm1726,62( 3
= 16522,8143
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 16522,8143 dan D
= 0,0017, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,67)01(5,0
2
= 0,0215 ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,672
= 0,0323 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,672
= 0,0861 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0874,0
1,67.302
= 0,2956 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,6701
22
= 0,0431 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,4786 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3091,822 lbf/ft2
P2 = 2860,3032 lbf/ft2
P
= -3,7548 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka: 0Wlbm/lbf.ft0,5035lbm/lbf.ft 3,7548-ft 20s.lbf/lbm.ft174,32
s/ft174,320 s2
2
Ws = 16,7548 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–16,7548 = –0,8 × Wp
Wp = 20,9435 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 20,9435s/lbm360045359,0
1014×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0236 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.17 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)
Fungsi : Membuat larutan asam sulfat
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Temperatur = 29,2°C
Tekanan = 1 atm
H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat)
Laju massa H2SO4 = 0,6116 kg/hari
Densitas H2SO4 = 1061,7 kg/m3
= 66,2801 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki
a. Diameter tangki
Volume larutan, 3l
kg/m1061,70,05
hari30kg/hari0,6116V = 8,2952 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 8,2952 m3 = 9,9542 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3.
33
23
2
πD8
3m 9,9542
D2
3πD
4
1m 9,9542
HπD4
1V
Maka: D = 2,0371 m ,H = 3,0557 m
b. Tebal Dinding Tangki
Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki = m9542,9m 3,0557
m2952,83
3
= 2,5464 m
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 1,061 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 2,5464 m
= 26,4943 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Poperasi = 26,4943 kPa + 101,325 kPa = 127,8193 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %.
Maka, Pdesign = (1,05) (127,8193 kPa) = 134,2103 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,7140 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in077,0m 0,002
kPa) 031,2(134,21kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (2,0371 kPa) (134,2103
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,077 in + 1/8 in = 0,2022 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 2,0371 m = 0,679 m
E/Da = 1 ; E = 0,679 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,679 m = 0,1698 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,679 m = 0,1358 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 2,0371 m = 0,1698 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas H2SO4 5 = 0,012 lbm/ft detik (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold:
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
0,012
)2808,3 ,71580(166,2801N
2
Re = 27412,5467
Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
KT = 6,3 (McCabe,1999)
hp2949,1
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (66,2801ft) 3,2808.(0,679put/det) 6,3.(1P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
2949,1= 1,6186 hp
Maka daya motor yang dipilih 2 hp.
D.18 Pompa H2SO4 (PU-10)
Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam
Sulfat (TP-03) ke Cation Exchanger (CE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi: Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas H2SO4 ( ) = 1061,7 kg/m3
= 66,2801 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas H2SO4 ( ) = 0,012 lbm/ft detik = 1,786.10
-2 Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 0,6116 kg/jam = 0,00037 lbm/detik
Debit air/laju alir volumetrik, 3
m
m
/ftlb2801,66
/detiklb00037,0
ρ
FQ
= 5,65× 10-6
ft3/s = 1,6 × 10
-7 m
3/s
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (1,87× 10-7
m3/s)
0,45 × (1061,7 kg/m
3)0,13
= 0,0008 m = 0,0332 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1/8 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3-6
ft0004,0
s/ft10 5,65 = 0,0141 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,012
)ft0224,0)(s/ft 0141,0)(ft/lbm2801,66( 3
=1,7489
Aliran adalah laminar, maka:
f = 16/NRe = 16/1,7489 = 9,1487
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0,0141)01(5,0
2
= 0,000002 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75) )174,32(2
0,01412
= 0,000007 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0,01412
= 0,000006 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(7,8118)174,32.2.0224,0
0,0141.302
= 0,152 ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0,014101
22
= 0,000003 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,152 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana: v1 = v2
P1 = 2669,5764 lbf/ft2
P2 = 2271,556 lbf/ft2
P
= 6,0051 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0Wlbm/lbf.ft0,177917lbm/lbf.ft0051,6ft 20s.lbf/lbm.ft174,32
s/ft174,320 s2
2
Ws = –26,1570 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–26,1570 = –0,8 × Wp
Wp = 32,6963 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 32,6963s/lbm360045359,0
0,6116×
slbfft
hp
/.550
1
= 2,22 × 10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
D.19 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)
Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 1236,0795 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20%
Ukuran Cation Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar kation = 2 ft = 0,6096 m
- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2
Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft
Tinggi silinder = (1 + 0,2) 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m
Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup = m0,15242
0,6096
2
1 (Brownell,1959)
Sehingga, tinggi cation exchanger = 2 × 0,9144 m + 0,1524 m = 1,9812 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 0,7620 m
= 7,4371 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 7,4371 kPa + 101,325 kPa = 108,7621 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesain = (1,05) (108,7621 kPa) = 114,2002 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0197m 0,0005
kPa) 021,2(114,20kPa)(0,8) 142(87.218,7
m) (0,6069 kPa) (114,2002
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 1/8 in = 0,1447 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal
tutup ¼ in.
D.20 Pompa Cation Exchanger (PU-11)
Fungsi : memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion
Exchanger (AE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas air ( ) = 995,24 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1236,0795 kg/jam = 0,757 lbm/detik
Laju alir volume, /sft 0,0122/ftlb62,1726
/detiklb 0,757
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0003 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0003 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0246 m = 0,97 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1¼ in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1150 ft
- Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft0104,0
s/ft0122,0 = 1,17 1ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft1150,0)(s/ft 17,1)(ft/lbm1726,66( 3
= 15286,708
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 15286,708 dan D
= 0,0013, diperoleh f = 0,006
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,17)01(5,0
2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,0106 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,172
= 0,0479 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,172
= 0,0426 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,006)174,32.2.115,0
1,17.202
= 0,0889 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,1701
22
= 0,0213 ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 0,2114 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 20 ft
maka:
0Wlbm/lbf.ft0,21140ft 20s.lbf/lbm.ft174,32
s/ft174,320 s2
2
Ws = 20,2114 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–20,2114 = –0,8 × Wp
Wp = 25,2642 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= lbm/lbf.ft 25,2642s/lbm360045359,0
1447,6323×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0348 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.21 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)
Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Data:
Laju alir massa NaOH = 0,5861 kg/jam
Waktu regenerasi = 24 jam
NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat)
Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft
3 (Perry,
1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20%
Desain Tangki
a. Diameter tangki
Volume larutan, V1 =)m/kg1518)(04,0(
)hari30)(hari/jam24)(jam/kg5861,0(3
= 8,3394 m3
Volume tangki = 1,2 × 8,3394 m3 = 8,3394 m
3
Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 2 : 3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
33
23
2
πD8
3m 8,3394
D2
3πD
4
1m 8,3394
HπD4
1V
Maka: D = 1,9 m , H = 2,88 m
b. Tebal dinding tangki
Tinggi larutan NaOH dalam tangki = m3394,8m 2,88
m95,63
3
= 2,4 m
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 1518 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 2,4 m
= 35,7108 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 35,7108 kPa + 101,325 kPa = 137,0358 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %. Maka,
Pdesign = (1,05) (137,0358) = 143,8876 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,7140 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in0781,00,0020m
kPa) 761,2(143,88kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (1,92 kPa) (143,8876
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0781 in + 1/8 in = 0,2031 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
c. Daya pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 2,0242 m = 0,6401 m
E/Da = 1 ; E = 0,6401 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,6747 m = 0,16 m
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,6747 m = 0,1280 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 2,0242 m = 0,16 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas NaOH 4% = 4 .10-4
lbm/ft.det (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold:
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
0,0004
)2808,3 ,02422(194,7662N
2
Re = 971592,2874
Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5
a
3
T
g
ρ.D.nKP (McCabe,1999)
KT = 6,3 (McCabe,1999)
hp 1,3784
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
)lbm/ft (94,7662ft) 3,2808.(2,1put/det) 6,3.(1P
2
353
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
1,3784= 1,723 hp
Maka daya motor yang dipilih 2 hp.
D.22 Pompa NaOH (PU-12)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fungsi : Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki
pelarutan
NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE)
Jenis : Pompa injeksi
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas NaOH ( ) = 1518 kg/m3
= 94,7662 lbm/ft3 (Perry, 1999)
- Viskositas NaOH( ) = 4,3020 10-4
lbm/ft detik = 6,4.10-4
Pa.s (Othmer, 1967)
Laju alir massa (F) = 0,5861 kg/jam = 0,0004 lbm/detik
Laju alir volume, /sft10.435,4/ftlb94,7662
/detiklb0004,0
ρ
FQ 36
3
m
m = 1,256.10-7
m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (1,256.10-7
m3/s)
0,45 × (1518 kg/m
3)0,13
= 0,0007 m = 0,0291 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
- Ukuran nominal : 1/8 in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
- Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
36
0004,0
/10.435,4
ft
sft = 0,0095 ft/s
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bilangan Reynold : NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0004
)ft0224,0)(s/ft 0095,0)(ft/lbm7662,94( 3
= 46,7682
Aliran adalah laminar, maka dari Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997, diperoleh
f = 16/NRe = 16/46,7682= 0,3421
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0,0095)01(5,0
2
= 0,000001 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
0,00952
= 0,000003 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0,00952
= 0,000003 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,2921) 174,32.2.0224,0
0,0095.302
= 0,002552 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0,009501
22
= 0,000001 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,002560 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2862,0683 lbf/ft2
P2 = 2271,5560 lbf/ft2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
P
= -6,6568 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,002999/.6,6568- 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = 13,7713 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–13,7713 = –0,8 × Wp
Wp = 17,2141 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbmlbfftslbm /. 16,6827/360045359,0
0,6864×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,12.10-5
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.23 Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)
Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 1236,0795 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Desain Anion Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar anion = 2 ft = 0,6096 m
- Luas penampang penukar anion = 3,14 ft2
- Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft
Tinggi silinder = (1 + 0,2) 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m
Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup = m 1524,02
0,6096
2
1 (Brownell,1959)
Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,1524 + 1,8288 = 1,9812 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 0,7620 m
= 7,4371 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
PT = 7,4371 kPa + 101,325 kPa = 108,7621 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesain = (1,05) (108,7621kPa) = 114,2002 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
in 0,0197m 0,0005
kPa) 021,2(114,20kPa)(0,8) 142(87.218,7
m) (0,6096 kPa) (114,2002
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0197 in + 1/8 in = 0,1447 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼
in.
D.24 Pompa Anion Exchanger (PU-13)
Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke
Deaerator (DE)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Geankoplis, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,8148 cP = 0,0005 lbm/ft s (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1236,0795 kg/jam = 0,757 lbm/detik
Laju alir volume, /sft 0,0122/ftlb62,1726
/detiklb 0,757
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0003 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0003 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0246 m = 0,9699 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Ukuran nominal : 1¼ in
- Schedule number : 40
- Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1150 ft
- Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
- Luas penampang dalam (At) : 0,0104 ft2
Kecepatan linier: v = A
Q=
2
3
ft0104,0
s/ft0122,0 = 1,1707 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
=lbm/ft.s 0,0005
)ft1150,0)(s/ft 1707,1)(ft/lbm1726,66( 3
= 15286,7080
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 15286,7080 dan D
= 0,0013, diperoleh f = 0,006
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,1707)01(5,0
2
= 0,0106 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
1,17072
= 0,0479 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,17072
= 0,0426 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(9,5797)174,32.2.115,0
1,1707.202
= 0,0889 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,170701
22
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,0213 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,2114 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2271,556 lbf/ft2
P2 = 3475,4058 lbf/ft2
P
= 20,5451 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.0,2899/. 20,5451 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -1224,0611 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
-1224,0611 = –0,8 × Wp
Wp = 1530,0764 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 1530,0764s/lbm360045359,0
1236,0795×
slbfft
hp
/.550
1
= 2,1059 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 2 ½ hp.
D.25 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)
Fungsi : Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1 unit
Data:
Kaporit yang digunakan = 2 ppm
Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat)
Laju massa kaporit = 0,003 kg/jam
Densitas larutan kaporit 70% = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft
3 (Perry,
1997)
Kebutuhan perancangan = 90 hari
Faktor keamanan = 20%
Desain Tangki
a. Diameter tangki
Volume larutan, V1 =)/1272)(7,0(
)90)(/24)(/003,0(3mkg
hariharijamjamkg = 0,007 m
3
Volume tangki = 1,2 × 0,0072 m3 = 0,0084 m
3
Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 0,0084
D2
3πD
4
1m 0,0084
HπD4
1V
Maka: D = 0,1928 m , H = 0,2891 m
b. Tebal dinding tangki
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tinggi larutan NaOH dalam tangki = m2891,0m 0,0084
m007,03
3
= 0,241 m
Tekanan hidrostatik: Phid = × g × h
= 1272 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 0,243 m
= 3,0291 kPa
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Poperasi = 3,0291 kPa + 101,325 kPa = 104,3541 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %.
Maka, Pdesign = (1,05) (104,3541 kPa) = 109,5718 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,7140 kPa (Brownell, 1959)
Tebal shell tangki:
in006,0m 0,0002
kPa) 181,2(109,57kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (0,1793 kPa) (109,5718
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,006 in + 1/8 in = 0,131 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959)
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da =
1/3 × 0,1944 m = 0,0643 m
E/Da = 1 ; E = 0,0643 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,0643 m = 0,0161 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
W/Da = 1/5 ; W =
1/5 × 0,0643 m = 0,0129 m
J/Dt = 1/12 ; J =
1/12 × 0,1944 m = 0,0161 m
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas kaporit = 0,0007 lbm/ft.det (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold:
μ
DNρN
2a
Re (Geankoplis, 1997)
0,0007
)2808,3 ,06480(179,4088N
2
Re = 5251,3979
Untuk NRe < 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
3
a
2
L
g
.D.nKP (McCabe,1999)
KL = 71 (McCabe,1999)
hp10122,1
ft.lbf/det 550
1hp
.detlbm.ft/lbf 32,174
lbm/ft.s) (0,0007ft) 3,2808.(0,0648put/det) 71.(1P
9-
2
53
Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak = 8,0
10122,1 -9
= 1,4 × 10-9
hp
Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp.
D.26 Pompa Kaporit (PU-14)
Fungsi : memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit
(TP-05) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Densitas kaporit ( ) = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas kaporit ( ) = 4,5156 10-7
lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 0,002897 kg/jam = 1,77.10-6
lbm/detik
Laju alir volume, /sft10.2,23/ftlb79,4088
/detiklb 1,77.10
ρ
FQ 38
3
m
m
-6
= 6,33.10-10
m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (6,33.10-10
m3/s)
0,45 × (1272 kg/m
3)0,13
= 0,0001 m = 0,0026 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 1/8 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0337 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3-8
ft0004,0
s/ft2,23.10 = 5,58.10
-5 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 4,5156.10
)ft0224,0()s/ft .1058,5()ft/lbm4088,79(7-
-53
= 220,1891
Aliran adalah laminar, maka f = 16/NRe = 64/220,1891= 0,0067
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
5,58.10)01(5,0
2-5
=4,8.10-11
ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(0,75))174,32(2
5,58.102-5
= 3,6.10-11
ft.lbf/lbm
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
5,58.102-5
= 9,7.10-11
ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,0708)174,32.2.0224,0
5,58.10.302-5
= 1,88.10-8
ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
5,58.1001
2-52
= 9,69.10-11
ft.lbf/lbm
Total friction loss: F = 1,9.10-8
ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 2179,4917 lbf/ft2
P2 = 2808,4816 lbf/ft2
P
= 7,9209 ft.lbf/lbm
Z = 20 ft
maka:
0/.1,96372.10/. 7,9209 20./.174,32
/174,320 8-
2
2
sWlbmlbfftlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -27,9276 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–27,9276 = –0,8 × Wp
Wp = 34,9095 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= lbmlbfftslbm /. 34,9011/360045359,0
0,002971×
slbfft
hp
/.550
1
= 1,126.10-7
hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.27 Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 1014 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 24 jam
Faktor keamanan = 20
Desain tangki
a. Volume tangki
Volume air, 3a
kg/m995,904
jam24kg/jam1014V = 24,4361 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 24,4361 m3 = 29,3233 m
3
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
33
23
2
πD8
3m 29,3233
D2
3πD
4
1m 29,3233
HπD4
1V
Maka, D = 2,92 m, H = 4,38 m
Tinggi air dalam tangki = m 38,4m 29,3233
m24,43613
3
= 3,65 m
c. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik: Ph = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 3,65 m
= 35,6263 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 35,6263 kPa + 101,325 kPa = 136,9513 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) × (136,9513 kPa) = 143,7989 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kP (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,1186m 0,003
kPa) (143,79891,2(0,8)kPa) (87218,7142
m)(2,945 kPa) (143,7989
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1186 in + 1/8 in = 0,2436 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
D.28 Pompa Domestik (PU-15)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Fungsi : memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke kebutuhan
domestik
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 1014 kg/jam = 0,6210 lbm/detik
Laju alir volume, /sft01,0/ftlb1726,26
/detiklb 0,6210
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0003 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0003 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0225 m = 0,8872 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft
Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft
Inside sectional area : 0,006 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
006,0
/0102,0
ft
sft = 1,7073 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0005
)ft0874,0()s/ft 1,6646()ft/lbm1726,62( 3
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 16522,8143
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 16522,8143 dan D
= 0,0017, diperoleh f = 0,006
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,7073)01(5,0
2
= 0,0215 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,70732
= 0,0906 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 40 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,006)174,32.2.0874,0
1,7073.402
= 0,0861 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,707301
22
= 0,0431 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,6236 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 30 ft
maka: 0/.0,656 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -30,6236 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ws = - × Wp
–30,6236 = –0,8 × Wp
Wp = 38,28 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 38,28s/lbm360045359,0
0,6369×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0432 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.
D.29 Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT)
Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 55oC
menjadi 30oC
Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B
Kondisi operasi:
Suhu air masuk menara (TL2) = 550C = 131
0F
Suhu air keluar menara (TL1) = 300C = 86
0F
Suhu udara (TG1) = 300C = 86
0F
Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh suhu bola basah, Tw = 770F.
Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,021 kg uap air/kg udara kering.
Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh konsentrasi air = 2,3 gal/ft2
menit
Densitas air (550C) = 985,696 kg/m
3 (Geankoplis, 1997)
Laju massa air pendingin = 251846,9119 kg/jam
Laju volumetrik air pendingin = 251846,9119 / 985,696 = 255,5016 m3/jam
Kapasitas air, Q = 255,5016 m3/jam 264,17 gal/m
3 / 60 menit/jam
= 1124,931 gal/menit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Faktor keamanan = 20%
Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air)
= 1,2 × (1124,931 gal/menit/(2,3 gal/ft2.menit)
= 586,9205 ft2
Laju alir air tiap satuan luas (L) = 22
2
m1s3600ft 586,9205
ft) 3,2808(jam 1kg/jam 9251846,911
= 1,283 kg/s.m
2
Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6
Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 1,0691 kg/s.m2
Perhitungan Tinggi Menara
Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis (1997):
Hy1 = (1,005 + 1,88 × 0,02).103 (28 – 0) + 2,501.10
6 (0,02)
= 2587550 J/kg
Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis (1997) diperoleh:
1,0691 (Hy2 –2587550) = 1,283 (4,187.103).(55-30)
Hy2 = 2713160 J/kg
Gambar D.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Ketinggian menara, z = G . (Geankoplis, 1997)
M.kG.a.P
2
1*
Hy
HyHyHy
dHy
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel D.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin
hy hy* 1/(hy*-hy)
79212.8 90000 9.270E-05
100000 116000 6.250E-05
120000 140000 5.000E-05
140000 172000 3.125E-05
160000 204000 2.273E-05
180000 236000 1.786E-05
200000 268000 1.471E-05
204822.8 275716.5 1.411E-05
Gambar D.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*–Hy)
Luasan daerah di bawah kurva dari Hy = 79,2128 sampai 204822,8 pada Gambar
D.3 adalah 2
1*
Hy
HyHyHy
dHy = 4,8913
Estimasi kG.a = 1,207.10-7
kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997).
Maka ketinggian menara , z = 57 10013,110207,129
8913,40691,1
= 14,7484 m
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
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 586,9205 ft
2 = 17,6076 hp
Digunakan daya standar 20 hp.
D.30 Pompa Menara Pendingin Air (PU-16)
Fungsi : memompa air pendingin dari Menara Pendingin Air (CT)
ke
unit proses
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 251846,9119 kg/jam = 154,2306 lbm/detik
Laju alir volume, /sft4807,2/ftlb1726,26
/detiklb 154,2306
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,0702 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,0702 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,2696 m = 10,6125 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 12 in
Schedule number : 30
Diameter Dalam (ID) : 12,09 in = 1,0075 ft
Diameter Luar (OD) : 12,75 in = 1,0625 ft
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Inside sectional area : 0,7986 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
ft7986,0
s/ft4807,2 = 3,1062 ft/s
Bilangan Reynold: NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0005
)ft0075,1()s/ft 2,696()ft/lbm1726,62( 3
= 355344,3471
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
- Untuk NRe = 355344,3471 dan D
= 0,0001, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
3,1062)01(5,0
2
= 0,0750 ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(0,75))174,32(2
1062,3 2
= 0,2249 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1062,3 2
= 0,2999 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.0075,1
3,1062.302
= 0,0893 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1062,301
22
= 0,1499 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,8390 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
Z = 30 ft
maka:
0/.0,8035 30./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = -30,8390 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
–30,8390 = –0,8 × Wp
Wp = 38,5488 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 38,5488s/lbm360045359,0
9251846,911×
slbfft
hp
/.550
1
= 10,8098 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 15 hp.
D.31 Deaerator (DE)
Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan
ketel
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 Grade C
Kondisi operasi:
Temperatur = 300C
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 6180,3974 kg/jam
Densitas air = 995,904 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 hari
Faktor keamanan = 20
Perhitungan:
a. Ukuran tangki
Volume air, 3a
kg/m995,904
jam24kg/jam 6180,3974V = 148,9396 m
3
Volume tangki, Vt = 1,2 148,9396 m3 = 178,7275 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD8
3m 178,7275
D2
3πD
4
1m 178,7275
HπD4
1V
Maka: D = 5,3343 m, H = 8,0014 m
Tinggi cairan dalam tangki = 178,7275
9396,148 8,0014 = 6,67 m
b. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 6,67 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1
Tinggi tutup = m 3336,1m 6,67 4
1 (Brownell,1959)
Tinggi tangki total = 6,67+ 2( 3336,1 ) = 10,67 m
c. Tebal tangki
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tekanan hidrostatik
P = × g × h
= 995,904 kg/m3 × 9,8 m/det
2 × 6,67 m
= 65,0774 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 65,0774 kPa + 101,325 kPa = 166,4024 kPa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka, Pdesign = (1,05) × (166,4024 kPa) = 174,7226 kPa
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 2633,0m0067,0
kPa) 261,2(174,72kPa)(0,8) 42(87218,71
m) (5,3343 kPa) (174,7226
1,2P2SE
PDt
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 2633,0 in + 1/8 in = 0,3883 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/2
in.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
D.32 Pompa Deaerator (PU-17)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap
(KU)
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 6180,3974 kg/jam = 3,7849 lbm/detik
Laju alir volume, /sft0,0609/ftlb1726,26
/detiklb 3,7849
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,002 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × ( 0,0609m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0508 m = 2 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 2,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 2,469 in = 0,2058 ft
Diameter Luar (OD) : 2,875 in = 0,2396 ft
Inside sectional area : 0,0332 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
ft0332,0
s/ft0,0609 = 1,8325 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= lbm/ft.s 0,0005
)ft2058,0()s/ft 1,8325()ft/lbm1726,62( 3
= 42811,4256
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000156
- Untuk NRe = 42811,4256 dan D
= 0,0007, diperoleh f = 0,005
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
1,8325)01(5,0
2
= 0,0261 ft.lbf/lbm
3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75) )174,32(2
1,83252
= 0,1174 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
1,83252
= 0,1044 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,005)174,32.2.2058,0
1,8325.302
= 0,1522 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
1,832501
22
= 0,0522 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,4523 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 3475,4058 lbf/ft2
P2 = 2116,2281 lbf/ft2
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
P
= -21,8614 ft.lbf/lbm
Z = 30 ft
maka: : 0Wlbm/lbf.ft0,6203lbm/lbf.ft 21,8614-ft 30s.lbf/lbm.ft174,32
s/ft174,320 s2
2
Ws = -18,5909 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
-18,5909 = –0,8 × Wp
Wp = 23,2386 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 23,2386s/lbm360045359,0
6180,3974×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,1599 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ hp.
D.33 Ketel Uap (KU)
Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis : Water tube boiler
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi operasi :
Uap jenuh yang digunakan bersuhu 2600C dan tekanan 46,9231 bar.
Dari steam table, Reklaitis (1983) diperoleh panas laten steam 1661,6538 kJ/kg =
3472,1564 Btu/lbm.
Kebutuhan uap = 4754,1518 kg/jam = 10481,1654 lbm/jam
Menghitung Daya Ketel Uap
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
H
,P,W
3970534
dimana: P = Daya boiler, hp
W = Kebutuhan uap, lbm/jam
H = Panas laten steam, Btu/lbm
Maka,
3,9705,34
1564,3472 10481,1654P = 1087,1356 hp
Menghitung Jumlah Tube
Luas permukaan perpindahan panas, A = P 10 ft2/hp
= 1087,1356 hp 10 ft2/hp
= 10871,356 ft2
Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:
- Panjang tube = 30 ft
- Diameter tube = 3 in
- Luas permukaan pipa, a’
= 0,9170 ft2
/ ft (Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube:
Nt = 'aL
A=
ft/ft9170,0ft30
)ft 10871,356(2
2
Nt = 395,1783
Nt = 396 buah
D.34 Pompa Air Proses (PU-18)
Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke unit proses
Jenis : Pompa sentrifugal
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi:
- Temperatur = 30 C
- Densitas air ( ) = 995,904 kg/m3 = 62,1726 lbm/ft
3 (Perry, 1997)
- Viskositas air ( ) = 0,0005 lbm/ft detik (Perry, 1997)
Laju alir massa (F) = 3489,3704 kg/jam = 2,1369 lbm/detik
Laju alir volume, /sft0,0344/ftlb1726,26
/detiklb 2,1369
ρ
FQ 3
3
m
m = 0,001 m3/s
Desain pompa
Di,opt = 0,363 (Q)0,45
( )0,13
(Timmerhaus, 2004)
= 0,363 × (0,001 m3/s)
0,45 × (995,904 kg/m
3)0,13
= 0,0393 m = 1,5472 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel:
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,068 in = 0,2557 ft
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,2917 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft2
Kecepatan linier, v = Q/A = 2
3
ft0513,0
s/ft 0,0344 = 0,67 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = Dv
= lbm/ft.s 0,0005
)ft2557,0()s/ft 67,0()ft/lbm1726,62( 3
= 19449,4307
Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen.
Dari Gbr. 12.1, Timmerhaus (2004):
- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- Untuk NRe = 19449,4307 dan D
= 0,0006, diperoleh f = 0,006
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,52
12
1
2 v
A
A =
)174,32)(1(2
0,67)01(5,0
2
= 0,035 ft.lbf/lbm
1 elbow 90°: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 3(0,75))174,32(2
0,672
= 0,052 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v
.2
2
= 1(2))174,32(2
0,672
= 0,014 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 70 ft: Ff = 4fcgD
vL
.2.
. 2
= 4(0,006)174,32.2.2557,0
0,67.702
= 0,0458 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
v
A
A
..21
22
2
1 = 1174,3212
0,6701
22
= 0,007 ft.lbf/lbm
Total friction loss : F = 0,0755 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
02
1 1212
2
1
2
2 sWFPP
zzgvv (Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2 = 3091,822 lbf/ft2
P
= 0
Z = 20 ft
maka: 0/.5623,00 20./.174,32
/174,320
2
2
sWlbmlbfftftslbflbmft
sft
Ws = - 20,0755 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80 , maka:
Ws = - × Wp
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
–20,0755 = –0,8 × Wp
Wp = 25,0944 ft.lbf/lbm
Daya pompa: P = m × Wp
= lbm/lbf.ft 25,0944s/lbm360045359,0
3489,3704×
slbfft
hp
/.550
1
= 0,0975 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/10 hp.
LAMPIRAN E
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik Etilen glikol digunakan asumsi sebagai
berikut:
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Kapasitas maksimum adalah 70.000 ton/tahun.
Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-equipment
delivered (Timmerhaus et al, 2004).
Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah :
US$ 1 = Rp 9.930,- (Bank Indonesia, 18 Agustus 2009).
1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)
1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)
1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik
Luas tanah seluruhnya = 20.000 m2
Menurut koran di daerah Riau (koran khusus untuk Riau, biaya tanah pada lokasi
pabrik berkisar Rp 230.900,-/m2 (Riaupost.com, 2009)
Harga tanah seluruhnya =20.000 m2 Rp 230.900/m
2 = Rp 4.618.000.000 ,-
Biaya perataan tanah diperkirakan 5%
Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 4.618.000.000 = Rp 230.900.000,-
Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp 4.848.900.000,-
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya
No
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
(Rp/m2)
Jumlah (Rp)
1 Areal proses 6000 2.000.000 12.000.000.000
2 Areal produk 850 1.500.000 1.275.000.000
3 Areal bahan baku 650 400.000 260.000.000
4 Bengkel 450 250.000 112.500.000
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya .................
(lanjutan)
No
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
(Rp/m2)
Jumlah (Rp)
5 Unit Pengolahan limbah 1000 1.500.000 1.500.000.000
6 Laboratorium 200 600.000 120.000.000
7 Ruang kontrol 200 500.000 100.000.000
8 Unit Pengolahan air 800 1.000.000 800.000.000
9 Ruang boiler 350 1.200.000 420.000.000
10 Unit Pembangkit listrik 380 1.200.000 456.000.000
11 Unit pemadam kebakaran 80 250.000 20.000.000
12 Kantin 100 200.000 20.000.000
13 Perpustakaan 80 600.000 48.000.000
14 Parkir 200 250.000 50.000.000
15 Perkantoran 300 1.500.000 450.000.000
16 Daerah perluasan 1900 250.000 475.000.000
17 Pos keamanan 50 250.000 12.500.000
18 Tempat ibadah 80 300.000 24.000.000
19 Poliklinik 80 300.000 24.000.000
20 Perumahan karyawan 1000 500.000 500.000.000
21 Taman 3800 250.000 950.000.000
22 Jalan 800 500.000 400.000.000
23 Sarana olah raga 100 300.000 30.000.000
24 Gudang peralatan 400 250.000 100.000.000
25 Areal antar bangunan 150 250.000 37.500.000
TOTAL 20.000 16.100.000 20.184.500,000
Harga bangunan saja = Rp18.272.000.000,-
Harga sarana = Rp1.912.500.000,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp. 20.184.500.000,-
1.1.2 Perincian Harga Peralatan
Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) :
y
x
m
1
2yx
I
I
X
XCC
dimana: Cx = harga alat pada tahun 2009
Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia
X1 = kapasitas alat yang tersedia
X2 = kapasitas alat yang diinginkan
Ix = indeks harga pada tahun 2009
Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia
m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)
Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009 digunakan metode regresi
koefisien korelasi:
2
i
2
i
2
i
2
i
iiii
ΣYΣYnΣXΣXn
ΣYΣXYΣXnr (Montgomery, 1992)
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift
No. Tahun (Xi) Indeks (Yi) Xi.Yi
Xi²
Yi²
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
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
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, Timmerhaus et al, 2004
Data : n = 14 ∑Xi = 27937 ∑Yi = 14184
∑XiYi = 28307996 ∑Xi² = 55748511 ∑Yi² = 14436786
Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga
koefisien korelasi:
r = (14) . (28307996) – (27937)(14184)
[(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½
≈ 0,98 = 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 (2007)
X = variabel tahun ke n – 1
a, b = tetapan persamaan regresi
Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery, 1992)
2
i
2
i
iiii
ΣXΣXn
ΣYΣXYΣXnb
a 22
2
Xi)(Xin.
Xi.YiXi.XiYi.
Maka :
b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) = 53536
14. (55748511) – (27937)² 3185
= 16,8088
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228
14. (55748511) – (27937)² 3185
= -32528,8
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:
Y = a + b X
Y = 16,809X – 32528,8
Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah:
Y = 16,809(2007) – 32528,8
Y = 1206,4439
Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m)
Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus et
al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6
(Timmerhaus et al, 2004)
Contoh perhitungan harga peralatan:
a. Tangki Penyimpanan Etilen Oksida (TT-101)
Kapasitas tangki , X2 = 175,5436 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh
untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari tabel 6-4,
Timmerhaus, 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada
tahun 2002 (Iy) 1103.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Capacity, m3
Pu
rch
ase
d c
ost
, d
oll
ar
106
105
104
103
102
103 10
4 105
Capacity, gal
10-1 1 10 10
210
3
P-82Jan,2002
310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)
Carbon steel
304 Stainless stell
Mixing tank with agitator
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki
Pelarutan.(Peters et.al., 2004)
Indeks harga tahun 2007 (Ix) adalah 1206,4439. Maka estimasi harga tangki untuk (X2)
175,5436 m3 adalah :
Cx = US$ 6700
49,0
1
175,5436x
1103
1206,4439
Cx = US$ 92.205.-
Cx = Rp 915.596.958,-/unit
b. Kolom Distilasi (T-101)
Pada proses, kolom distilasi yang dipergunakan berukuran diameter 1,4766 m,
dengan tinggi kolom 10,5 m dengan banyaknya tray dalam kolom sebanyak 21 buah.
Dari Gambar LE.2, didapat bahwa untuk spesifikasi tersebut didapat harga peralatan
pada tahun 2002 (Iy= 1103) adalah US$ 22.000,-.Maka harga sekarang (2007) adalah :
Cx,kolom = US$ 22.000 x 1103
4439,1206 x (Rp 9.930)/(US$ 1)
Cx,kolom = Rp 458.058.199,- / unit
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Gambar LE.2 Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi. Harga Tidak Termasuk Trays,
Packing, atau Sambungan. (Peters et.al., 2004)
Harga tiap sieve tray adalah US$ 2.000,- untuk kolom berdiameter 1,4766 m. Maka
untuk tray sebanyak 21 piring diperoleh:
Cx,tray = 21 x US$ 2.000
86,0
1
1,4766
1103
1206,4439 x (Rp 9.930)/(US$ 1)
Cx,tray = Rp 456.173.632,-
Jadi total harga keseluruhan unit distilasi (T-101) adalah
= Rp 319.440.765,- + Rp 456.173.632,-
= Rp 695.121.725 ,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Gambar LE.3 Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi. Harga Termasuk Tanggul,
Permukaan Saluran Limpah, Saluran Uap dan Bagian Struktur Lainnya
(Peters et.al., 2004)
Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada
Tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk perkiraan peralatan
utilitas.
Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:
- Biaya transportasi = 5
- Biaya asuransi = 1
- Bea masuk = 15 (Rusjdi, 2004)
- PPn = 10 (Rusjdi, 2004)
- PPh = 10 (Rusjdi, 2004)
- 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:
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
- PPn = 10 (Rusjdi, 2004)
- PPh = 10 (Rusjdi, 2004)
- Transportasi lokal = 0,5
- Biaya tak terduga = 0,5
Total = 21
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses
No. Kode Unit Ket*)
Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp)
1 TT-101 7 I 915.596.958 6.409.178.706
2 TT-102 5 I 903.978.817 4.519.894.087
3 TT-103 11 I 2.767.988.522 30.447.873.739
4 TT-104 10 I 874.381.820 8.743.818.201
5 TT-105 1 I 269.063.366 269.063.366
6 TT-106 1 I 87.275.809 87.275.809
7 T-101 1 I 238.948.093 238.948.093
Tray 21 I 21.722.554 456.173.632
8 D-101 1 I 458.058.199 458.058.199
9 V-101 1 I 1.519.787.376 1.519.787.376
10 FG-101 1 I 1.315.716.953 1.315.716.953
11 FG-102 1 I 4.338.650.741 4.338.650.741
12 FE-101 1 I 736.703.555 736.703.555
13 R-101 1 I 8.242.362.823 8.242.362.823
14 R-102 1 I 9.170.404.249 9.170.404.249
15 E-101 1 I 268.905.895 268.905.895
16 E-102 1 I 451.678.067 451.678.067
17 E-103 1 I 201.771.663 201.771.663
18 E-104 1 I 451.678.067 451.678.067
19 E-105 1 I 520.043.284 520.043.284
20 E-106 1 I 501.633.882 501.633.882
21 E-107 1 I 188.113.553 188.113.553
22 E-108 1 I 404.578.363 404.578.363
23 E-109 1 I 673.488.780 673.488.780
24 E-110 1 I 204.245.825 204.245.825
25 E-111 1 I 113.670.708 113.670.708
26 E-112 1 I 166.643.983 166.643.983
27 JE-102 1 I 1.430.387 1.430.387
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses................. (lanjutan)
No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp)
28 JB-102 1 I 526.554.246 526.554.246
29 JB-104 1 I 419.687.657 419.687.657
30 JB-105 1 I 397.205.676 397.205.676
31 JB-106 1 I 137.522.250 137.522.250
32 P-101 1 NI 15.176.907 15.176.907
33 P-102 1 NI 11.474.953 11.474.953
34 P-103 1 NI 27.087.010 27.087.010
35 P-104 1 NI 30.408.241 30.408.241
36 P-105 1 NI 44.875.431 44.875.431
37 P-106 1 NI 60.482.921 60.482.921
38 P-107 1 NI 14.424.170 14.424.170
39 P-108 1 NI 72.987.157 72.987.157
40 P-109 1 NI 11.433.357 11.433.357
Harga Total 82.325.253.833
Import 82.057.637.958
Non import 267.615.875
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah
No.
Kode
Alat Unit Ket Harga / Unit Harga Total
1 SC 1 I 150.575.486 150.575.486
2 PU-01 1 NI 5.179.232 5.179.232
3 BS 1 NI 6.500.000 6.500.000
4 PU-02 1 NI 5.179.232 5.179.232
5 TP-01 1 I 232.775.165 232.775.165
6 PU-03 1 NI 177.881 1.600.000
7 TP-02 1 I 166.497.056 166.497.056
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah.......(lanjutan)
No.
Kode
Alat Unit Ket Harga / Unit Harga Total
8 PU-04 1 NI 179.385 1.600.000
9 TP-06 1 I 4.792.151 4.792.151
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
10 PU-19 1 N.I 5.179.232 5.179.232
11 CL 1 I 1.142.423.493 1.142.423.493
12 PU-05 1 NI 5.179.232 5.179.232
13 TF 1 I 345.355.279 345.355.279
14 PU-06 1 NI 5.179.232 5.179.232
15 CT 1 I 383.037.831 383.037.831
16 PU-16 1 NI 6.171.988 6.171.988
17 TU-01 1 I 4.235.850.085 4.235.850.085
18 PU-07 1 NI 2.954.058 2.954.058
19 TP-03 1 I 159.869.954 159.869.954
20 PU-10 1 NI 76.411 1.600.000
21 CE 1 I 119.433.942 119.433.942
22 PU-11 1 NI 2.954.058 2.954.058
23 TP-04 1 I 187.616.783 187.616.783
24 PU-12 1 NI 85.141 1.600.000
25 AE 1 I 153.803.240 153.803.240
26 PU-13 1 NI 2.954.058 2.954.058
27 DE+KU 1 I 613.323.263 613.323.263
28 PU-13 1 NI 1.395.747 1.600.000
29 PU-08 1 NI 932.377 1.600.000
30 PU-09 1 NI 12.732 1.600.000
31 TP-05 1 I 4.773.599 4.773.599
32 PU-14 1 NI 41.280 1.600.000
33 TU-02 1 I 215.411.999 215.411.999
34 PU-15 1 NI 932.377 1.600.000
35 PU-18 1 NI 4.911.841 4.911.841
Harga total 8.025.206.004
Import 7.964.963.839
Non import 60.242.165
Keterangan*)
: I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.
Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah:
= 1,43 x (Rp 82.325.253.833+ Rp 8.025.206.004,- )
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
+ 1,21 x (Rp 267.615.875+ Rp 60.242.165,- )
= Rp 129.732.320.570,-
Biaya pemasangan diperkirakan 50 dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004).
Biaya pemasangan = 0,50 Rp 129.732.320.570,-
= Rp 64.564.514.400,-
Harga peralatan + biaya pemasangan (C) :
= Rp 129.732.320.570,- + Rp 64.564.514.400,-
= Rp 193.693.543.199,-
1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol
Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 40 dari total harga
peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,4 129.732.320.570,-
= Rp 51.651.611.520,-
1.1.5 Biaya Perpipaan
Diperkirakan biaya perpipaan 60 dari total harga peralatan (Timmerhaus
et al, 2004).
Biaya perpipaan (E) = 0,6 129.732.320.570,-
= Rp77.477.417.279,-
1.1.6 Biaya Instalasi Listrik
Diperkirakan biaya instalasi listrik 20 dari total harga peralatan (Timmerhaus
et al, 2004).
Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 129.732.320.570,-
= Rp 25.825.805.760,-
1.1.7 Biaya Insulasi
Diperkirakan biaya insulasi 55 dari total harga peralatan (Timmerhaus
et al, 2004).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Biaya insulasi (G) = 0,55 129.732.320.570,-
= Rp 71.020.965.840,-
1.1.8 Biaya Inventaris Kantor
Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan (Timmerhaus
et al, 2004).
Biaya inventaris kantor (H) = 0,05 129.732.320.570,-,-
= Rp 6.456.451.440-
1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan
Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 5 dari total harga
peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I )
= 0,05 129.732.320.570,-
= Rp 6.456.451.440-
1.1.10 Sarana Transportasi
Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana
transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut .
Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi
No.
Jenis
Kendaraan
Unit
Tipe
Harga/ Unit
(Rp)
Harga Total
(Rp)
1 Mobil direktur 1 Sedan 375.000.000 375.000.000
2 Mobil manajer 5 kijang innova 210.000.000 1.050.000.000
3 Bus karyawan 5 bus 350.000.000 1.750.000.000
4 Mobil karyawan 4 L-300 150.000.000 600.000.000
5 Truk 5 truk 300.000.000 1.500.000.000
6 Mobil pemasaran 3 minibus L-300 120.000.000 360.000.000
7
Mobil pemadam
kebakaran 3 truk tangki 350.000.000 1.050.000.000
Total 6.685.000.000
Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= Rp 462.157.246.477,-
1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)
1.2.1 Pra Investasi
Diperkirakan 7 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Pra Investasi (K) = 0,07 x Rp 129.732.320.570,-
= Rp 9.039.032.016,-
1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi
Diperkirakan 30 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 Rp 129.732.320.570,-
= Rp 38.738.708.640,-
1.2.3 Biaya Legalitas
Diperkirakan 4 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Legalitas (M) = 0,04 Rp 129.732.320.570,-
= Rp 5.165.161.152,-
1.2.4 Biaya Kontraktor
Diperkirakan 30 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya Kontraktor (N) = 0,30 Rp129.732.320.570,-
= Rp 38.738.708.640,-
1.2.5 Biaya Tak Terduga
Diperkirakan 40 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) .
Biaya Tak Terduga (O) = 0,40 Rp 129.732.320.570,-
= Rp 51.651.611.520,-
Total MITTL = K + L + M + N + O
= Rp 143.333.221.967,-
Total MIT = MITL + MITTL
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= Rp 462.157.246.477,- + Rp 143.333.221.967,-
= Rp 605.490.468.444,-
2. Modal Kerja
Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari).
2.1 Persediaan Bahan Baku
2.1.1 Bahan baku proses
1. Etilen Oksida
Kebutuhan = 6371,50 kg/jam
Harga etilen oksida = US$ 0,49/lb = US$ 1,1025/kg
= Rp10.948,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 6371,50 kg/jam Rp10.948,- /kg
= Rp 150.668.777.886,-
2. Karbon dioksida
Kebutuhan = 6786,81 kg/jam = 4,2418 m3/jam
Harga = Rp.7000,-/m3 (PT. Aneka Gas Industri, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 4,2418 m3/jam x Rp. 7000,-/m
3
= Rp 64.135.369,-
3. Katalis
Kebutuhan = 383,923 kg/jam
Harga = Rp. 2.600,-/kg (www.advance-scientific.net, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 383,923 kg/jam x Rp 2.600,-/kg
= Rp 2.156.111.568,-
2.1.2 Persediaan bahan baku utilitas
1. Alum, Al2(SO4)3
Kebutuhan = 0,7849 kg/jam
Harga = Rp 1.100 ,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,7849 kg/jam Rp 1.100,- /kg
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= Rp 1.864.819,-
2. Soda abu, Na2CO3
Kebutuhan = 0,4238 kg/jam
Harga = Rp 2.500,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,4238 kg/jam Rp 2.500,-/kg
= Rp 2.288.642,-
3. Kaporit
Kebutuhan = 0,003 kg/jam
Harga = Rp 9.500,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,003 kg/jam Rp 9.500,-/kg
= Rp 60.974,-
4. H2SO4
Kebutuhan = 0,6116 kg/jam = 0,3324 L/jam
Harga = Rp 35.500-/L (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam x 0,3324 L/jam Rp 35.500-/L
= Rp 25.487.591,-
5. NaOH
Kebutuhan = 0,5861 kg/jam
Harga = Rp 3250,-/kg (PT. Bratachem 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam 0,5861 kg/jam Rp 3250,-/kg
= Rp 4.114.266,-
6. Solar
Kebutuhan = 56,9027 ltr/jam
Harga solar untuk industri = Rp.5500,-/liter (PT.Pertamina, 2009)
Harga total = 90 hari 24 jam/hari 56,9027 ltr/jam Rp. 5500,-/liter
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= Rp 553.094.244,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90
hari) adalah = Rp 586.910.536,-
2.2 Kas
2.2.1 Gaji Pegawai
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
Dewan Komisaris 3 20.000.000 20.000.000
Direktur 1 10.000.000 30.000.000
Staf Ahli 2 7.000.000 14.000.000
Sekretaris 2 2.000.000 4.000.000
Manajer Teknik dan Produksi 1 9.000.000 9.000.000
Manajer R&D 1 9.000.000 9.000.000
Manajer Umum dan Keuangan 1 9.000.000 9.000.000
Kepala Bagian Keuangan dan
Adm 1
5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Umum dan
Personalia 1
5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Teknik 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian Produksi 1 5.000.000 5.000.000
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Kepala Bagian R&D 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Bagian QC/QA 1 5.000.000 5.000.000
Kepala Seksi Proses 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Utilitas 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Mesin/Instrumentasi 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Listrik 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Keuangan 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Pemasaran 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Administrasi 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Humas 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Personalia 1 4.000.000 4.000.000
Kepala Seksi Keamanan 1 3.000.000 3.000.000
Karyawan Proses 36 2.500.000 90.000.000
Karyawan Laboratorium QC/QA
dan R&D 10
2.000.000 20.000.000
Karyawan Utilitas 10 2.500.000 25.000.000
Karyawan Unit Pembangkit Listrik 7 2.300.000 16.100.000
Karyawan Instrumentasi Pabrik 7 2.300.000 16.100.000
Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 2.300.000 23.000.000
Karyawan Bag. Keuangan 3 2.000.000 6.000.000
Karyawan Bag. Administrasi 3 2.000.000 6.000.000
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai...........................(lanjutan)
Jabatan Jumlah
Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
Karyawan Bag. Personalia 4 2.000.000 8.000.000
Karyawan Bag. Humas 4 2.000.000 8.000.000
Karyawan Penjualan/ Pemasaran 5 2.000.000 10.000.000
Petugas Keamanan 10 1.200.000 12.000.000
Karyawan Gudang / Logistik 10 1.200.000 12.000.000
Dokter 1 3.500.000 3.500.000
Perawat 2 2.000.000 4.000.000
Petugas Kebersihan 10 1.000.000 10.000.000
Supir 6 1.200.000 7.200.000
Total 166 464.900.000
Total gaji pegawai selama 1 bulan beserta lembur = Rp 470.900.000,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp1.412.700.000,-
2.2.2 Biaya Administrasi Umum
Diperkirakan 20 dari gaji pegawai = 0,2 Rp 1.412.700.000,-
= Rp 282.540.000,-
2.2.3. Biaya Pemasaran
Diperkirakan 20 dari gaji pegawai = 0,2 Rp 1.412.700.000,-
= Rp 282.540.000,-
2.2.4 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 Etilen Glikol
Nilai Perolehan Objek Pajak
Tanah Rp 4.618.000.000,-
Bangunan Rp 18.272.000.000,-
Total NJOP Rp 22.890.000.000,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. 30.000.000,- )
Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 22.860.000.000,-
Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp 1.143.000.000,-
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas
No. Jenis Biaya Jumlah (Rp)
1. Gaji Pegawai Rp 1.412.700.000,-
2. Administrasi Umum Rp 282.540.000,-
3. Pemasaran Rp 282.540.000,-
4. Pajak Bumi dan Bangunan Rp 1.143.000.000,-
Total Rp 3.120.780.000,-
2.3 Biaya Start – Up
Diperkirakan 12 dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).
= 0,12 Rp 620.300.257.735 ,-
= Rp 49.624.020.619,-
2.4 Piutang Dagang
HPT12
IPPD
dimana: PD = piutang dagang
IP = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)
HPT = hasil penjualan tahunan
Penjualan :
1. Harga jual Etilen glikol = US$ 0,8/lb = US$ 1,8/kg
= Rp17.874,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Produksi etilen glikol = 8838,3838 kg/jam
Hasil penjualan etilen glikol tahunan
= 8838,3838 kg/jam 24jam/hari 330hari/tahun Rp17.874,- /kg
= Rp 1.251.180.000.000,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
2. Harga jual Dietilen glikol = US$ 0,55/lb = US$ 1,238/kg
= Rp12.228,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Produksi etilen glikol = 63,4625 kg/jam
Hasil penjualan etilen glikol tahunan
= 63,4625 kg/jam 24jam/hari 330hari/tahun Rp12.228,- /kg
= Rp 6.176.420.157,-
3. Harga jual Etilen karbonat = US$ 0,5/lb = US$ 1,125/kg
= Rp11.171,- /kg (ICIS Pricing, 2009)
Produksi etilen glikol = 7,9306 kg/jam
Hasil penjualan etilen glikol tahunan
= 7,9306 kg/jam 24jam/hari 330hari/tahun Rp11.171,- /kg
= Rp 701.671.021,-
Hasil penjualan total tahunan = Rp 1.258.058.091.178,-
Piutang Dagang = 12
1 Rp 1.258.058.091.178,-
= Rp 104.838.174.265,-
Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja
No.
Jumlah (Rp)
1. Bahan baku proses dan utilitas Rp 153.475.935.359
2. Kas Rp 3.120.780.000,-
3. Start up Rp 49.624.020.619
4. Piutang Dagang Rp 104.838.174.265
Total Rp 311.058.910.243
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 605.490.468.444 ,- + Rp 311.058.910.243
= Rp 915.364.595.544,-
Modal ini berasal dari:
- Modal sendiri = 60 dari total modal investasi
= 0,6 Rp 931.359.167.977,-
= Rp 558.815.500.786,-
- Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi
= 0,4 Rp 931.359.167.977,-
= Rp 372.543.667.191,-
3. Biaya Produksi Total
3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)
3.1.1 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 470.900.000 ,-
= Rp 6.592.600.000 ,-
3.1.2 Bunga Pinjaman Bank
Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2007).
Bunga bank (Q) = 0,15 Rp 372.543.667.191,-
= Rp 55.881.550.079,-
3.1.3 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
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
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 di
bawah ini.
Tabel LE.9 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.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Komponen Biaya (Rp) Umur
(tahun) Depresiasi (Rp)
Bangunan 18.272.000.000 20 913.600.000
Peralatan proses dan utilitas 193.693.543.199 17 11.393.737.835
Instrumentrasi dan pengendalian proses 52.979.843.743 5 10.595.968.749
Perpipaan 79.469.765.615 5 15.893.953.123
Instalasi listrik 26.489.921.872 5 5.297.984.374
Insulasi 72.847.285.147 5 14.569.457.029
Inventaris kantor 6.622.480.468 4 1.655.620.117
Perlengkapan keamanan dan kebakaran 6.622.480.468 5 1.324.496.094
Sarana transportasi 6.685.000.000 10 668.500.000
TOTAL 61.076.401.063
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 143.333.221.967,-
= Rp 35.833.305.492,-
Total biaya depresiasi dan amortisasi (R)
= Rp 61.076.401.063,- + Rp 35.833.305.492,-
= Rp 96.909.706.555,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3.1.4 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 193.693.543.199,-
= Rp 19.369.354.320,-
2. Perawatan bangunan
Diperkirakan 10 dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan bangunan = 0,1 Rp 18.272.000.000 ,-
= Rp 1.827.200.000,-
3. Perawatan kendaraan
Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan kenderaan = 0,1 Rp 6.685.000.000,-
= Rp 668.500.000,-
4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol
Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al,
2004).
Perawatan instrumen = 0,1 Rp 52.979.843.743,-
= Rp 5.165.161.152,-
5. Perawatan perpipaan
Diperkirakan 10 dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan perpipaan = 0,1 Rp 79.469.765.615,-
= Rp 7.747.741.728,-
6. Perawatan instalasi listrik
Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004).
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Perawatan listrik = 0.1 Rp 26.489.921.872,-
= Rp 2.582.580.576,-
7. Perawatan insulasi
Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan insulasi = 0,1 Rp 72.847.285.147,-
= Rp 7.102.096.584,-
8. Perawatan inventaris kantor
Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).
Perawatan inventaris kantor = 0,1 Rp 6.622.480.468,-
= Rp 645.645.144,-
9. Perawatan perlengkapan kebakaran
Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al,
2004).
Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 Rp 6.622.480.468,-
= Rp 645.645.144,-
Total biaya perawatan (S) = Rp 45.753.924.648,-
3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)
Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 dari modal investasi tetap
(Timmerhaus et al, 2004).
Plant Overhead Cost (T) = 0,2 x Rp 605.490.468.444,-
= Rp 121.098.093.689,-
3.1.6 Biaya Administrasi Umum
Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 282.540.000,-
Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = 4 Rp 282.540.000,-
= Rp 1.130.160.000,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi
Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 282.540.000,-
Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 Rp 282.540.000,-
= Rp 1.130.160.000,-
Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga :
Biaya distribusi = 0,5 x Rp 1.130.160.000,- = Rp 565.080.000 ,-
Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 1.695.240.000 ,-
3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan
Diperkirakan 5 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp121.098.093.689,-
= Rp 6.054.904.684,-
3.1.9 Hak Paten dan Royalti
Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004).
Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 605.490.468.444,-
= Rp 6.054.904.684,-
3.1.10 Biaya Asuransi
1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung
(Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2009).
= 0,0031 Rp 462.157.246.477,-
= Rp 1.432.687.464,-
2. Biaya asuransi karyawan.
Premi asuransi = Rp 351.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance,
2009)
Maka biaya asuransi karyawan = 166 orang x Rp 351.000,-/orang
= Rp 58.266.000,-
Total biaya asuransi (Y) = Rp 1.490.953.464,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan
Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 1.143.000.000 ,-
Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z
= Rp 342.845.363.457,-
3.2 Biaya Variabel
3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun
Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah
Rp 153.475.935.359,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun
= Rp 153.475.935.359,- x 90
330
= Rp 562.745.096.317,-
Biaya Variabel Tambahan
1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan
Diperkirakan 10 dari biaya variabel bahan baku
Biaya perawatan lingkungan = 0,1 Rp 562.745.096.317,-
= Rp56.274.509.632,-
2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi
Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku
Biaya variabel pemasaran = 0,01 Rp 562.745.096.317,-
= Rp 5.627.450.963 ,-
Total biaya variabel tambahan = Rp 61.901.960.595,-
3.2.2 Biaya Variabel Lainnya
Diperkirakan 5 dari biaya variabel tambahan
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
= 0,05 Rp 61.901.960.595,-
= Rp 3.095.098.030,-
Total biaya variabel = Rp 627.742.154.942,-
Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 350.661.439.928,- + Rp 627.742.154.942,-
= Rp 970.587.518.399,-
4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan
4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)
Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi
= Rp 1.258.058.091.178,- – Rp 970.587.518.399,-
= Rp 287.470.572.779,-
Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan
= 0,005 x Rp287.470.572.779,-
= Rp 1.437.352.864,-
Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal
6 ayat 1 sehingga :
Laba sebelum pajak (bruto) = 287.470.572.779,- + Rp 1.437.352.864,-
= Rp 286.033.219.915,-
4.2 Pajak Penghasilan
Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan
Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan
adalah (Rusjdi, 2004):
Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 .
Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan
pajak sebesar 15 .
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 .
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:
- 10 Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000,-
- 15 (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000) = Rp 7.500.000,-
- 30 (Rp278.377.128.266,- – Rp 100.000.000) = Rp 85.779.965.975,-
Total PPh = Rp 85.792.465.975,-
Laba setelah pajak
Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh
= Rp 286.033.219915,- – Rp85.792.465.975,-
= Rp 200.240.753.941
5 Analisa Aspek Ekonomi
5.1 Profit Margin (PM)
PM = penjualantotal
pajaksebelumLaba 100
PM = 100%x 091.178,-1.258.058. Rp
9915,-286.033.21 Rp
= 22,74 %
5.2 Break Even Point (BEP)
BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal
TetapBiaya 100
BEP = 100%x 4.942,-627.742.15 Rp - 091.178,-1.258.058. Rp
3.457,-342.845.36 Rp
= 54,39 %
Kapasitas produksi pada titik BEP = 54,39 % 70.000 ton/tahun
= 38.074,8353 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP = 54,39 % x Rp 1.258.058.091.178,-
= Rp 684.290.779.788,-
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
5.3 Return on Investment (ROI)
ROI = investasi modal Total
pajak setelah Laba 100
ROI = 100%x 5.544,-915.364.59 Rp
3.941,-200.240.75 Rp
= 21,88 %
5.4 Pay Out Time (POT)
POT = tahun1x 0,2188
1
POT = 4,57 tahun
5.5 Return on Network (RON)
RON = sendiriModal
pajaksetelahLaba 100
RON = 100%x 0.786,-558.815.50 Rp
3.941,-200.240.75 Rp
RON = 36,46 %
5.6 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.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Dari Tabel LE.12, diperoleh nilai IRR = 36,77
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
R-101
FG-101
JB-101
8
918
T-101
E-107
E-102
E-101
JB-102
15
16
E-106
F-101
TT-104
P-5484
E-104
17
20
21
22
25
23
30
31
2
7
4
1210
13
E-103
P-102
R-102
E-105
P-103
P-106
P-105
1
F-101
TT-105
F-101
TT-106
35
D-101
11
5
V-101
FE-101
P-104
28
FG-102
E-108
E-110
3233
P-107
P-108E-111
34
27
E-112
36
PC
FC
LC
TI
PICA
FC
PC
FC
26
FC
TI
PICA
FC
LC
FC
TC
JB-103
PC
TI
FC
FC
LI
TT-101
PI
PC TC
3
TT-102
PI
PC TC
PC TC
6
PC
PC FC
PC TC
PC
FC
PC
FC
PC TC
PC TC
29
TC
PC
E-109
TC
FC
PC TC
PC TC
LILI
JB-104
FC
PC
Kondensat
Air Pendingin K
eluar
Air Pendingin M
asuk
Steam
P-101
FC
TIFC
TIFC
JE-101 PCFC
Gas Buang
V-101
F-101
TT-103LI
14
19
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.
Lady Marissa Febriana : Pembuatan Etilen Glikol Dari Etilen Oksida Dengan Proses Karbonasi Dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun, 2010.