Download - Tangki Penyimpanan Benzena
Tangki Penyimpanan Benzena
Benzena, juga dikenal dengan nama C6H6, PhH, dan benzol, adalah senyawa
kimia organik yang merupakan cairan tak berwarna dan mudah terbakar serta
mempunyai bau yang manis. Benzena adalah sejenis karsinogen. Benzena adalah
salah satu komponen dalam bensin dan merupakan pelarut yang penting dalam
dunia industri. Benzena juga adalah bahan dasar dalam produksi obat-obatan,
plastik, bensin, karet buatan, dan pewarna. Selain itu, benzena adalah kandungan
alami dalam minyak bumi, namun biasanya diperoleh dari senyawa lainnya yang
terdapat dalam minyak bumi.
Data diambil dari Wikipedia.
Storage Tank C6H6 (BENZENA)
Suhu Desain : 60 oC (satisfactory pd 60C_diambil dari Depertement of army_engeenering and design)
Suhu Fluida : 35 oC
Tekanan Desain : 1 Atm
Tipe Tangki : Silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom) dan
Atap (head) berbentuk conical roof
Bahan : Carbon Steel SA-285 Grade A ( B and Y )
Pertimbangan : Mempunyai allowable stress cukup besar
Harganya relatif murah
Tahan terhadap korosi
Korosi Allow : 0,02 in per tahun (table 23-4.Perrys ed’4 1963)
Siang hari, diperkirakan temperatur dinding tangki mencapai 50 oC.
Perancangan akan dilakukan pada temperatur tersebut ditambah 10 oC menjadi 60
oC dengan tujuan untuk menjaga temperatur fluida di dalam tangki. Yaitu untuk
menghindari adanya transfer panas dari dinding tangki ke fluida.
Apabila dinding tangki tidak dirancang sesuai kondisi tersebut, maka akan
terjadi transfer panas dari dinding tangki ke fluida yang menyebabkan tekanan
uap fluida semakin besar . Semakin tinggi tekanan uap, maka perancangan
dinding tangki akan semakin tebal. Dimana semakin tebal dinding tangki, maka
transfer panas dari dinding ke fluida akan semakin kecil, sehingga dapat
diabaikan.
Massa Benzena : 4000 ton = 4000000 kg
Massa Jenis : 0,8786 gr/ml = 54,85 lb/ft3 = 878,6 kg/m3 Volume : 878,6 kg/m3
4000000 kg
: 4552,7 m3 = 160,777,1 ft
1. Design Shall • Menentukan hs/d dari tangki.
Terlihat bahwa rasio Hs/D yang memberikan luas tangki yang paling kecil yaitu
pada hs/d=0,7. Sehingga
Diameter : 67 ft
Tinggi : 48,3 ft = 48 ft
• Menentukan jumlah plate dab tebal shell tiap plate
Dari appendix E untuk D = 67 ft dipakai diameter D = 70 ft dan H = 48 ft terdapat
6 buah course. Direncanakan menggunakan lebar plate komersial 8 ft sehingga
untuk tinggi 48 ft dipakai plate dengan ketebalan yang berbeda.
h/d volume (ft3) (1/4πd2)0,9h luas dasar tangki (ft2) luas selimut luas tutup atas (ft2) luas total (ft2)diameter ( ft) tinggi ( h) 1/4πd2 πdh πd2/6
h=0,5d 77,16 38,6 4676 9356,8 3117,33 17150,13h=0,6d 72,6 43,56 4139,6 9935,14 2759,7 16834,3h=0,7d 67 48,3 3525,65 10166,5 2350,4 16042,55h=0,8d 65,96 52,7 3417 10920,4 2278 16615,4
h=d 61,24 61,24 2945,5 11782 1963,6 16691,1
158001600016200164001660016800170001720017400
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
luas
tota
l (ft
2 )
h/d
Rasio h/d optimum
luas total vs h/d
Material yang dipilih adalah Carbon Steel SA-285 Grade A ( tabel 13.1, hal 251
Brownell ).
F = 11.250 psi
E = 85 %
C = 0,02 in per tahun (table 23-4.Perrys ed’4 1963)
Untuk rumus ketebalan dinding shall
Ts = 𝜌𝜌(𝐻𝐻−1)𝑥𝑥𝑥𝑥
2 𝑥𝑥 144 𝑥𝑥 𝐹𝐹 𝑥𝑥 𝐸𝐸+C
Ts = 62,37(𝐻𝐻−1)𝑥𝑥12 𝑥𝑥 70
2 𝑥𝑥 144 𝑥𝑥 11250 𝑥𝑥 0,85+0,02
Ts = 0,019023(H-1) + 0,02
Masaa jenis benzena lebih kecil dari massa jenis air. Maka yang dipakai adalah
massa jenis air pada 600C = 62,37 lb/ft3Direncanakan menggunakan shell plate
dengan 96 in butt welded course (app.E brownell and young). Untuk ukuran
standart D=67 ft dan H=48 ft digunakan 6 course dengan ketebalan yang berbeda.
Course 1
Ts = 0,019023(H-1) + 0,02
Ts = 0,019023(48-1) + 0,02
= 0,914 in
Dari ketentuan seperti pada halaman 348, Brownell and young dipilih tebal shell
standart 1 in. Direncanakan menggunakan 10 plate untuk tiap course dan
allowance untuk vertical welded joint (jarak sambung antar plate) = 5/32 in, lebar
= 8 ft.
L = πd- weld length 12n
( Brownell and young , hal 55)
Dimana : L = panjang tiap plate, ft
Sehingga
L = π(70 x 12) + 1) - (10 x 5/32) 12 x 10
L = 22 ft
Jadi course 1
Panjang plate : 22 ft
Lebar plate : 8 ft
Tebal Plate : 1 in
Course 2
Ts = 0,018208(H-1) + 0,02
= 0,018208(40-1) + 0,02
= 0,73 in
Dipilih tebal shall standart = 0,73 in
L = π(70 x 12) + 0,73) - (10 x 5/32) 12 x 10
L = 21,98 ft
Jadi course 2
Panjang plate : 21,98 ft
Lebar plate : 8 ft
Tebal Plate : 0,73 in
Course 3
Ts = 0,018208(H-1) + 0,02
= 0,018208(32-1) + 0,02
= 0,584 in
Dipilih tebal shall standart = 0,61 in
L = π(70 x 12) + 0,61) - (10 x 5/32) 12 x 10
L = 21,98 ft Jadi course 3
Panjang plate : 21,98 ft
Lebar plate : 8 ft
Tebal Plate : 0,61 in
Course 4
Ts = 0,018208(H-1) + 0,02
= 0,018208(24-1) + 0,02
= 0,438 in
Dipilih tebal shall standart = 1/2 in
L = π(70 x 12) + 0,5) - (10 x 5/32) 12 x 10
L = 21,98 ft Jadi course 4
Panjang plate : 21,98 ft
Lebar plate : 8 ft
Tebal Plate : 0,438 in
Course 5
Ts = 0,018208(H-1) + 0,02
= 0,018208(16-1) + 0,02
= 0,293 in
Dipilih tebal shall standart = 3/8 in
L = π(70 x 12) + 0,375) - (10 x 5/32) 12 x 10
L = 21,98 ft Jadi course 5
Panjang plate : 21,98 ft
Lebar plate : 8 ft
Tebal Plate : 0,375 in
Course 6
Ts = 0,018208(H-1) + 0,02
= 0,018208(8-1) + 0,02
= 0,147 in
Dipilih tebal shall standart = 1/4 in
L = π(70 x 12) + 0,25) - (10 x 5/32) 12 x 10
L = 21,97 ft Jadi course 6
Panjang plate : 21,97 ft
Lebar plate : 8 ft
Tebal Plate : 0,147 in
2. Desain Atap Menentukan Top Angle untuk Conical Roof
Bentuk atap yang digunakan adalah conical roof.Top angel untuk conical roof untuk diamemer lebih dari 60 ft adalah 3 x 3 x 3/8 ( hal 53, brownell and young )
Bila digunakan 10 plate tiap angel, maka panjang tiap section :
L = π(70 x 12) + 0,375) - (10 x 5/32) 12 x 10
L = 21,98 ft
Menentukan Tinggi Head dan Tebal Head Tangki Menentukan Tinggi Head Tangki
αD/2
h
90
Sudut θ adalah sudut cone roof terhadap garis horisontal
Sin θ = D/(430. ts)
= 70/(430 x 3/8 )
θ = 11,56
Tinggi head dihitung dengan persamaan :
tan θ = h/(0,5D)
tan 11,56 = h/0,5 x 70
h = 0,5 x 70 x tan 11,56
= 7,16 ft
Menentukan Tebal Head tangki
Tekanan penyimpanan = 1 atm = 14,7 psi
Faktor keamanan 10 %
Sehingga tekanan tangki menjadi :
P = 1,1 x 14,7 psi
= 16,17 psi
tebal head tangki (Th) dapat dihitung dengan persamaan :
Th = 125,00,6P) - (f.E cos 2
P.D+
θ (Pers. 6-154, Brownell)
= 125,016,17)) x (0,6-0,85) x ((11250 11,56 cos x 2
12 x 70 x 16,17+
= 0,85 in
Digunakan Th standar = 7/8 in
Menentukan Tinggi Total Tangki Untuk mengetahui tinggi tangki total digunakan persamaan:
Htotal = Hshell + Hhead
= 70 + 16,17
= 86,17 ft
3. Desain Lantai Untuk memudahkan pengelasan dan memperhitungkan terjadinya korosi,
maka pada lantai (bottom) dipakai plat dengan tebal minimal ½ in. Tegangan yang
bekerja pada plat yang digunakan pada lantai harus diperiksa agar diketahui
apakah plat yang digunakan memenuhi persyaratan atau tidak (Brownell and
Young, 1959).
• Compressive stress yang dihasilkan oleh Benzen.
Tegangan kerja pada bottom :
S1 = 2
41
iDwπ
(Brownell and Young,1959.hal.156)
Keterangan :
S1 = Compressive stress (psi)
w = Jumlah benzen (lbm) (8.000.000 lbm)
Di = Diameter dalam shell (in) (840 in)
π = konstanta (= 3,14)
S1 = 2)in 840)(14,3(4
1lb8000000
= 14,443 psi
• Compressive stress yang dihasilkan oleh berat shell.
S2 144
ρX s= (Brownell and Young,1959.hal.156)
Keterangan :
S2 = Compressive stress (psi)
X = Tinggi tangki = 45,7634 ft
sρ = Densitas shell = 490 lbm/ft3 untuk material steel
π = konstanta (= 3,14)
S2 = 144
490 86,17 ×
= 293,21 psi
Tegangan total yang bekerja pada lantai :
St = S1 + S2
= 14,443psi + 293,21 psi
= 307,66 psi
• Batas tegangan lantai yang diizinkan :
St < tegangan bahan plat (f) x efisiensi pengelasan (E)
307,66 psi < (11.250 psi) x (0,85)
307,66 psi < 9.562,5 psi (memenuhi)