lampiran a perhitungan neraca massarepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28841/1/appendix.pdf ·...

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Benzoat dari Toluena dengan proses

oksidasi menggunakan mangan asetat sebagai katalisator dilaksanakan untuk

kapasitas produksi sebesar 6.000 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut:

1 tahun operasi = 330 hari kerja

1 hari kerja = 24 jam

Basis = 1 jam operasi

Kemurnian = 99,9%

Maka kapasitas asam benzoat dalam bentuk kristal adalah:

=6.000 ton 1.000 kg 1 tahun 1 harix x x1 tahun 1 ton 330 hari 24 jam

= 757,576 Kg/Jam

Bahan Baku dan Berat Molekul Bahan Baku yang digunakan antara lain

(Kirk, Othmer 1989) :

− Toluena (C7H8) = 92,14 gr / mol

− Oksigen (O2) = 32 gr / mol

− Mangan Asetat MnCH3COO.4H2O = 249,09 gr / mol

− Asam Benzoat (C6H5-COOH) = 122,12 gr / mol

Misal : N = Laju alir mol (kmol/jam)

F = Laju alir massa (kg/jam)

x = fraksi mol cair

y = fraksi mol uap

P = Tekanan (kPa)

T = Temperatur (K)

Vd = vapour destilat

Vb = vapor reboiler

LA-1

Ld = liquid destilat

Universitas Sumatera Utara

Lb = liquid reboiler

AsBen = Asam Benzoat

MnAs = Mangan Asetat

Benz = Benzaldehide

BenAl = Benzil Alkohol

Oks = Oksigen

Tol = Toluena

Perhitungan Neraca Massa dengan Cara Perhitungan Alur Mundur.

LA.1. Drum Dryer (DE-201)

Fungsi : mengurangi kandungan air dengan cara diuapkan dalam produk sehingga

didapatkan produk asam benzoat dalam fasa padat yang murni.

H2O (g)

AsBenz (s)

H2O (l)

Drum Dryer ( DE-201 )

(34) (37)

(34a)

AsBenz (s)

H2O (l)

Diinginkan produk yang keluar dari drum drier dengan komposisi:

Neraca Massa Total F37 = 757,576 kg/jam

Dengan Komposisi : Asam Benzoat :

37AsBenF 756,818 kg/jam=

37AsBenN 6,197 kmol/jam=

Air :

37AirF 0,758 kg/jam=

2

37H ON 0,042 kmol/jam=

Sehingga, kemurnian asam benzoat yang dihasilkan adalah 99,9%.

Neraca Massa Total : Neraca Masuk = Neraca Keluar

F34 = F34a + F37

Neraca Massa Komponen

Produk terdiri dari : 99,9 % Asam Benzoat dalam keadaan kristal dan 0,1%

berupa air.


Digunakan drum drier (DE-201) dengan efisiensi alat = 70%

Neraca Massa Air

2 2

37 34H O H OF (1-0,7) x F=

0,758 = 0,3 x 2

34H OF

2

34H OF 2,525 kg jam=

2

34H ON 0,140 kmol jam=

Sehingga, air yang teruapkan akibat proses pengeringan sebesar :

2

34aH OF = 2,525 - 0,758 = 1,768kg jam

2

34aH ON = 0,098 kmol jam

Neraca Massa Asam Benzoat

Diasumsikan bahwa tidak ada asam benzoat dalam bentuk padat yang ikut menguap

bersama dengan air pada alat drum dryer (DE-201) sehingga:

34 37AsBen AsBenF = F = 756,818 kg/jam

34AsBenN = 6,197 kmol jam

Tabel LA.1 Neraca massa pada drum dryer (DE-201)

KOMPONEN BM

Alur Masuk Alur Keluar

Alur 34 Alur 34a Alur 37

N F N F N F

AsBen 122,120 6,197 756,818 - - 6,197 756,818

H2O 18,010 0,140 2,525 0,098 1,768 0,042 0,758

Total 6,338 759,343 0,098 1,768 6,239 757,576

6,338 759,343 6,338 759,343


LA.2. Crystallizer (CR-201)

Fungsi : Membentuk kristal – kristal asam benzoat dari larutan induk (mother liquor)

asam benzoat yang telah dimurnikan melalui proses pendinginan.

SAsBen (aq)

H2O (l)

CF

AsBen (aq)

H2O (l)

crystallizer

(CR-201)

(26a)

AsBen (aq)

H2O (l)

(28) (34)

Neraca massa total : (Geankoplis, 2003) F = S + C + W

Asumsi bahwa tidak ada asam benzoat dan air yang hilang sehingga W = 0

Dengan F : Feed (kg/jam) ; S : Mother Liquor (kg/jam) ; C : Kristal yang terbentuk

(kg/jam).

Digunakan operasi pada crystallizer (CR-201) dengan suhu operasi yaitu:

28oC, dimana kelarutan asam benzoat pada suhu tersebut adalah 0,38 kg/100 kg air.

(Kirk Othmer, 1998).

Neraca massa komponen

Alur 28

0,89 F = 756,818 kg/jam.

F = 852,425 kg/jam.

Sehingga S = F – C = 852,425 kg/jam - 756,818 kg/jam = 93,539 kg/jam.

Asumsi bahwa komposisi air yang terdapat pada mother liquor (S) adalah sebesar

90% dari total komposisi pada mother liquor (S) tersebut. Sehingga:

26a -1 -1air

93,539F = kg.jam = 935,39 kg.jam(1-0,9)

Mother liquor yang tidak membentuk asam benzoat dalam bentuk kristal

dengan sejumlah air yang ikut dalam campuran, kemudian dialirkan ke dalam mixer

(M-102) untuk dilakukan homogenasi dengan asam benzoat.


LA-5

Komposisi Mother Liquor :

F26aair =935,39 kg/jam.

26aAsBenF = 93,539 kg/jam

Feed yang masuk ke dalam crystallizer (CR-201) : 28 26 34AsBen AsBen AsBenF = F + F

28AsBenF = 93,539 kg/jam + 756,818 kg/jam = 850,358 kg/jam

28AirF = 937,919 kg/jam

Tabel LA.2 Neraca Massa Crystallizer (CR-201)

KOMPONEN BM


Alur 28 Alur 26a Alur 34

N F N F N F

Asam Benzoat 122,120 6,963 850,358 0,766 93,539 6,197 756,818

Air (H2O) 18,010 52,078 937,919 51,937 935,393 0,140 2,525

Total 59,041 1.788,276 52,703 1.028,933 6,338 759,343

59,041 1.788,276 59,041 1.788,276


LA.3. Mixer (M-102)

Fungsi : Menghomogenkan antara air dan asam benzoat untuk kemudian dapat

dilakukan kristalisasi sebelum masuk ke dalam kristaliser (CR-201).

Mixer

(M-102)

Diketahui:

Neraca Massa Keluar (Alur 28)

28AsBenF = 850,358 kg/jam

28

AirF = 937,919 kg/jam

F28 = 1788,276 kg/jam.

Pada alur 25 keluaran kolom destilasi diketahui:

25

AsBenF = 850,358 kg/jam

25AirF = 2,067 kg/jam

Sehingga, air yang dibutuhkan untuk pelarutan asam benzoat adalah:

26

AirF = 937,919 kg/jam - 2,067 kg/jam

= 935,851 kg/jam.

Tabel LA.3 Neraca Massa Mixer II (M-201)

Komponen BM

ALUR MASUK ALUR KELUAR

Alur 25 Alur 26 Alur 28

%WT N F %WT N F %WT N F

AsBen 122,120 0,998 6,963 850,358 - - - 0,476 6,963 850,358

H2O 18,010 0,002 0,115 2,067 1,000 51,963 935,851 0,524 52,078 937,919

Total 1,000 7,078 852,425 1,000 51,963 935,851 1,000 59,041 1788,276

59,041 1788,276 59,041 1788,276


LA.4. Kolom Destilasi I (T-201)

J-206

24

D-201

J-203 J-205

V-201 LC

RB-201

21 25

22

23F

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

J-204

27

B, Xb

D, Xd

19

20E-203

Vb, Xb

=

=

Fungsi: Memisahkan produk asam benzoat dari campuran by-product yang masih

kotor mengandung by-product sehingga didapatkan asam benzoat yang

benar – benar murni.

Data komposisi bottom adalah sebagai berikut:

AsBen : 850,358 kg/jam 25 28AsBen AsBenF F=

6,963 kmol/jam 25 28AsBen AsBenN =N

Air: 2,067 kg/jam 2 2

25 28H O H OF = F =

0,114 kmol/jam

2 2

25 28H O H ON = N =

Total : 7,078 kmol/jam 25N =

852,425 kg/jam 25F =

Dari data diatas didapatkan perhitungan untuk menentukan nilai Z.

Maka : Z25AsBen = 850,357

852,425 = 0,997

Z25H2O = 2,067

852,424 = 0,0024


Data Freepatentsonline, 1964 25

19

N 2=N 3

X19As = 0,656 Ben

X19Ben = 0,2197 Al

X19Be = 0,1095 nz

X = 0,0148 2

19H O

Tabel LA. 4 Derajat Kebebasan Kolom Destilasi T-201

Keterangan

Jumlah variabel

Jumlah neraca TTSL

Spesifikasi:

Komposisi

Laju alir

Hubungan pembantu:

Rasio laju alir

10

5

4

0

-

1

N19AsBen , N19

Benz , N19BenAl,

N19H2O, N27

AsBen, N27Benz,

N27BenAl, N27

H2O, N25AsBen,

N25H2O,

AsBen, BenAl, Benz, H2O

N25/ N19

Jumlah 0

25

19

N 2=N 3

Neraca Massa Total : Alur Masuk = Alur Keluar

N19 = N27 + N25

Diketahui : N25 = 7,078 kmol /jam

Maka Persamaan diatas menjadi:

N19 = N27 + 6,402

N19 – N27 = 7,078 Kmol / Jam


N19 = 25 2N /3

N19 = 10,617 kmol /jam

N27 = 10,617 – 7,078

N27 = 3,582 kmol/jam

Feed terdiri dari:

Asam Benzoat: 65,6% ; Benzil Alkohol 21,97% ; Benzaldehide: 10,95% ; Air:

1,48%

XF = 65,6/122,12

65,6/122,12 21,97/108,12 + 10,95/106,12+1,48/18,01+= 58,026 % = 0,58026

Bottom terdiri dari:

Asam Benzoat: 98,378% ; Air: 1,622%

XW = 98,378/122,12 98,378/122,12+1,622/18,01

= 89,95 % = 0,8995

Destilat terdiri dari:

Asam Benzoat: 0,043%; Benzil Alkohol: 65,91% ; Benzaldehide: 32,85%; Air:

1,196%

XD =0,043/122,12

0,043/122,12 65,91/108,12 + 32,85/106,12+1,196/18,01+=0,03597%= 0,00036

Neraca Massa Total:

F = D + W

D = F - W

F.XF = D.XD + W.XW

F (0,58026) = (F – 7,078).(0,00036) + 7,078 x (0,8995)

F = 10,974 kmol/jam

D = F-W = 10,974 – 7,078

D = 3,896 kmol/jam.

W= 7,078 kmol/jam.


LA-10

Alur 19 (Feed = F)

Total : N19 = 10,617 kmol/jam

Asam Benzoat : X 19 N19 = 0,656 x 10,617 = 6,965 kmol/jam AsBen

Benzil Alkohol: X19Ben N19 = 0,2197 x 10,617 = 2,333 kmol/jam Al

Benzaldehide : X19 N19 = 0,1095 x 10,617 = 1,163 kmol/jam Benz

H2O : X N19 = 0,0148 x 10,617 = 0,157 kmol/jam 2

19H O

Alur 25 (Bottom = B)


Asam Benzoat : X N25 = 0,984 x 7,078 = 6,963 kmol/jam 25AsBen

Benzil Alkohol: X N25 = 0 x 7,078 = 0 kmol/jam 25BenAl

Benzaldehide : X N25 = 0 x 7,078 = 0 kmol/jam 25Benz

H2O : X N25 = 0,0162 x 7,078 = 0,115 kmol/jam 2

25H O

Alur 27 (Destilat = D)

Total : N27 = N19 – N25 = 3,539 kmol/jam

Asam Benzoat : N = N19 - N 25As = 6,965 - 6,963 = 0,0015 kmol/jam 27

AsBen AsBen Ben

X 27As = Ben

27AsBen

27

NN

= 0,00153,539

= 0,00043

Benzil Alkohol: N = N19 - N = 2,333 – 0 = 2,333 kmol/jam 27AsBen BenAl

25BenAl

X 27Ben = Al

27BenAl

27

NN

= 2,3333,539

= 0,65910

Benzaldehide : N = N19 - N = 10,103 – 0 = 10,103 kmol/jam 27AsBen Benz

25Benz

X 27Be = nz

27Benz

27

NN

= 1,1623,539

= 0,3285

H2O : N 27As = N - N = 0,157 – 0,114 = 0,0423 kmol/jam Ben 2

19H O 2

25H O

X = 2

27H O

2

27H O27

NN

= 0,0423,539

= 0,012


Tabel LA.5 Neraca Massa Kolom Destilasi I (T-201)

Komponen BM

ALUR MASUK ALUR KELUAR


N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

Asam Benzoat 122,120 6,965 850,544 0,0015 0,1871 6,963 850,3575

Benzil Alkohol 108,120 2,333 252,199 2,333 252,198 - -

Benzaldehide 106,120 1,163 123,372 1,163 123,372 - -

H2O 18,010 0,157 2,830 0,0423 0,7627 0,115 2,067

Total 10,617 1.228,946 3,539 376,521 7,078 852,425

10,617 1.228,946 10,617 1.228,946


LA.4.1 Kondensor I (E-203)

J-206

24

D-201

J-203 J-205

V-201 LC

RB-201

21 25

22

J-204

2723F

B, Xb

D, Xd

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

19

E-203

Vb, Xb

20

Tekanan uap komponen, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan Antoine :

ln P = A - ( )CTB+

(Reklaitis, 1983)

Keterangan :

P = tekanan (mmHg)

A,B,C = konstanta Antoine

T = temperatur (K)

Tabel LA.6 Konstanta Antoine Komponen

Komponen A B C

Toluena 16,0137 3.096,52 -53,67 Asam Benzoat 17,1634 4.190,70 -125,20 Benzil Alkohol 17,4582 4.384,81 -73,15 Benzaldehide 16,3501 3.748,62 -66,12 H2O 18,3036 3.816,44 -46,13

(Coulson & Richardson , 1990)


Menentukan kondisi umpan

Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan suhu umpan masuk

sampai syarat Σ Ki,Xi = 1 terpenuhi.

P = 2,5 Psia = 17,236 kPa (Freepatentsonline.com)

Trial : T = 421,594 K

Tabel LA.7 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi

Komponen XiF Pi

(mmHg)

Pi

(KPa) Ki XiF Ki

αif =

Ki/Khk

Asam Benzoat 0,6560 20,5827 2,7441 0,1592 0,1044 1,0000

Benzil Alkohol 0,2197 130,8729 17,4480 1,0122 0,2224 6,3584

Benzaldehide 0,1095 331,8514 44,2424 2,5667 0,2811 16,1229

H2O 0,0148 3425,5032 456,6881 26,4949 0,3921 166,4265

Total 1,0000 3908,8102 521,1226 30,2330 1,0000

Maka, suhu umpan (F) adalah 421,594 K = 148,444 oC

Menentukan kondisi operasi atas (kondensor total)

Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai

syarat Σyid/Ki = 1 terpenuhi.

P = 2,5Psia = 17,236 kPa

Trial : T = 414,739 K

Tabel LA.8 Dew Point Destilat

Komponen YiD Pi

(mmHg)

Pi

(KPa) Ki YiD/Ki

αiD =

Ki/Khk

Asam Benzoat 0,0004 14,7273 1,9634 0,1139 0,0038 1,0000

Benzil Alkohol 0,6591 101,6659 13,5541 0,7863 0,8382 6,9032

Benzaldehide 0,3285 269,7053 35,9571 2,0861 0,1575 18,3133

H2O 0,0120 2835,4991 378,0287 21,9314 0,0005 192,5337

Total 1,0000 3221,5976 429,5034 1,0000

Maka, suhu destilat (D) adalah 414,739 K = 141,589 oC


Menentukan kondisi operasi bottom (reboiler)

Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial bubble point sampai

syarat Σxi.Ki = 1 terpenuhi.

P = 2,5 Psia = 17,236 kPa

Trial : T = 438,367 K

Tabel LA.9 Boiling Point Produk Bawah

Komponen XiB Pi

(mmHg)

Pi

(KPa) Ki Ki.XiB

αiB=

Ki/Khk

Asam Benzoat 0,984 43,8915 5,8660 0,3403 0,3348 1

H2O 0,016 5290,4908 707,0667 41,0206 0,6652 1,9868

Total 1,000 5334,3824 712,9327 1,0000

Maka suhu pada bottom (B) adalah 438,367 K = 165,217oC

Refluks Minimum Destilat

Umpan dimasukkan dengan fraksi uap (f)= 0,1023 sehingga

q = 1- f

q = 0,898

∑ −=−

Φα.xαq1

i

iFi sehingga i iF

i

α .x 0,898α Φ

=−∑

Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial omega sampai syarat

i iF

i

α .x 0,898α Φ

=−∑ terpenuhi.

Trial : Φ = 1,092

Tabel LA.10 Omega Point Destilasi

Komponen XiF αiF ∑ −Φα.xα

i

iFi

Asam Benzoat 0,6560 1,0000 0,5607

Benzil Alkohol 0,2197 6,3584 0,2140

Benzaldehide 0,1095 16,1229 0,1084

H2O 0,0148 166,4265 0,0148

Total 1,0000 0,8978


Tabel LA.11 ∑ −Φα.xα

i

iDi

Komponen Yid αiD ∑ −Φα.xα

i

iDi

Asam Benzoat 0,0004 1,0000 -0,0047

Benzil Alkohol 0,6591 6,9032 0,7830

Benzaldehide 0,3285 18,3133 0,3493

H2O 0,0120 192,5337 0,0120

Total 1,0000 218,7502 1,1396

i DiDm

i

Dm

Dm

α .xR 1α Φ

R 1 1,1396R 0,11396

+ =−

+ ==

∑

RD = 1,5 RDm (Geankoplis, 2003)

RD = 1,5 x 0,11396

RD = 0,214073227

Jika : Rd = =DLd 0,214073227

Ld=0,21407 x 3,896= 0,817 kmol/jam

Vd = Ld + D

Vd = 0,816 + 3,896 = 4,712 Kmol/jam

Komposisi :

Alur 27 (D)

Asam Benzoat : X = X = X = 0,00043 27AsBen

VdAsBen

LdAsBen

Benzil Alkohol: X = X = X = 0,6591 27BenAl

VdBenAl

LdBenAl

Benzaldehide : X = X = X = 0,3285 27Benz

VdBenz

LdBenz

H2O : X = X = X 2

27H O 2

VdH O 2

LdH O = 0,0119


LA-16

Alur 20 (Vd)

Total : N20 = N23 + N27 = 4,712 kmol/jam


Benzil Alkohol: X N20 = 0,65910 x 4,712 = 3,106 kmol/jam 20BenAl

Benzaldehide : X N20 = 0,3285 x 4,712 = 1,548 kmol/jam 20Benz

H2O : X N15 = 0,0119 x 4,712 = 0,056 kmol/jam. 2

20H O

Alur 23 (Ld)



Benzil Alkohol: X N23 = 0,6591 x 1,1728 = 0,7730 kmol/jam 23BenAl


H2O : X N23 = 0,0120 x 1,1728 = 0,0140 kmol/jam. 2

23H O


Tabel LA.12 Neraca Massa Kondensor I (E-203)

Komponen BM


Alur 20 (Vd) Alur 23 (Ld) Alur 27 (D)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

AsBen 122,120 0,0020 0,2492 0,0005 0,0620 0,0015 0,1872

BenAl 108,120 3,1056 335,7746 0,7730 83,5760 2,3326 252,1986

Benz 106,120 1,5478 164,2567 0,3853 40,8843 1,1626 123,3724

H2O 18,010 0,0564 1,0155 0,0140 0,2528 0,0424 0,7627

Total 4,7118 501,2960 1,1728 124,7751 3,5390 376,5208

4,7118 501,2960 4,7118 501,2960


LA.4.2 REBOILER I (RB – 201)

J-206

24

D-201

J-203 J-205

V-201 LC

RB-201

21 25

22

J-204

2723F

B, Xb

D, Xd

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

19

E-203

Vb, Xb

20

Karena umpan merupakan sebagian uap sebagian cair maka:

Vd = Vb + (1-q) F (McCabe,1997)

4,713 = Vb + (1 - 0,898) x 10,974

Vb = 3,590 kmol/jam

Lb = Vb + W

Lb = 3,590 + 6,402 1

Lb = 10,66831 kmol/jam

Komposisi :

Air : X = X = X = 0,0162 2

25H O 2

VbH O 2

LbH O

Asam Benzoat : X = X = X = 0,983 25AsBen 2

VbH O 2

LbH O

Alur 21 (Lb)


Air : X N21 = 0,0162 x 10,66831 = 0,1730 kmol/jam 2

21H O

Asam Benzoat : X N21 = 0,983 x 10,66831 = 10,4953 kmol/jam 2

21H O


LA-19

Alur 24 (Vb)


Air : X N24 = 0,0162 x 10,66831 = 0,0582 kmol/jam 2

24H O


Tabel LA.13 Neraca Massa Reboiler I (RB-201)

Komponen BM

(kg/kmol)


Alur 21 (Lb) Alur 24 (Vb) Alur 25 (W)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

Toluena 92,140 - - - - - -

Asam Benzoat 122,120 10,4953 1.281,687 3,5320 431,329 6,963 850,357

Benzil Alkohol 108,120 - - - - - -

Benzaldehide 106,120 - - - - - -

H2O 18,010 0,1730 3,1158 0,0582 1,0486 0,115 2,0672

Total 10,668 1.284,803 3,5902 432,378 6,402 852,424

10,668 1.284,803 10,668 1.284,803


LA.5. Kolom Destilasi II (T-202)

J-211

35

D-201

J-208 J-210

V-202 LC

RB-202

33 36

31

J-209

3832F

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

B, Xb

D, Xd

29

30E-206

Vb, Xb

Fungsi: Untuk memisahkan antara benzaldehide dengan benzil alkohol sehingga

didapatkan by-product masing – masing yang murni.

Alur 29 (Feed) 29AsBenN = 0,0015 kmol/jam

29BenAlN = 2,3326 kmol/jam

29BenzN = 1,1626 kmol/jam

2

29H ON = 0,0424 kmol/jam

Fraksi mol umpan benzaldehide:

2

2929 BenzBenz 29 29 29 29

AsBen BenAl Benz H O

NX = N + N + N + N

= 1,1626 0,3290,0015+ 2,3326+ 1,1626 + 0,0424

=


Diinginkan, destilat dengan komposisi 99% benzaldehide (fraksi massa) dari

umpan benzaldehide yang masuk.

Alur 38 (destilat)

Asumsi: tidak ada asam benzoat yang ikut menjadi destilat karena penguapan,

sehingga 38AsBenF = 0 kg/jam

38BenzF = 0,99 123,3724 kg/jam = 122,139 kg/jam×

Sebanyak 1% benzil alkohol dari umpan benzil alkohol menjadi destilat dan

selebihnya menjadi produk bawah (bottom) sehingga: 38BenAlF = 0,01 252,199 kg/jam = 2,522 kg/jam×

Air yang ikut menguap menjadi destilat sebesar 75% dari umpannya dan selebihnya

ikut menjadi produk bawah (bottom), sehingga:

2

38H OF = 0,75 0,763 kg/jam = 0,572 kg/jam×

Dari perhitungan diatas didapatkan bahwa : Xd = 0,954 dan Xw =0,005

Neraca Massa Total

F = D + W

F.XF = D. XD + W. XW

3,539. 0,329 = D. 0,954 + (3,539 – D). 0,005

D = 1,206 kmol/jam.

W = 2,333 kmol/jam.

Alur 36 (bottom) 36 29AsBen AsBenF = F = 0,1871 kg/jam

3636 AsBenAsBen

AsBen

F 0,1871 kg/jamN = = = 0,002 kmol/jamBM 122,12 kg/kmol

36BenzF = 0,01 123,3724 kg/jam = 1,234 kg/jam×

3636 BenzBenz

Benz


36BenAlF = 0,99 252,199 kg/jam = 249,677 kg/jam×

3636 BenAlBenAl

BenAl



LA-22

2

36H OF = 0,25 0,763 kg/jam = 0,191 kg/jam×

2

2

2

36H O36

H OH O



Tabel LA.14 Neraca Kolom Destilasi II (T-202)

KOMPONEN BM



X N

(kmol/jam)

F

(kg/jam) X

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam) X

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

AsBen 122,120 0,0004 0,002 0,187 - - - 0,001 0,002 0,187

Benz 108,120 0,329 1,163 123,372 0,954 1,151 122,139 0,005 0,012 1,234

BenAl 106,120 0,659 2,333 252,199 0,019 0,023 2,522 0,990 2,309 249,677

Air 18,010 0,012 0,042 0,763 0,026 0,032 0,572 0,005 0,011 0,191

Total 1,000 3,539 376,521 1,000 1,206 125,233 1,000 2,333 251,288

Total 3,539 376,521 3,539 376,521


LA.5.1 Kondensor II (E- 206)

J-211

35

D-202

J-208 J-210

V-202 LC

RB-202

33 36

31

J-209

3832F

B, Xb

D, Xd

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

29

E-206

Vb, Xb

30

Tekanan uap komponen, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan Antoine :

ln P = A - ( )CTB+

(Reklaitis, 1983)

Tabel LA.15 Konstanta Antoine Komponen

Komponen A B C

Toluena 16,0137 3.096,52 -53,67 Asam Benzoat 17,1634 4.190,70 -125,20 Benzil Alkohol 17,4582 4.384,81 -73,15 Benzaldehide 16,3501 3.748,62 -66,12 H2O 18,3036 3.816,44 -46,13

(Coulson & Richardson , 1990)

Keterangan :

P = tekanan (mmHg)

A,B,C = konstanta Antoine

T = temperatur (K)




Asumsi Psat = 5,6 Psia = 38,610 kPa


Trial : T = 428,15 K

Tabel LA.16 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi

Komponen XiF Pi

(mmHg)

Pi

(KPa) Ki XiF Ki

αif =

Ki/Khk

Asam Benzoat 0,0004 27,9502 3,7263 0,0965 0,0000 1,0000

Benzil Alkohol 0,6591 165,1118 22,0127 0,5701 0,3758 5,9074

Benzaldehide 0,3285 401,6794 53,5519 1,3870 0,4556 14,3713

H2O 0,0120 4078,3282 543,7227 14,0822 0,1685 145,9141

Total 1,0000 4673,0695 623,0136 16,1358 1,0000

Maka, suhu umpan (F) adalah 428,15 K = 155oC





Trial : T = 417,3 K

Tabel LA.17 Dew Point Destilat

Komponen YiD Pi

(mmHg)

Pi

(KPa) Ki YiD/Ki

Asam Benzoat 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

Benzil Alkohol 0,0193 111,8563 14,9127 0,3862 0,0501

Benzaldehide 0,9543 291,7056 38,8902 1,0072 0,9475

H2O 0,0263 3045,4722 406,0224 10,5158 0,0025

Total 1,0000 3449,0341 459,8252 1,0000

Maka, suhu destilat (D) adalah 417,3 K = 144,150oC





Trial : T = 441,98 K


Tabel LA.18 Boiling Point Produk Bawah

Komponen XiB Pi

(mmHg)

Pi

(KPa) Ki Ki.XiB

αiB=

Ki/Khk

Asam Benzoat 0,0007 51,1287 6,8333 0,1770 0,0001 1,0000

Benzil Alkohol 0,9898 262,3735 35,0658 0,9082 0,8989 7732,2723

Benzaldehide 0,0050 587,9562 78,5795 2,0352 0,0101 87,2330

H2O 0,0045 5781,8172 772,7318 20,0135 0,0908 781,2475

Total 1,000 5334,3824 712,9327 1,0000

Maka suhu pada bottom (B) adalah 441,98 K = 168,83oC

Refluks Minimum Destilat

Umpan dimasukkan dengan fraksi uap (f)= 0,1068 sehingga

q = 1- f

q = 0,8932

∑ −=−

Φα.xαq1

i

iFi sehingga i iF

i

α .x 0,8932α Φ

=−∑

Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial omega sampai syarat

i iF

i

α .x 0,8932α Φ

=−∑ terpenuhi.

Trial : Φ = 1,902

Tabel LA.19 Omega Point Destilasi

Komponen XiF αiF ∑ −Φα.xα

i

iFi

Asam Benzoat 0,0004 1,0000 0,0002

Benzil Alkohol 0,6591 5,9074 0,5720

Benzaldehide 0,3285 14,3713 0,3091

H2O 0,0120 145,9141 0,0119

Total 1,0000 0,8932


Tabel LA.20 ∑ −Φα.xα

i

iDi

Komponen Yid αiD ∑ −Φα.xα

i

iDi

Asam Benzoat 0,0000 1,0000 0,0000

Benzil Alkohol 0,0193 6,6900 0,0231

Benzaldehide 0,9543 17,4466 1,0180

H2O 0,0263 182,1463 0,0265

Total 1,0000 207,2829 1,0677

i DiDm

i

Dm

Dm

α .xR 1α Φ

R 1 1,0677R 0,0677

+ =−

+ ==

∑

RD = 1,5 RDm (Geankoplis, 2003)

RD = 1,5 x 0,0677

RD = 0,1015

Jika : Rd = =DLd 0,1223

Ld=0,1223 x 1,2060 = 0,1223 kmol/jam

Vd = Ld + D

Vd = 0,1223 + 1,2060 = 1,3284 Kmol/jam

Komposisi :

Alur 38 (D)

Asam Benzoat : X = X = X = 0 38AsBen

VdAsBen

LdAsBen

Benzil Alkohol: X 38Ben = X = X = 0,019 Al

VdBenAl

LdBenAl

Benzaldehide : X = X = X = 0,954 38Benz

VdBenz

LdBenz

H2O : X = X = X 2

38H O 2

VdH O 2

LdH O = 0,026


LA-28

Alur 32 (Ld)


Asam Benzoat : X N32 = 0 x 0,1224 = 0 kmol/jam 32AsBen

Benzil Alkohol: X 32 N32 = 0,019 x 0,1224 = 0,0024 kmol/jam BenAl


H2O : X N32 = 0,026 x 0,1224 = 0,0032 kmol/jam 2

32H O

Alur 30 (Vd)

Total : N30 = N32 + N38 = 1,3284 kmol/jam

Asam Benzoat : = 0 kmol/jam 30 32 38AsBen AsBen AsBenN = N + N

Benzil Alkohol: = 1,1533 kmol/jam 30 32 38BenAl BenAl BenAlN = N + N

Benzaldehide : = 0,1401 kmol/jam 30 32 38Benz Benz BenzN = N + N

H2O : = 0,0350 kmol/jam. 2 2

30 32 38H O H O H ON = N + N

2


Tabel LA.21 Neraca Massa Kondensor II (E-206)

Komponen BM


Alur 30 (Vd) Alur 32 (Ld) Alur 38 (D)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

Asam Benzoat 122,120 - - - - - -

Benzaldehide 106,120 1,1533 134,53 0,0024 12,39 1,1509 122,1386

Benzil Alkohol 108,120 0,1401 2,78 0,1168 0,26 0,0233 2,5220

H2O 18,010 0,0350 0,6301 0,0032 0,0581 0,0318 0,5721

Total 1,3284 137,94 0,1224 12,71 1,2060 125,2327

1,3284 137,94 1,3284 137,94


LA-30

LA.5.2 REBOILER II (RB – 202)

J-211

35

T-202

J-208 J-210

V-202 LC

RB-202

33 36

31

J-209

3832F

B, Xb

D, Xd

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

29

E-206

Vb, Xb

30

Karena umpan merupakan sebagian uap sebagian cair maka:

Vd = Vb + (1-q) F (McCabe,1997)

1,3284 = Vb + (1 - 0,893) x 3,539

Vb = 0,019 kmol/jam

Lb = Vb + W

Lb = 0,019 + 2,333

Lb = 2,3520 kmol/jam

Komposisi :

Asam Benzoat : X 36As = X = X = 0,001 Ben

VbAsBen

LbAsBen

Benzil Alkohol : X 36Be = X = X = 0,990 nAl

VbBenAl

LbBenAl

Benzaldehide : X 36Be = X = X = 0,005 nz

VbBenz

LbBenz

Air : X 36H O = X = X = 0,005

2 2

VbH O 2

LbH O


Alur 33 (Lb)



Benzaldehide: X N33 = 0,005 x 2,3520 = 0,0117 kmol/jam 33BenAl

Benzil Alkohol: X 33Be N33 = 0,990 x 2,3520 = 2,3280 kmol/jam nz

H2O : X N33 = 0,005 x 2,3520 = 0,0107 kmol/jam 2

33H O

Alur 35 (Vb)

Total : N35 = N33 - N36 = 0,9505 kmol/jam

Asam Benzoat : = 0,0000125 kmol/jam 35 33 36AsBen AsBen AsBenN = N - N

Benzil Alkohol: = 0,0188 kmol/jam 35 33 36BenAl BenAl BenAlN = N - N

Benzaldehide : = 0,0001 kmol/jam 35 33 36Benz Benz BenzN = N - N

H2O : = 0,0001 kmol/jam. 2 2

35 33 36H O H O H ON = N - N

2

Tabel LA.22 Neraca Massa Reboiler II (RB-202)

Komponen BM

(kg/kmol)


Alur 33 (Lb) Alur 35 (Vb) Alur 36 (W)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

Asam Benzoat 122,120 0,0015 0,1887 0,0000 0,0015 0,0015 0,1872

Benzil Alkohol 108,120 2,3280 251,7078 0,0188 2,0312 2,3093 249,6766

Benzaldehide 106,120 0,0117 1,2438 0,0001 0,0100 0,0116 1,2337

H2O 18,010 0,0107 0,1922 0,0001 0,0016 0,0106 0,1907

Total 2,3520 253,3325 0,0190 2,0443 2,3330 251,2881

2,3520 253,3325 2,3520 253,3325


LA.6. Flash Drum (D-201)

ToluenaBenzaldehideBenzil AlkoholAsam BenzoatH2O

16

ToluenaBenzaldehide

Benzil AlkoholAsam Benzoat

H2O

BenzaldehideBenzil AlkoholAsam BenzoatH2O

Flash Drum(D-201)

17

18

Fungsi: Memisahkan fasa cair asam benzoat dari campuran fasa gasnya.

Tabel LA.23 Derajat Kebebasan Flash Drum D-201

Keterangan

Jumlah variabel

mlah neraca TTSL

i

mbantu:

1

F16Benz ,

H2O, F

F AsBen,

s BenAl, Benz, H2O

17/ N18

Ju

Spesifikasi:

Komposis

Laju alir

Hubungan pe

Rasio laju alir

1

5

4

1

-

1

F16Tol , F16

AsBen ,

F16BenAl, F16 F17

Tol, 17H2O,

F18Benz,

18BenAl ,F18

F18H2O

A Ben,

N

Jumlah 0


Diketahui:

Alur keluar ke Kolom Destilasi I (alur 18) diketahui:

• Neraca massa total

F18 = F19 = 1.228,9455 kg / jam

• Neraca massa komponen:

Asam Benzoat : F18As = F19 = 850,5446 kg / jam Ben AsBen

Benzil Alkohol: F18Be = F19

= 252,1985 kg / jam nAl BenAl

Benzaldehide : F18Be = F19 = 123,372 kg / jam nz Benz

Air : F = F = 2,830 kg / jam 2

18H O 2

19H O

Misalkan L = F18 = 1.228,9455 kg/jam

Tekanan Operasi = 2,5 Psi = 0,1701 atm (17,236 kPa)

Temperatur = 473,15 K (200oC)

3.096,52Tol = Exp(16,0137- ) = 747,63 kPa(473,15-53,67)

4.190,70AsBen = Exp(17,1634- ) = 22,30kPa(473,15-125,20)

3.748,62Benz = Exp(16,3501- ) =168,25 kPa(473,15-66,12)

4.384,81BenAl = Exp(17,4582- ) = 88,34 kPa(473,15-73,15)

3.816,44Air = Exp(18,3036- ) =1558,12 kPa(473,15-46,13)

Perhitungan Flash Drum

Xi = Zi

Yi = Ki.Zi

PPiKi =

∑ +++== 44332211 ..... PXPXPXpXPXP iibubble (Smith, 2001)

Pdew = ∑

i

i

PY

1 (Smith, 2001)


Tabel LA.24 Hasil Perhitungan Pbubble dan Pdew

Komponen Zi Pa Xi.Pi K yi Yi/Pi

Tol 0,0468 747,63 35,0238 2,2086 0,1035 0,0030

AsBen 0,6240 22,30 13,9415 0,8791 0,5497 0,0394

BenAl 0,2129 88,34 18,4990 1,1665 0,1156 0,0066

Benz 0,1022 168,25 17,5599 1,1073 0,2443 0,0132

Air 0,0141 1558,12 21,9799 1,3860 0,0196 0,0009

Total 1,0000 107,0040 1,0000 0,0631

Pbubble 107,0040

Pdew 13,827

Pdew < P < Pbuble terjadi kesetimbangan uap-cair

13,827 < 15,85794 < 107,0040 kPa maka terjadi kesetimbangan uap-cair.

Dimana; L = 1-V

∑ − )1( ii KZ−+ )1(1 iKV

= 1

)1(1 −+=

Zixi Kiv

Yi = Ki.Zi

Setelah dilakukan trial terhadap V, maka diperoleh

V = 0,5520

L = 0,4480

Tabel LA. 25 Hasil Iterasi Flash Drum (D-201)

Komponen )1(1 −+=

KivZixi Yi = Ki.Zi

Tol 0,0621 0,1371

AsBen 0,5890 0,5178

BenAl 0,1091 0,1208

Benz 0,2237 0,2610

Air 0,0161 0,0223

Total 1,0000 1,0000


LA-35

Jika, N18 (L) = 10,6396 kmol /jam = 1.228,9455 kg/jam. Maka:

16 10,6396N = = 23,749 kmol/jam0,4480

Jumlah mol fasa cair = 0,4480 x 23,749 = 10,6396 kmol/jam.

Jumlah mol fasa uap = 0,5520 x 23,749 = 13,1094 kmol/jam

Dari hasil diatas diperoleh, pada destilat terdapat toluena, asam benzoat,

benzil alkohol, benzaldehide, dan air. Sedangkan toluena tidak terdapat pada bagian

bottom karena telah menguap semua ke bagian destilat (temperatur Flash Drum

(200oC (473,15 K)) jauh melebihi titik didih senyawa tersebut pada 0,1565 atm

(15,8579 kPa)).

Alur 16 Total : N16 = 23,749 kmol /jam

Toluena : N16Tol = 1,1126 kmol/jam

Asam Benzoat : N16AsBen

= 14,8495 kmol/jam

Benzil Alkohol : N16BenAl = 4,9732 kmol/jam

Benzaldehide : N16Benz = 2,4787 kmol/jam

Air : N16Air = 0,3350 kmol/jam


Toluena : N17Tol = 1,1126 kmol/jam


= 6,7883 kmol/jam






= 6,9648 kmol/jam





Tabel LA.26 Neraca Massa Flash Drum (D-201)

KOMPONEN BM



%mol N

(kmol/jam)

F

(kg/jam) %mol

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam) %mol

N

(kmol/jam)

F

(kg/jam)

Toluena 92,1400 0,0468 1,1126 52,8884 0,1035 1,1126 52,8884 - - -

Asam Benzoat 122,1200 0,6240 14,8495 935,5991 0,5497 6,7883 85,0545 0,6546 6,9648 850,5447

Benzaldehide 106,1200 0,1022 2,4787 135,7096 0,1156 1,5839 12,3372 0,1072 1,1411 123,3724

Benzil Alkohol 108,1200 0,2129 4,9732 277,4184 0,2443 3,4213 25,2199 0,2234 2,3765 252,1985

Air 18,0100 0,0141 0,3350 3,1130 0,0196 0,2929 0,2830 0,0148 0,1571 2,8300

Total 1,0000 23,749 1.404,7285 1,0000 13,8831 175,7829 1,0000 10,6396 1.228,9455

23,749 1.404,7285 23,749 1.404,7285


LA.7. Vaporizer (E-110)

Fungsi: Untuk memisahkan antara toluena, by-product dan asam benzoat yang

mengalir dari katalis mangan asetat.

Diketahui dari perhitungan sebelumnya bahwa:

F15 = 1.404,7285 kg/jam

Neraca Massa Total :

Laju Massa Masuk = Laju Massa Keluar

F10 = F12 + F15

Alur 15

Toluena : F15To = 52,8884 kg / jam luena

Asam Benzoat : F15As = 935,5991 kg / jam Ben

Benzil Alkohol: F15Ben = 277,4184 kg / jam Al

Benzaldehide : F15Be = 135,7096 kg / jam nz

H2O : F = 3,1130 kg / jam 2

15H O

Fout total = F15

Tol + F15AsBen + F15

BenAl + F15Benz + F15

H2O

= 52,8884 kg/jam + 935,5991 kg/ jam + 277,4184 kg/jam + 135,7096

kg/jam + 3,110 kg/jam.

F15 = 1.404,7285 kg / jam


LA-38

Alur 10 (Alur Masuk)

Asumsi : Asam Benzoat, Benzaldehide dan Benzil Alkohol tidak ikut terbuang

melalui alur 12.

Alur keluaran dari reaktor.

Neraca Massa Komponen:

Toluena : F10To = 52,8884 kg/jam l

Asam Benzoat : F10As = 935,5991 kg/jam Ben

Benzil Alkohol: F10Be = 277,4184 kg/jam nAl

Benzaldehide : F10Be = 135,7096 kg/jam nz

Untuk efisiensi alat vaporizer 98% diperoleh neraca massa sebagai berikut:

Neraca Komponen Mangan Asetat dan Air:

Air : F = 2

10H O

2

15H OF

0,98 = 3,1129

0,98 = 3,1765 kg / jam

Mangan Asetat: 100% Mangan Asetat yang keluar dari reaktor dan masuk ke dalam

Vaporizer dikembalikan ke tangki mangan asetat untuk diregenerasi.

F10Mn = 24,600 kg/jam. As

Fin total = F10

Tol + F10AsBen + F10

BenAl + F10Benz + F10

H2O + F10MnAs

= 52,8884 kg/jam +935,5991 kg/ jam + 277,4184 kg/jam + 135,7096

kg/jam + 3,1765 kg/jam + 24,600 kg / jam

F10 = 1.431,8520 kg / jam

Alur 12

Neraca Massa Komponen

Mangan Asetat: 100% Mangan Asetat yang keluar dari reaktor dan masuk ke dalam

Vaporizer dikembalikan ke gudang mangan asetat sementara untuk di regenerasi.

Mangan Asetat: F12Mn = F10 = 27,06 kg/jam. As MnAs

Air : F = F - F 2

12H O 2

10H O 2

15H O

= 3,1765 kg / jam - 3,11297 kg / jam

= 0,0635 kg / jam.


Tabel LA.27 Neraca Massa Vaporizer (V-101)

KOMPONEN BM



X N F X N F X N F

Toluena 92,140 0,0465 0,574 52,888 0,0468 0,574 52,888 - - -

Asam Benzoat 122,120 0,6201 7,661 935,599 0,6253 7,661 935,599 - - -

Mangan Asetat 249,090 0,0080 0,099 24,600 - - - 0,966 0,099 24,600

Benzil Alkohol 108,120 0,2077 2,566 277,418 0,2094 2,566 277,418 - - -

Benzaldehide 106,120 0,1035 1,279 135,710 0,1044 1,279 135,710 - - -

Air 18,010 0,0143 0,173 3,17 0,0141 0,173 3,113 0,034 0,004 0,064

Total 1,0000 12,352 1.429,39 1,0000 12,253 1.404,728 1,0000 0,103 24,664

12,352 1.429,39 12,352 1.429,39


LA.8. Reaktor (R-101)

H2O (g)Toluena (g)Oksigen (g)

ToluenaBenzaldehideBenzil AlkoholAsam BenzoatH2OMangan Asetat

Reaktor(R-101)

7

9Oksigen

MnAsToluena

5

6

8

Diketahui:

Data keluaran dari reaktor yang masuk ke dalam vaporizer sebagai berikut:

ALUR 9

Neraca Massa Total: F9 = 1.429,39 kg/jam

Toluena: = 52,8884 kg/jam 9TolF

Asam Benzoat: = 935,5991 kg/jam 9AsBenF

Mangan Asetat: F = 24,600 kg/jam 9MnAs

Benzil Alkohol: = 277,4184 kg/jam 9BenAlF

Benzaldehide: = 135,7096 kg/jam 9BenzF

Air : = 3,1765 kg/jam 2

9H OF

Sehingga: Laju total massa keluar reaktor (downstream) :

Fin total = F9

Tol + F9AsBen + F9

MnAs + F9BenAl + F9

Benz + F9H2O

= 52,8884 kg/jam + 935,5991 kg/jam + 24,600 kg/jam +

277,4184 kg/jam + 135,7096 kg/jam + 3,1765 kg/jam

F9 = 1.429,39 kg / jam.


Reaksi yang terjadi dalam reaktor:

1. Reaksi Pembentukan Asam Benzoat

C6H5CH3 (l) + 32

O2 (g) Mn

C6H5COOH (l) + H2O (l)

Konversi toluena dalam pembentukan Asam Benzoat = 60% (XA = 0,6)

(freepatentsonline, 1962)

σToluena = –1

σOksigen = – 3/2

σAsam Benzoat = 1

σAir = 1


= 7,661 kmol/jam 9AsBenN

Mula – mula dalam reaktor, tidak terdapat asam benzoat, sehingga:

= A + R 9AsBenN sBen mula - mula

7,661 kmol/jam = 0,696 kmol/jam + r

r = 6,965 kmol/jam

Neraca Massa Komponen:

1. Toluena

r = 6,965 kmol/jam =6 6

Toluena Toluena Toluena

Toluena

N x X N x0,6=-σ -(-1)

6ToluenaN x 0,6 =6,965 kmol/jam

-(-1)

6Toluena

6,965 kmol/jamN =0,6

= 11,608 kmol/jam 6ToluenaN

Jadi, toluena yang diperlukan untuk masuk ke dalam reaktor = 11,608 kmol/ jam.

6ToluenaF = 11,608 kmol/jam x 92,14 kg/kmol = 1.069,59 kg/jam


2. Mangan Asetat ( Katalis )

Mangan asetat yang diperlukan = 2,3 % dari massa toluena. Mangan asetat

merupakan katalisator yang berfungsi untuk mempercepat terjadinya reaksi akan

tetapi mangan asetat tidak ikut bereaksi.(freepatentsonline, 1962) 6MnAsF = 0,023 x 1.069,565 kg/jam = 24,60 kg/jam

3. Oksigen

7 5Oksigen Oksigen

5Oksigen

5Oksigen

3N = N - r2

3 8,519 kmol/jam = N - (6,965) kmol/jam2

N = 16,139 kmol/jam

5Oksigen F = 16,139 kmol/jam x 32 kg/kmol = 516,464 kg/jam

Jadi, oksigen yang diperlukan dalam reaksi tersebut adalah sebesar 516,464

kg/jam.

2. Reaksi Pembentukan Benzil Alkohol

Benzil Alkohol yang terbentuk = 22% dari fraksi massa toluena yang bereaksi

dengan oksigen secara proses oksidasi, sehingga:

C6H5CH3 (l) + 12

O2 (g) Mn

C6H5CH2 (l)

Konversi toluena dalam pembentukan Benzil Alkohol = 22% (XA = 0,22)


σToluena = –1

σOksigen = – 1/2

σBenzil Alkohol = 1

9BenAlN =

6 6Toluena Toluena Toluena

Toluena

N x X N x 0,22=-σ -(-1)

9BenAl N = 11,608 kmol/jam x 0,22 = 2,566 kmol/jam

9BenAlF = 2,566 kmol/jam x 108,12 kg/kmol = 277,418 kg/jam

3. Reaksi Pembentukan Benzaldehide

Benzaldehide yang terbentuk = 10,01% dari fraksi massa toluena yang

bereaksi dengan oksigen secara proses oksidasi, sehingga:

C6H5CH3 (l) + O2 (g) Mn

C6H5COH (l) + H2O (l)


Konversi toluena dalam pembentukan Benzaldehide = 11% (XA = 0,11)


σToluena = –1

σOksigen = – 1

σBenzil Alkohol = 1

9BenzN =

6 6Toluena Toluena Toluena

Toluena

N x X N x 0,11=-σ -(-1)

9Benz N =0,11 x 11,608 kmol/jam =1,279 kmol/jam

9BenzF = 1,279 kmol/jam x 106,12 kg/kmol = 135,710 kg/jam

Untuk toluena yang tidak habis bereaksi dikeluarkan dari reaktor dan ditampung di

drum penyimpanan sementara untuk dapat di recycle kembali ke dalam reaktor.

Toluena sisa = 11,608 kmol/jam – (6,965 + 2,566 + 1,279) = 1,148 kmol/jam

Asumsi bahwa toluena sisa sebagian menjadi downstream dan upstream sehingga:

9ToluenaN = 1,148 0,574 kmol/jam

2= dan 7

ToluenaN = 0,574 kmol/jam

Perincian dari reaktor sebagai berikut:

Alur 6

Neraca Komponen:

Toluena : = 11,608 kmol/jam 6ToluenaN

6ToluenaF =11,608 kmol/jam x 92,14 kg/kmol =1.069,565 kg/jam

Mangan Asetat: 6MnAsF = 0,023 x 1.069,565 kg/jam = 24,600 kg/jam

Neraca total : F6 = 1.094,165 kg/jam

Alur 5

Neraca Komponen:

Oksigen : 5OksigenN = 16,139 kmol/jam

5Oksigen F = 16,139 kmol/jam x 32 kg/kmol = 516,464 kg/jam


LA-44

Neraca total : F5 = 742,912 kg/jam.

Neraca Komponen Air

Pada reaksi 1 : Air yang terbentuk sebesar = 6,965 kmol/jam = 125,439 kg/jam

Pada reaksi 3 : Air yang terbentuk sebesar = 1,279 kmol/jam = 23,034 kg/jam

Air yang terbentuk melalui reaksi = 8,244 kmol/jam = 148,4744 kg/jam.

− Diinginkan pada keluaran reaktor yang masuk ke dalam vaporizer (alur 9) adalah

air sebesar = 0,176 kmol/jam = 3,176 kg/jam.

Maka: air yang berubah menjadi uap air = 8,068 kmol/jam = 145,305 kg/jam.

Asumsi : terdapat uap air yang tidak terkondensasi sempurna, sehingga keluar

sebagai NCG (non-condensate gas) sebesar = 3,995 kmol/jam.

Alur 7

Neraca Komponen:

Uap Air : 8,068 kmol/jam. 2

7H ON =

Oksigen : Yang tidak habis bereaksi akibat reaksi oksidasi dalam reaktor:

Oksigen sisa = 16,139 kmol/jam – 7,620 kmol/jam = 8,519 kmol/jam. 2

7ON =


Tabel LA.28 Neraca Massa Reaktor (R-101)

KOMPONEN BM


Alur 6 Alur 5 Alur 8 Alur 9 Alur 7

N F N F N F N F N F

Toluena 92,14 11,608 1.069,565 - - 1,148 105,777 0,574 52,888 0,574 52,888

AsBen 122,12 - - - - 0,696 85,054 7,661 935,599 - -

MnAs 249,09 0,099 24,600 - - - - 0,099 24,600 - -

BenAl 108,12 - - - - 0,233 25,220 2,566 277,418 - -

Benz 106,12 - - - - 0,116 12,337 1,279 135,710 - -

Air 18,01 - - - - 4,089 73,643 0,173 3,113 8,764 157,835

Oksigen 32 - - 16,139 516,464 - - - - 8,519 272,608

Total 11,707 1.094,165 16,139 516,464 6,285 302,031 12,352 1.429,328 17,857 483,332

1.912,660 kg/jam 1.912,660 kg/jam


LA.9. Drum (V-101)

13

14

11

ToluenaAsam BenzoatBenzil AkoholBenzaldehide

Air

ToluenaAsam BenzoatBenzil AlkoholBenzaldehide

Air

AirToluena

V-101

Fungsi: Sebagai tempat penampungan sementara untuk mengumpulkan by-product

dan bahan baku yang belum bereaksi sempurna untuk dikembalikan ke

reaktor yang kemudian direaksikan kembali.

MASUK:

Alur 14 (dari Flash Drum)

Toluena : = 52,888 kg/jam 14TolF


Air : = 0,2899 kg/jam 2

14H OF


Benzaldehide : = 12,337 kg/jam 14BenzF

Total : F14 = 175,789 kg/jam

Alur 11 (dari Reaktor)

Air : = 73,353 kg/jam 2

11H OF

Tol : = 52,888 kg/jam 11TolF

Total : = 126,248 kg/jam 11F


LA-47

KELUAR (alur 13)

Toluena : = 105,777 kg/jam 13TolF

Asam Benzoat : = 85,054 kg/jam 13AsBenF


Benzaldehide : = 12,337 kg/jam 13BenzF

Air = 73,643 kg/jam 2

13H OF

Total : F14 = 302,031 kg/jam

Tabel LA.29 Neraca Massa Drum (V-101)

KOMPONEN BM



N F N F N F

Toluena 92,14 0,574 52,888 0,574 52,888 1,148 105,777

Asam Benzoat 122,12 0,696 85,054 - - 0,696 85,054

Mangan Asetat 249,09 - - - - - -

Benzil Alkohol 108,12 0,238 25,220 - - 0,238 25,220

Benzaldehide 106,12 0,114 12,337 - - 0,114 12,337

Air 18,01 0,016 0,283 4,073 73,360 4,089 73,643

Oksigen 32 - - - - - -

Total 1,638 175,783 4,647 126,248 6,285 302,031

6,285 302,031 6,285 302,031


LA.10. Mixer I (M-101)

LI

M-101

4

1

2

Mangan Asetat

Toluena

Mangan AsetatToluena

Fungsi: Sebagai tempat pencampuran antara katalis mangan asetat dan toluena

sebelum dimasukkan ke dalam reaktor untuk dipanaskan melalui heater.

Neraca Total : Neraca Massa Masuk = Neraca Massa Keluar

F1 + F2 = F4

Neraca Komponen:

Mangan Asetat : 4 1 2MnAs MnAs MnAsF = F + F

1MnAs24,600 kg/jam = F + 0

F 1MnAs = 24,600 kg/jam

Toluena : F = 4 1 2Tol Tol Tol F + F

2Tol1.069,565 kg/jam = 0 + F

F 2Tol = 1.069,565 kg/jam

Tabel LA.30 Neraca Massa Mixer I (M-101)

Komponen BM

(kg/kmol)



N F N F N F

Toluena 92,140 - - 11,608 1.069,565 11,608 1.069,565

Mangan Asetat 249,09 0,099 24,600 - - 0,099 24,600

Total 0,099 24,600 11,608 1.069,565 11,707 1.094,165

11,707 1.094,165 11,707 1.094,165


LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Kapasitas Produk : 6000 ton/tahun

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur basis : 298,15 K

Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar.

Q = H = (Smith dan Van Ness, 1975) ∫T

Tref

dTxCpxn

Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ J/mol°K ]

Komponen a b c d e

Toluena 3,18200E+01 -1,61654E-02 1,44465E-03 -2,28948E-06 1,13573E-09

Asam Benzoat 1,6158E+01 2,8234E-01 1,7811E-04 -3,218E-07 1,0752E-10

Benzil Alkohol -3,8244E+01 5,729E-01 -1,9618E-04 -1,788E-07 1,2218E-10

Benzaldehide -8,9000E-01 4,4758E-01 -1,8566E-04 -3,620E-08 3,1110E-11

Oksigen 2,99883E+01 -1,13842E-02 4,33779E-05 -3,70052E-08 1,01006E-11

H2O 3,40471E+01 -9,65064E-03 3,29983E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12

Sumber : Yaws, C.L , 1996

Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cair Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ J/mol°K ]

Sumber : Yaws C.L, 1996

Komponen A b c d

Toluena 0,18082E+01 8,12223E-01 1,51267E-03 1,63001E-06

Asam Benzoat -15,7517E+01 2,3735E+00 -4,8280E-03 3,6876E-06

Benzaldehide 6,7015E+01 7,0427E-01 -1,7065E-03 1,7622E-06

Benzil Alkohol 9,7570E+01 8,6633E-01 -2,1388E-03 2,1700E-06

Oksigen 1,11E+03 -3,34E+01 0,350211 -1,21E-03

H2O 1,82964E+01 4,72118E-01 -1,33878E-03 1,31424E-06

LB-1


Tabel LB.3 Panas reaksi pembentukan pada 298K [ kJ/mol ]

Komponen ΔHf

Toluena 50,20

Asam Benzoat -290,10

Benzaldehide -36,80

Benzil Alkohol -100,40

Oksigen 0

H2O -241,80

Sumber : Yaws C.L, 1996

Tabel LB.4 Panas Laten [ kJ/mol]

Komponen

BM

(gr/mol)

BP

(K)

Tc

(K)

Pc

(Bar)

ΔHvl

kJ/kmol

Toluena 92,14 383,78 591,8 41,10 33.460,6

Asam Benzoat 122,12 522,40 751,0 44,70

Benzaldehide 106,12 451,90 695,0 46,50

Benzil Alkohol 108,14 477,85 677,0 45,50

Oksigen 32 90,15 154,6 50,50

H2O 18,016 373,15 647,1 220,5 40.656,2

Sumber : Reklaitis, 1983

Tabel LB.5 Tekanan Uap Antoine (mmHg) Bln P = A - C + T

T dalam K

Komponen A B C

Toluena 16,0137 3.096,52 -53,67

Asam Benzoat 17,1634 4.190,70 -125,20

Benzaldehide 16,3501 3.748,62 -66,12

Benzil Alkohol 17,4582 4.384,81 -73,15

Oksigen 15,4075 734,55 -6,45

H2O 18,3036 3.816,44 -46,13

Sumber : Richardson Coulson , 2005


Tabel LB.6 Estimasi Kapasitas Panas solid pada T = 298,15K untuk mangan asetat

Elemen atomΔε

(J/mol K)

N. Δε

(J/mol K)

Mn 28,06 1 (28,06) = 28,06

C 10,89 4 (10,89) = 43,56

H 7,56 14 (7,56) = 105,84

O 13,42 8 (13,42) = 107,36

Total 284,82

Tabel LB.7 Data Uap Jenuh dan Air Pendingin yang Digunakan

T in (oC) H(kJ/kg) T out (oC) HVL HL λ (kJ/kg)

Saturated

Steam

200

(1554 kPa) 2790,9

200

(1544,9 kPa)1938,6 852,4 1938,6

Saturated

Liquid 28 117,3 60 - 251,1 -

Estimasi panas latent berdasarkan hukum Trouton sebagai berikut:

2

2

8,32 BT ΔzLv =(T+C)

dimana 0,5

r3r

PΔz = 1- T

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

Benzaldehide:

Diketahui: BP = 451,90 K

Tc = 695 K

Pc = 46,5 Bar

Antoine Constants: A = 16,3501; B = 3748,62; C = -66,12

Pada titik didih : Pr = 1 0,0215046,5

= Tr = 451,9 0,6502695

=

0,5

3

0,02150Δz = 1- 0,96009560,6502

⎡ ⎤=⎢ ⎥

⎣ ⎦

Sehingga: 2 2

2 2

8,32 BT Δz (8,32)(3748,62)(451,90) (0,9600956)Lv =(T+C) (451,90 66,12)

=−

= 41.087 kJ/kmol.


Asam Benzoat


Tc = 751 K

Pc = 44,7 Bar

Antoine Constants: A = 17,1634; B = 4190,70 ; C = -125,20


= Tr = 522,4 0,6956751

=

0,5

3

0,02237Δz = 1- 0,966190,6956

⎡ ⎤=⎢ ⎥

⎣ ⎦

Sehingga: 2 2

2 2

8,32 BT Δz (8,32)(4190,70)(522,40) (0,96619)Lv =(T+C) (522,40 125,2)

=−

= 58.272 kJ/kmol.

Benzil Alkohol


Tc = 677 K

Pc = 45,5 Bar

Antoine Constants: A = 17,4582; B = 4384,81 ; C = -73,15


= Tr = 477,85 0,7058677

=

0,5

3

0,02197Δz = 1- 0,96820,7058

⎡ ⎤=⎢ ⎥

⎣ ⎦

Sehingga: 2 2

2 2

8,32 BT Δz (8,32)(4384,81)(477,85) (0,9682)Lv =(T+C) (477,85 73,15)

=−

= 49.244 kJ/kmol.

Oksigen

Diketahui: BP =90,15 K

Tc = 154,6 K

Pc = 50,5 Bar

Antoine Constants: A = 15,4075; B = 734,55; C = -6,45



= Tr = 90,15 0,5834154,5

=

0,5

3

0,01980Δz = 1- 0,94880,5834

⎡ ⎤=⎢ ⎥

⎣ ⎦

Sehingga: 2 2

2 2

8,32 BT Δz (8,32)(734,55)(90,15) (0,9488)Lv =(T+C) (90,15 6,45)

=−

= 6.726 kJ/kmol.

Tabel LB.8 Estimasi nilai panas laten untuk masing – masing komponen

Komponen

ΔHvl

(kJ/kmol)

Asam Benzoat 58.272

Benzaldehide 41.087

Benzil Alkohol 49.244

Oksigen 6.726

Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : 32 dTcTbTaCp +++= .................................................................................... (1)

Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi :

dTdTCTbTaCpdTT

T

T

T

)( 322

1

2

1

+++=∫ ∫ .................................................................. (2)

)(4

)(3

)(2

)( 41

42

31

32

21

2212

2

1

TTdTTcTTbTTaCpdTT

T

−+−+−+−=∫ ...................... (3)

Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah :

∫∫ ∫ +Δ+=22

1 1

T

Tv

T

T

T

TVll

b

b

dTCpHdTCpCpdT ................................................................... (4)

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :

∫∫ −+Δ=2

1

2

1

T

Tout

T

ToutR CpdTNCpdTNHr

dtdQ .............................................................. (5)


LB.1 Heater (E-101)

Pada Heater (E-101) terjadi proses pemanasan untuk menaikkan temperatur

toluena agar tidak terjadi perbedaan temperatur yang sangat besar di dalam reaktor.

Neraca Panas masuk heater (T = 300C)

Toluena (C7H8)

Tekanan di dalam heater = 6 atm = 607,975 kPa = 4.560 mmHg

Titik didih toluena pada tekanan 4.560 mmHg

ln 4.560 = 3096,5216,0137 - T - 53,67

8,425 = 3096,5216,0137 - T - 53,67

3096,52 7,588T - 53,67

=

T = 461,7177 K = 188,567oC

Neraca Panas Masuk (Alur 4) 30

25Cp dT∫ =

303,15

298,15Cpl dT∫

30

25Cp dT∫ =

303,15-01 -03 2 -06 3

298,15

1,81 + 8,12.10 T + 1,51.10 T + 1,63.10 T dT⎡ ⎤⎣ ⎦∫

-01 -03 -062 2 3 3 4 4

2 1 2 1 2 1 2 18,12.10 1,51.10 1,63.101,81(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )

2 3 4⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

-01 -032 2 3 3

-064 4

8,12.10 1,51.101,81(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 ) 2 3

1,63.10+ (303,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦


Qin toluena = N.Cpl.dT

= 11,608 kmol/jam . 2.135,185 kJ/kmol

= 24785,328 kJ/jam

Qin MnAs = N.Cps.dT

= 0,099 kmol/jam . 1.424,1 kJ/kmol

= 140,643 kJ/jam

Tabel LB.9 Panas masuk heater (E-101)

Komponen N4

(kmol/jam)303,15

298,15Cp dT∫

303,154

298,15N Cpl dT⎡ ⎤

⎢ ⎥⎣ ⎦∫

Toluena 12,768 2.135,185 24.785,328 Mangan Asetat 0,099 1424,1 140,643 Total 24.925,972

Neraca Panas Keluar (Alur 6)

Toluena 148,89

25Cp dT∫ =

422,04

298,15Cpl dT∫

148,89

25Cp dT∫ =

422,04-01 -03 2 -06 3

298,15

1,81 + 8,12.10 T + 1,51.10 T + 1,63.10 T dT⎡ ⎤⎣ ⎦∫

-01 -03 -062 2 3 3 4 4

2 1 2 1 2 1 2 18,12.10 1,51.10 1,63.101,81(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )

2 3 4⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

-01 -032 2 3 3

-064 4

8,12.10 1,51.101,81(422,04-298,15) + (422,04 -298,15 ) + (422,04 -298,15 ) 2 3

1,63.10+ (422,04 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦Qout toluena = N.Cp.dT

= 11,608 kmol/jam . 70.707,51 kJ/kmol

= 820.776,008 kJ/jam

Qout MnAs = N.Cp.dT

= 0,099 kmol/jam . 35286,35 kJ/kmol

= 3484,862 kJ/jam


Tabel LB.10 Panas keluar heater (E-101)

Komponen N6

(kmol/jam) 422,04

298,15Cpl dT∫

422,046

298,15N Cpl dT⎡ ⎤

⎢ ⎥⎣ ⎦∫

Toluena 11,608 70.707,51 820.776,008 Mangan Asetat 0,099 35.286,35 3.484,862 Total 824.260,869

Panas yang dibutuhkan :

Q = Q out – Q in

= (824.260,869 - 24.925,972) kJ/jam

= 799.334,90 kJ/jam.

λ = 1.938,6 kJ/kg

Massa steam yang diperlukan:

Q 799.334,90 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 412,33 kg/jam

Tabel LB.11 Neraca panas heater (E-101)

Masuk

(kJ/jam) Keluar

(kJ/jam) Umpan 24.925,97 -Produk - 824.260,87Panas yang dibutuhkan 799.334,90 -Total 824.260,87 824.260,87

LB.2 Pemanas Oksigen (Heater) (E-102)



oksigen agar temperatur oksigen masuk ke dalam reaktor seragam.

Neraca Panas masuk heater (T = 300C)

Tekanan di dalam heater = 3.800 mmHg = 506,625 kPa

Dimana Oksigen, pada tekanan dan temperatur tersebut merupakan fasa gas.

Oksigen (O2) 30

25Cp dT∫ =

303,15

298,15Cpg dT∫

30

25Cp dT∫ =

303,15-02 -05 2 -08 3 -11 4

298,15

29,9 + -1,14.10 T + 4,34.10 T + -3,70.10 T + 1,01.10 T dT⎡ ⎤⎣ ⎦∫

2

-02 -05 -082 2 3 3 4 4

2 1 1 2 1 2 1

-115 52 1

-1,14.10 4,34.10 -3,70.1029,9 (T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T ) 2 3 4

1,01.10+ (T -T )5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

-02 -052 2 3 3

-08 -114 4 5 5

-1,14.10 4,34.1029,9 (303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 ) 2 3

-3,70.10 1,01.10+ (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

Qin = N.Cp dT

= 16,139 kmol/jam. 147,292 kJ/kmol

= 2.377,218 kJ/jam


Komponen N3

(kmol/jam)298,15

298,15Cp dT∫

298,153

298,15N Cp dT⎡ ⎤

⎢ ⎥⎣ ⎦∫

Oksigen 16,139 147,292 2.377,218 Total 2.377,218

Neraca panas keluar heater (alur 5)

Oksigen (O2) 148,89

25Cp dT∫ =

422,04

298,15Cpg dT∫


422,04148,89 -02 -05 2 -08 3 -11 4

25298,15

Cp dT 29,9 + -1,14.10 T + 4,34.10 T + -3,70.10 T + 1,01.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

2

-02 -05 -082 2 3 3 4 4

2 1 1 2 1 2 1

-115 52 1

-1,14.10 4,34.10 -3,70.1029,9 (T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T ) 2 3 4

1,01.10+ (T -T )5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

-02 -052 2 3 3

-08 -114 4 5 5

-1,14.10 4,34.1029,9 (422,04-298,15) + (422,04 -298,15 ) + (422,04 -298,15 ) 2 3

-3,70.10 1,01.10+ (422,04 -298,15 ) + (422,04 -298,15 )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

148,895

25N . Cp dT = 85.898,41 kJ/jam∫


Komponen N5

(kmol/jam)

422,04

298,15Cpg dT∫

outQ

Oksigen 16,139 3.699,966 59.715,586 Total 59.715,586


Q = Q out – Q in

= (59.715,586 - 2.377,218) kJ/jam

= 57.338,368 kJ/jam.

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 57.338,368 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 29,577 kg/jam


Masuk

(kJ/jam) Keluar

(kJ/jam) Umpan 2.377,218 -Produk - 59.715,586Panas yang dibutuhkan 57.338,368 -Total 59.715,586 59.715,586


LB.3 Heater (E-103)


toluena, asam benzoat dan air agar temperatur di dalam reaktor seragam.

Neraca Panas masuk heater (T = 133oC)

Tekanan di dalam heater = 5.320 mmHg = 709,275 kPa = 7 atm.

Dimana toluena, asam benzoat dan air pada tekanan dan temperatur tersebut

merupakan fasa cair.

Toluena 406,15

133 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 1,81 + 8,12.10 T + 1,51.10 T + 1,63.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -06133 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

8,12.10 1,51.10 1,63.10Cpl dT 1,81(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

-01 -032 2 3 3

-064 4

8,12.10 1,51.101,81(406,15-298,15) + (406,15 -298,15 ) + (406,15 -298,15 ) 2 3

1,63.10+ (406,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 59.372,44 kJ/kmol. 133

25Cpl dT∫

Qtol = N13tol . = 1,148 kmol/jam. 59.372,44 kJ/kmol.

133

25Cpl dT∫

= 68.159,56 kJ/jam

Asam Benzoat : = 133

25Cp dT∫

406,15

298,15Cpl dT∫

= 25890,18 kJ/kmol 13313

AsBen 25N Cp ∫ dT = 0,696 kmol/jam . 25890,18 kJ/kmol


= 18032,06 kJ/jam

Benzaldehide: = 133

25Cp dT∫

406,15

298,15Cpl dT∫

= 19494,79 kJ/kmol 13313

Benz 25N Cp∫ dT

dT

= 0,116 kmol/jam . 19494,79 kJ/kmol

= 2224,49 kJ/jam

Benzil Alkohol : = 133

25Cp dT∫

406,15

298,15Cpl dT∫

= 25091,6 kJ/kmol 13313

BenAl 25N Cp∫ = 0,238 kmol/jam . 25091,6 kJ/kmol

= 5963,121 kJ/jam

Air : = 133

25Cp dT∫

406,15

298,15Cpl dT∫

= 3219,56 kJ/kmol

2

13313H O 25

N Cp dT∫ = 4,089 kmol/jam . 3219,56 kJ/kmol

= 13164,78 kJ/jam


Komponen N13

(kmol/jam)406,15

298,15Cp dT∫

406,1513

298,15N Cp dT⎡ ⎤

⎢ ⎥⎣ ⎦∫

Toluena 1,148 59372,44 68159,56 Asam Benzoat 1,462 25890,18 18032,06 Benzaldehide 0,114 19494,79 2224,49 Benzil Alkohol 0,238 25091,6 5963,121 Air 4,089 3219,56 13164,78 Total 107.544

Neraca panas keluar heater (alur 8)

1. Toluena: = 148,89

25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 106469,58 kJ/kmol

= 1,148 kmol/jam . 106469,58 kJ/kmol 148,898

tol 25N Cp ∫ dT

= 122.227,1 kJ/jam.


2. Asam Benzoat : = 148,89

25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 23.326,285 kJ/kmol 148,898

AsBen 25N Cp dT∫ = 0,696 kmol/jam . 23326,285 kJ/kmol

= 16.246,35 kJ/jam

3. Benzaldehide : = 148,89

25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 22445,729 kJ/kmol 148,898

Benz 25N Cp dT∫ = 0,114 kmol/jam . 22445,729 kJ/kmol

= 2561,212 kJ/jam

4. Benzil Alkohol : = 148,89

25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 29178,896 kJ/kmol 148,898

BenAl 25N Cp ∫ dT

dT

= 0,238 kmol/jam . 29178,896 kJ/kmol

= 6934,485 kJ/jam

5. Air : = 148,89

25Cp dT∫

BP 422,04

298,15 BPCpl dT HVL + Cpg dT+Δ∫ ∫

= 10.733,06 + 40.656,2 + 968,398

= 52.358 kJ/kmol

2

148,898H O 25

N Cp ∫ = 4,089 kmol/jam . 52.358 kJ/kmol

= 214090,476 kJ/jam


Komponen N8

(kmol/jam) ( )

298,15

BP

lCp dT∫

Hvl (kJ/kmol)

422,04

( )gBP

Cp dT∫

outQ

Toluena 1,148 106469,58 - - 122227,1Asam Benzoat 0,696 23326,285 - - 16246,35Benzaldehide 0,114 22445,729 - - 2561,212Benzil Alkohol 0,238 29178,896 - - 6934,485Air 4,089 10733,063 40.656 968,3982 214090,476Total 362.059,6



Q = Q out – Q in

= (362.059,6 – 107.544) kJ/jam

= 254.516 kJ/jam.

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 254.516 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 131,213 kg/Jam


Masuk

(kJ/jam) Keluar

(kJ/jam) Umpan 107.544 -Produk - 362.060Panas yang dibutuhkan 254.516 -Total 362.060 362.060

LB.4 Reaktor (R-101)

Pada reaktor terjadi reaksi oksidasi untuk menghasilkan asam benzoat. Reaksi

digambarkan sebagai berikut:

1. Reaksi Pembentukan asam benzoat

C6H5CH3 + 32

O2 2+

2Mn [O ] C6H5COOH + H2O

Reaksi berlangsung pada temperatur 300oF (148,89oC) secara eksotermis (diperoleh

melalui perhitungan dengan menggunakan persamaan (

Δ ), sehingga digunakan air pendingin 280C

untuk menjaga temperatur operasi dalam reaktor tetap tersedia sesuai yang

diinginkan.

0 00

Re tan Pr(148,89 ) 298,15ak r odukC KHr H H H= Δ +Δ + Δ

Oks148,89 oC Tol

AsBenMnAsBenAlBenzAir

Air Pendingin 28 oC

Air Pendingin Bekas 60 oC

6

9

Reaktor

TolMnAs

148,89 oC

5

7Air

OksigenToluena

148,89 oC

8Tol

AsBenMnAsBenAlBenzAir


Panas Masuk Reaktor

Qin Reaktor :

Qout Heater E-101 = 824.260,87 kJ/jam



Tabel LB.18 Panas masuk Reaktor (R-101)

Alur Qin

kJ/jam Alur 6 824.260,87Alur 5 59.715,586Alur 8 362.038,11Total 1.246.014,570

Panas Keluar Reaktor

Alur 9

Panas keluar reaktor = 422,04

9

298,15SN Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

∑ ∫ T

Tekanan keluar reaktor P = 6 atm = 607,95 kPa.

Tout reaktor 148,89oC 422,04 K P operasi 4560 mmHg 607,95 kPa Ln P 7,732

Tabel LB.19 Kondisi Operasi pada reaktor (R-101)

Komponen T sat (K) Tc (K) Pc (atm) V pr = 1/Pc Toluena 470,18 591,8 40,56255 0,024653 Asam Benzoat 613,39 751 45,0037 0,02222 Benzaldehide 548,51 695 45,99062 0,021744 Benzil Alkohol 566,99 677 45,99062 0,021744 Oksigen 114,02 154,6 49,83962 0,020064 H2O 438,59 647,1 217,6616 0,004594


Perhitungan untuk masing – masing komponen:

1. Toluena: = 148,89

25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 106.472,47 kJ/kmol

= 0,574 kmol/jam . 106.472,47 kJ/kmol 148,899

tol 25N Cp ∫ dT

dT

dT

= 61.115,2 kJ/jam.


25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 41.894,47 kJ/kmol 148,899

AsBen 25N Cp dT∫ = 7,661 kmol/jam . 41.894,47 kJ/kmol

= 320.966,5 kJ/jam


25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 31.319,18 kJ/kmol 148,899

Benz 25N Cp dT∫ = 1,279 kmol/jam . 31.319,18 kJ/kmol

= 40051,952 kJ/jam


25Cp dT∫

422,04

298,15Cpl dT∫

= 40.105,82 kJ/kmol 148,899

BenAl 25N Cp ∫ = 2,566 kmol/jam . 40.105,82 kJ/kmol

= 102905,042 kJ/jam

5. Mangan Asetat : = 148,89

25Cp dT∫

422,04

298,15Cps dT∫

= 47.944,691 kJ/kmol 148,899

MnAs 25N Cp dT∫ = 0,099 kmol/jam . 47.944,691 kJ/kmol

= 4734,993 kJ/jam

6. Air : = 148,89

25Cp dT∫

BP

298,15Cpl dT∫

= 10252,03 kJ/kmol

2

148,899H O 25

N Cp ∫ = 0,173 kmol/jam . 10252,03 kJ/kmol

= 1772,029 kJ/jam


Tabel LB.20 Panas keluar Reaktor (R-101) alur 9

Komponen

N9 (kmol/jam)

dTCpBP

l∫298

)( Hvl (kJ/kmol)

422,04

( )gBP

Cp dT∫

422,049

298

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫

Reaksi:

1. Reaksi pembentukan asam benzoat

C6H5CH3 (l) + 32

O2 (g) 2+

0 0 0

2Mn [O ] C6H5COOH (l) + H2O (g)

T

Toluena 0,574 106472,47 – – 61115,195Asam Benzoat 7,661 41894,47 – – 320966,533MnAs 0,099 284,82 – – 47944,691Benzaldehide 1,279 31319,18 – – 40051,953Benzil Alkohol 2,566 40105,82 – – 102905,042H2O 0,173 10252,03 – – 1772,0293

Total 574.755,442

kJ/jam

r1= 6,965 kmol/jam

Panas reaksi pada keadaan standar:

f produk f ReaktanΔHr = (ΔH - ΔH )

0

rHΔ = [(∆H0f , AsBen + ∆H0

f , Air) – (∆H0f, Toluena)]

= [(-290,10 + (-241,80)) - (50,20)] kJ/mol

= -582,1 kJ/mol = -582.100 kJ/kmol

Panas reaksi pada 148,89oC = 422,04 K

∆Hr(422,04) =Δ + + - 0rH

422,04

(l)AsBen298,15

Cp dT⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ 2

422,04

H O298,15

Cp dT⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫

422,04

(l)tol298,15

Cp dT⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫

= -582.100 - 41.894,47 - 52357,78 + (106472,47)

= -569.879,784 kJ/kmol.

r1= 6,965 kmol/jam

0r 1422,04 KQ = ΔHr .r

= -569.879,784 kJ/kmol . (6,965 kmol/jam) = -3.967.336,868 kJ/jam.


2. Reaksi pembentukan benzil alkohol

C6H5CH3 (l) + 12

O2 (g) 2+

0 0 0

2Mn [O ] C6H5CH2OH (l)

r2 = 2,566 kmol/jam



0

rHΔ = [(∆H0f , BenAl) – (∆H0

f, Toluena)]

= [(-100,40) - (50,20)] kJ/mol

= -150,6 kJ/mol = -150.600 kJ/kmol


∆Hr(422,04) =Δ + - ⎜ ⎟⎜ ⎟ 0rH

422,04

(l)BenAl298,15

Cp dT⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫

422,04

(l)tol298,15

Cp dT⎛ ⎞

⎝ ⎠∫

= -150.600 - 40.105,82 + (106472,47)

= -84.233,357 kJ/kmol.

R2= 2,566 kmol/jam

0r 2422,04 KQ = ΔHr .r

= -84.233,357 kJ/kmol . (2,566 kmol/jam) = -216.129,1477 kJ/jam

3. Reaksi pembentukan benzaldehide

C6H5CH3 (l) + O2 (g) 2+

0 0 0

2Mn [O ] C6H5CHOH (l) +H2O (g)

r3= 1,279 kmol/jam



0

rHΔ = [(∆H0f , Benz+ ∆H0

f , Air) – (∆H0f, Tol)]

= [(-36,8+ -241,8) - (50,20)] kJ/mol

= -328,8 kJ/mol = -328.800 kJ/kmol


∆Hr(422,04) =Δ + + - 0rH

422,04

(l)Benz298,15

Cp dT⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫

422,04

(l)air298,15

Cp dT⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫

422,04

(l)tol298,15

Cp dT⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫


= -328.800 – 31.319,18 - 52357,78 + (106472,47)

= -306.004,492 kJ/kmol.

r3= 1,279 kmol/jam

0r 2422,04 KQ = ΔHr .r

= -306.004,492 kJ/kmol . (1,279 kmol/jam) = -390983,737 kJ/jam

Total Panas Reaksi = = -4.574.449,754 kJ/jam 1 2ΔHr + ΔHr + ΔHr3

T

Alur 7

Panas keluar reaktor = 422,04

7S

BP

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

∑ ∫

Oksigen (O2) 148,89

25Cp dT∫ =

422,04

298,15Cpg dT∫

422,04148,89 -02 -05 2 -08 3 -11 4

298,15298,15

Cp dT 29,9 + -1,14.10 T + 4,34.10 T + -3,70.10 T + 1,01.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

2

-02 -05 -082 2 3 3 4 4

2 1 1 2 1 2 1

-115 52 1

-1,14.10 4,34.10 -3,70.1029,9 (T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T ) 2 3 4

1,01.10+ (T -T )5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

-02 -052 2 3 3

-08 -114 4 5 5

-1,14.10 4,34.1029,9 (422,04-298,15) + (422,04 -298,15 ) + (422,04 -298,15 ) 2 3

-3,70.10 1,01.10+ (422,04 -298,15 ) + (422,04 -298,15 )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

( )148,897oks BP

N Cp dT + Hvl = 150.889,844 kJ/jamΔ∫

Uap Air 148,89

BPCp dT∫ =

422,04

BPCpg dT∫

422,04148,89 -03 -05 2 -08 3 -12 4

BP328,31

Cpg dT 34,0 + -9,65.10 T + 3,30.10 T + -2,04.10 T + 4,30.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫-03 -05

2 2 3 32 1 2 1 2 1148,89

-08 -12BP4 4 5 52 1 2 1

-9,65.10 3,30.1034,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) 2 3Cpg dT=

-2,04.10 4,30.10+ (T -T ) + (T -T )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫


-03 -052 2 3 3

148,89

-08 -12BP4 4 5 5

-9,65.10 3,30.1034,0(422,04-BP) + (422,04 -BP ) + (422,04 -BP ) 2 3Cpg dT=

-2,04.10 4,30.10+ (422,04 -BP ) + (422,04 -BP )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 1180,221 kJ/kmol 148,89

BPCpg dT∫

N7H2O . = 8,519 kmol /jam . (1180,221+40656,2) kJ/kmol

148,89

BPCpg dT + ΔHvl∫

= 443741,5386 kJ/jam

Toluena: = 148,89

25Cp dT∫

422,04

25Cp dT∫

= 140692,25 kJ/kmol

= 0,574 kmol/jam . 140692,25 kJ/kmol 148,897

tol 25N Cp∫ dT

= 80757,35401 kJ/jam

Perhitungan Kebutuhan Air Pendingin

dTdQ = Qr + ∆Hout - ∆Hin

= - 4.574.449,754 kJ/jam + 1.214.165,77 kJ/jam - 1.354.644,97 kJ/jam

= - 4.606.240,04 kJ/jam

Tanda negatif (-) menunjukkan bahwa sistem melepaskan kalor.

Media pendingin yang digunakan adalah air pendingin yang masuk pada suhu

28 0C dan keluar 60 0C.

Air pendingin = H(280C) = 117,3 kJ/kg

= H(600C) = 251,1 kJ/kg

Air pendingin yang dibutuhkan :

= 0 0

/(28 ) (60 )

dQ dTH C H C−

= - 5.399.213,124 kJ/jam(117,3 251,1) kJ/kg−

= 34426,308 kg/jam.


Tabel LB.21 Neraca Panas Reaktor (R-101)

Masuk

(kJ/jam) Keluar

(kJ/jam) Umpan 1.246.014,570 -Produk - 1.214.165,77 Panas Reaksi r.ΔHr 4.574.449,754 -Panas yang dilepaskan - 4.606.240,04Total 5.820.464,32 5.820.464,32

LB.5 Kondensor (E-104)

Produk keluaran reaktor (R-101) yang berupa uap akan dikondensasikan

dengan kondensor (E-104) pada temperatur 133 0C untuk mendapatkan komponen –

komponen masing – masing dalam fasa cair sehingga akan mempermudah proses

recycle ke dalam reaktor kembali.

148,890C 1330C

Air Pendingin (280C)

Air Pendingin bekas (600C)

Neraca panas masuk Kondensor (T = 148,890C)

Air (H2O) 148,89

25

Cp dT∫ = = + ∆HVL + 422,04

298,15

Cp dT∫BP

298,15

Cpl dT∫422,04

gBP

Cp dT∫

= 52088,45 kJ/kmol

Qin = n.Cp.dT

= n (Cpl dT + ∆HVL + Cpg dT )

= 8,764 kmol/jam (52088,45) kJ/kmol

= 456.491,1 kJ /jam

Kondensor Air (l)

Tol (l)

Air (g)

Tol (g)

Oksigen


Oksigen 148,89

25

Cp dT∫ = = ∆HVL + 422,04

298,15

Cp dT∫422,04

gBP

Cp dT∫

= 17.217 kJ/kmol

Qin = n.Cp.dT


= 8,519 kmol/jam (17.217) kJ/kmol

= 146675,577 kJ /jam

Toluena 148,89

25

Cp dT∫ = = + ∆HVL + 422,04

298,15

Cp dT∫BP

298,15

Cpl dT∫422,04

gBP

Cp dT∫

= 140692,25 kJ/kmol

Qin = n.Cp.dT


= 0,574 kmol/jam (140692,25) kJ/kmol

= 80757,354 kJ /jam

Tabel LB.22 Panas masuk kondensor (E-104)

Komponen

N7 (kmol/jam)

dTCpBP

l∫298

)( Hvl (kJ/kmol)

422,04

( )gBP

Cp dT∫

422,047

298

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫

T

Toluena 0,574 106472,47 33.460,60 759,189 80757,354Oksigen 8,519 - 6.726 10491,46 146675,577

H2O 8,764 10252,03 40.656,2 1180,221 456491,074

Total 683924,005

kJ/jam

Neraca panas keluar kondensor (T = 1330C)

Air (H2O) 133

25

Cp dT∫ = = 406,15

298,15

Cp dT∫406,15

298,15

Cpl dT∫

= 8205,004 kJ/kmol


Qout = n.Cp.dT

= 8,764 kmol/jam (8205,004) kJ/kmol

= 71906,74 kJ /jam

Oksigen 133

25

Cp dT∫ = = 406,15

298,15

Cp dT∫406,15

298,15

Cpl dT∫

= 3656,762 kJ/kmol

Qout = n.Cp.dT

= n Cpl dT

= 8,519 kmol/jam (3656,762) kJ/kmol

= 31151,95 kJ /jam

Toluena 133

25

Cp dT∫ = = 406,15

298,15

Cp dT∫406,15

298,15

Cpl dT∫

= 140692,25 kJ/kmol

Qin = n.Cp.dT

= n Cpl dT

= 0,574 kmol/jam (59372,44) kJ/kmol

= 34079,78 kJ /jam

Tabel LB.23 Panas keluar kondensor (E-104)

Komponen

N11 (kmol/jam)

dTCpBP

l∫298

)( 406,48

11

298

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Toluena 0,574 59372,44 34079,78 Air 8,764 8205,004 71906,74

Oksigen 8,519 3656,762 31151,95 Total 137138,5

Panas yang dilepaskan

= Qout - Qin

= (137138,5– 683924) kj/jam

= -546785,53 kj/jam


Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 28 0 C

dan keluar pada suhu 600 C. Air pendingin yang diperlukan :

Entalpi Air pendingin pada 28oC : H(28oC)= 117,43 kJ/kg

Entalpi Air pendingin pada 60oC : H(600C)= 251,1 kJ/kg (Geankoplis,

2003)

Massa Air pendingin yang diperlukan:

0 0

Q -546785,53 kJ/jammλ H(28 C) - H(60 C) kJ/kg

= =

= -2.786.515 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−

= 4086,588 kg/Jam

Tabel LB.24 Neraca Panas Kondensor (E-104)

Masuk

(kJ/jam) Keluar

(kJ/jam) Umpan 683.924 -

Produk - 137.138,5

Panas yang dilepas - 546.785,5

Total 683.924 683.924

LB.6 Cooler (E-201)

ToluenaAsam BenzoatBenzaldehide

Benzil AlkoholAir

148,89 oC 30oC

ToluenaAsam BenzoatBenzaldehide

Benzil AlkoholAir

28 oC

kas 60 oC

9 10

Air pendingin

Air Pendingin Be


Tabel LB.25 Panas masuk Cooler (E-201) alur 9

Komponen

N9 (kmol/jam)

dTCpBP

l∫298

)( Hvl (kJ/kmol)

466,48

( )gBP

Cp dT∫

466,489

298

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫

T

Toluena 0,574 106472,47 – – 61115,195Asam Benzoat 7,661 41894,47 – – 320966,533MnAs 0,099 47944,69 – – 4746,524Benzaldehide 1,279 31319,18 – – 39311,073Benzil Alkohol 2,566 40105,82 – – 104844,451H2O 0,173 10252,03 – – 1772,0293

Total 539987,090

kJ/jam

Neraca Panas Keluar Cooler (E-201)

1. Toluena: = 30

25Cp dT∫

303,15

298,15Cpl dT∫

= 2135,185 kJ/kmol

= 0,574 kmol/jam . 2135,185 kJ/kmol 3010

tol 25N Cp d∫ T

dT

T

dT

= 1225,596 kJ/jam.

2. Asam Benzoat : = 30

25Cp dT∫

303,15

298,15Cpl dT∫

= 1099,407 kJ/kmol 3010

AsBen 25N Cp∫ = 7,661 kmol/jam . 1099,407 kJ/kmol

= 8422,900 kJ/jam

3. Benzaldehide : = 30

25Cp dT∫

303,15

298,15Cpl dT∫

= 861,958 kJ/kmol 3010

Benz 25N Cp d∫ = 1,279 kmol/jam . 861,958 kJ/kmol

= 1081,909 kJ/jam

4. Benzil Alkohol : = 30

25Cp dT∫

303,15

298,15Cpl dT∫

= 1118,382 kJ/kmol 3010

BenAl 25N Cp∫ = 2,566 kmol/jam . 1118,382 kJ/kmol


= 2923,668 kJ/jam

5. Mangan Asetat : = 30

25Cp dT∫

303,15

298,15Cps dT∫

= 1424,100 kJ/kmol 3010

MnAs 25N Cp dT∫ = 0,109 kmol/jam . 1424,100 kJ/kmol

= 154,708 kJ/jam

6. Air : = 30

25Cp dT∫

303,15

298,15Cpl dT∫

= 374,705 kJ/kmol 3010

H2O 25N Cp d∫ T = 0,173 kmol/jam . 374,705 kJ/kmol

= 64,767 kJ/jam

Tabel LB.26 Panas keluar Cooler (E-201) alur 10

Komponen

N10 (kmol/jam)

dTCpBP

l∫298

)( 422,04

10

298

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Toluena 0,574 2135,185 1225,596 Asam Benzoat 7,661 1099,407 8422,900 MnAs 0,099 1424,100 154,708 Benzaldehide 1,279 861,958 1081,909 Benzil Alkohol 2,566 1118,382 2923,668 H2O 0,173 374,705 64,767 Total 12,352 13.873,548


= Qout - Qin

= (13.873,548 – 540.449,058) kj/jam

= -526.575,51 kj/jam




Entalpi Air pendingin pada 60oC : H(600C)= 251,1 kJ/kg


0 0

Q -526.575,51 kJ/jammλ H(28 C) - H(60 C) kJ/kg

= =


= -526.575,51 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−

= 3.935,541 kg/Jam

Tabel LB.27 Neraca Panas Cooler (E-201)

Masuk

(kJ/jam)

Keluar

(kJ/jam)

Umpan 540.449,058 -

Produk - 13.873,548

Panas yang dilepaskan - 526.575,51

Total 540.449,058 540.449,058

LB.7 Heater (E-106)

Pada heater terjadi kenaikan suhu sebelum masuk ke dalam flash

drum dan terjadi pemisahan uap dengan cair secara flash distillation.

Panas Masuk Heater : Alur 15

Tin = 190oC = 463,15 K

P = 119 mmHg = 0,1565 atm

Panas masuk alur 15 463,15

15senyawa

298,15

N Cpl dT ⎡ ⎤

= ⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫

1. Toluena

= 2135,185 kJ/kmol. 190

25Cpl dT∫

N15tol. = 0,574 kmol /jam . 2135,185 kJ/kmol.

190

25Cpl dT∫


= 1225,596 kJ/jam

2. H2O (air)

= 374,705 kJ/kmol. 190

25Cpl dT∫

N15air . = 0,173 kmol/jam. 374,705 kJ/kmol.

190

25Cpl dT∫

= 64,767 kJ/jam

3. Asam Benzoat

= 1099,407 kJ/kmol. 190

25Cpl dT∫

= 7,661kmol/jam . 1099,407 kJ/kmol 19015

AsBen 25N Cp dT∫ = 8422,900 kJ/jam

4. Benzaldehide

= 861,958 kJ/kmol. 190

25Cpl dT∫

= 1,279 kmol/jam . 861,958 kJ/kmol 19015

Benz 25N Cp d∫ T

dT

= 1081,909 kJ/jam

5. Benzil Alkohol

= 1118,382 kJ/kmol. 190

25Cpl dT∫

= 2,566 kmol/jam . 1118,382 kJ/kmol 19015

BenAl 25N Cp∫ = 2923,668 kJ/jam

Tabel LB.28 Neraca Panas Masuk (alur 15) Heater (E-106)

Komponen N15

(kmol/jam)

463,15

( )298,15

lCp dT∫

463,1515

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Toluena 0,574 2135,185 1225,596 Asam Benzoat 7,661 1099,407 8422,900 Benzaldehide 1,279 861,958 1081,909 Benzil Alkohol 2,566 1118,382 2923,668 H2O 0,173 374,705 64,767 Total 12,278 13718,840


Panas Keluar Heater : Alur 16

Tout : 200oC

Pout : 0,1565 atm.

Sebagian komponen berubah fasa menjadi fasa uap.

Panas keluar alur 16 473,15

16senyawa

298,15

N Cp dT ⎡ ⎤

= ⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫

1. Toluena

ΔHvl = 33.460,60 kJ/kmol

= 23.410,674 kJ/kmol 200

25Cpg dT∫

N16tol. ( )473,15

298,15Cpg dT+ΔHvl∫ = 0,574 kmol /jam.(23.410,674 +33.460,6) kJ/kmol

= 32644,11 kJ/jam

2. H2O (air)

ΔHvl = 40.656 kJ/kmol

= 5983,1 kJ/kmol 200

25Cpg dT∫

N16air. ( )473,15

298,15Cpg dT+ΔHvl∫ = 0,016 kmol /jam . 46.639,30 kJ/kmol.

= 732,859 kJ/jam.

3. Asam Benzoat


= 23660,6266 kJ/kmol 200

25Cpg dT∫

N16asben. ( = 0,696 kmol /jam . 81.932,63 kJ/kmol. )473,15

298,15Cpg dT+ΔHvl∫

= 57064,66 kJ/jam.

4. Benzaldehide


= 24.886,5964 kJ/kmol 200

25Cpg dT∫

N16benz. ( = 0,1141 kmol /jam . 65.973,60 kJ/kmol

= 7.528,041 kJ/jam.

)473,15



5. Benzil Alkohol


= 25412,8323 kJ/kmol 200

25Cpg dT∫

N16benAl. = 0,238 kmol /jam.74.656,83 kJ/kmol ( )473,15


= 17.742,504 kJ/jam.

Tabel LB.29 Neraca Panas Keluar (Alur 16a) Heater (E-106)

Panas Keluar Heater : Alur 16

Sebagian komponen menjadi fasa cair.

Tout : 200oC

Pout : 0,1565 atm.

Panas keluar alur 16 473,15

16senyawa

298,15

N Cp dT ⎡ ⎤

= ⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫

1. H2O (air)

= 10842,578 kJ/kmol. 200

25Cpl dT∫

N16air . = 0,1571 kmol/jam. 10842,578 kJ/kmol.

200

25Cpl dT∫

= 1.703,7299 kJ/jam

2. Asam Benzoat

= 43723,354 kJ/kmol. 200

25Cpl dT∫

= 6,9648 kmol/jam . 43723,354 kJ/kmol 20016

AsBen 25N Cpl ∫ dT

Komponen N16

(kmol/jam) ΔHvl

473,15

Cp dT∫ ( )298,15

g

473,15

( )298,15

gCp dT∫

+Hvl

473,1516

298,15

N Cp d⎛

T⎞

⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫

Toluena 0,574 33.460,60 23.410,674 56.871,274 32.644,111Asam Benzoat 0,696 58.272,00 23.660,627 81.932,627 57.064,656Benzaldehide 0,1141 41.087,00 24.886,596 65.973,596 7.528,041Benzil Alkohol 0,238 49.244,00 25.412,832 74.656,832 17.742,504H2O 0,016 40.656,20 5.983,100 46.639,300 732,859Total 1,638 115.712,171


= 304.525,5971 kJ/jam

3. Benzaldehide

= 32678,966 kJ/kmol. 200

25Cpl dT∫

= 1,1411 kmol/jam . 32678,966 kJ/kmol 20016

Benz 25N Cpl dT∫ = 37.288,9471 kJ/jam

4. Benzil Alkohol

= 41822,695 kJ/kmol. 200

25Cpl dT∫

= 2,376 kmol/jam . 41822,695 kJ/kmol 20016

BenAl 25N Cpl dT∫ = 99.393,3566 kJ/jam

Tabel LB.30 Neraca Panas Keluar (alur 16) Heater (E-106)


Q = Q out – Q in

= (442.911,6279 + 115.712,171 - 13718,840) kJ/jam

= 544.904,9589 kJ/jam.

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 544.904,9589 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 281,081 kg/Jam

Tabel LB.31 Neraca Panas Heater (E-106)

Masuk Keluar

Komponen N16

(kmol/jam)

473,15

298,15

Cp dT∫ 473,15

16

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 6,9648 43723,354 304.525,5943 Benzaldehide 1,1411 32678,966 37.288,9471 Benzil Alkohol 2,3765 41822,695 99.393,3566 H2O 0,1571 10842,578 1.703,7299

Total 10,6396 442.911,6279


(kJ/jam) (kJ/jam) Umpan 13718,8401 -Produk - 558.623,7990 Panas yang diperlukan 544.904,9589 -Total 558.623,7990 558.623,7990

LB. 8 Kondensor (E-105)

Panas yang masuk ke dalam kondensor E-105 = panas yang keluar dari flash

drum (alur 17) = 115.712,2 kJ/ jam.

Alur 17 Alur 14 Kondensor 200oC 1330C

Air Pendingin bekas (600C)

Asam Benzoat

Benzaldehide

Benzil Alkohol

H2O

Toluena

Air Pendingin (280C)

Toluena

Asam Benzoat

Benzaldehide

Benzil Alkohol

H2O

1. Toluena 406,15

133 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 1,81 + 8,12.10 T + 1,51.10 T + 1,63.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -06133 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

8,12.10 1,51.10 1,63.10Cpl dT 1,81(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

133

133

133 303,15

2 2 3 3

-064 4

8,12.10 1,51.101,81(406,15-298,15) + (406,15 -298,15 ) + (406,15 -298,15 ) 2 3

1,63.10+ (406,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 59.372,44 kJ/kmol. 25

Cpl dT∫

Qtol = N14tol . = 0,574 kmol/jam. 59.372,44 kJ/kmol.

25Cpl dT∫

= 34079,78 kJ/jam


Cp dT∫ 298,15Cp dT∫


406,15133 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT -158 + 2,37T + -4,83.10 T + 3,69.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-03 -06133 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

2,37 -4,83.10 3,69.10Cpl dT= -158(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

2 2

133

-03 -06253 3 4

2,37-158(406,15-298,15) + (406,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-4,83.10 3,69.10+ (406,15 -298,15 ) + (406,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫4

dT

= 25.890,18 kJ/kmol 13314

AsBen 25N Cp ∫ = 0,696 kmol/jam . 25.890,18 kJ/kmol

= 18032,06 kJ/jam


25Cp dT∫

406,15

298,15Cp dT∫

-1 -03 -06133 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

7,04.10 -1,71.10 1,76.10Cpl dT= 67,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫406,15

133 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 67,0 + 7,04.10 T + -1,71.10 T + 1,76.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫-1

2 2

133

-03 -06253 3 4 4

7,04.1067,0(406,15-298,15) + (406,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-1,71.10 1,76.10+ (406,15 -298,15 ) + (406,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 19.494,79 kJ/kmol 13314

Benz 25N Cp∫ dT = 0,114 kmol/jam . 19.494,79 kJ/kmol

= 2224,49 kJ/jam


25Cp dT∫

406,15

298,15Cp dT∫

406,15133 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 97,6 + 8,66.10 T + -2,14.10 T + 2,17.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫


-1 -03 -06133 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

8,66.10 -2,14.10 2,17.10Cpl dT= 97,6(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

133

-03 -06253 3 4 4

8,66.1097,6(406,15-298,15) + (406,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-2,14.10 2,17.10+ (406,15 -298,15 ) + (406,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 25.091,60 kJ/kmol 13314

BenAl 25N Cp ∫ dT = 0,238 kmol/jam 25.091,60 kJ/kmol

= 5963,121 kJ/jam

5. H2O (air) 406,15

133 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -06133 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

2 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(406,15-298,15) + (406,15 -298,15 ) + (406,15 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (406,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 8.205 kJ/kmol. 133

25Cp dT∫

Qair = N14air . = 0,016 kmol/jam . 8.205 kJ/kmol.

133

25Cpl dT∫

= 128,9279 kJ/jam

Tabel LB.32 Neraca Panas Keluar (Alur 14) Kondensor (E-105)

Komponen N15

(kmol/jam)

406,15

( )298,15

lCp dT∫

406,1514

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Toluena 0,574 59.372,44 34079,78 Asam Benzoat 0,696 25.890,18 18032,06 Benzaldehide 0,114 19.494,79 2224,49 Benzil Alkohol 0,238 25.091,60 5963,121 H2O 0,016 8.205,00 128,9279

Total 1,638 60428,38



= Qout - Qin

= (60.428,38 – 115.712,2) kj/jam

= -55.283,8 kJ/jam




Entalpi Air pendingin pada 60oC : H(600C)= 251,1 kJ/kg (Geankoplis,

2003)


0 0


= =

= -55283,789 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−

= 413,1823 kg/jam

Tabel LB.33 Neraca Panas kondensor (E-105)

Masuk

(kJ/jam) Keluar

(kJ/jam) Umpan 115.712,2 -

Produk - 60.428,38

Panas yang dilepaskan - 55.283,8

Total 115.712,2 115.712,2

LB.9 Cooler (E-202)

AsBenBenzBenAlAir

200 oC 148,444oC

AsBenBenzBenAlAir

Air Pendingin 28 oC

Air Pendingin Bekas pada 60 oC

18 19


Panas yang masuk (alur 18) sebesar = 442.911,627 kJ/jam

Tin 473,15 K 200oC

Tref 298,15 K 25oC

Tout 421,594 K 148,444oC

Neraca Panas Keluar (alur 19) Cooler (E-202) sebagai berikut:


25Cp dT∫

421,594

298,15Cp dT∫

421,594148,444 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT -158 + 2,37T + -4,83.10 T + 3,69.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-03 -06148,444 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

2,37 -4,83.10 3,69.10Cpl dT= -158(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

2 2

148,444

-03 -06253 3 4

2,37-158(421,594-298,15) + (421,594 -298,15 ) 2Cpl dT=

-4,83.10 3,69.10+ (421,594 -298,15 ) + (421,594 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫4

p dT

= 29893,83 kJ/kmol 148,44419

AsBen 25N C ∫ = 6,964 kmol/jam . 29893,83 kJ/kmol

= 208205,376 kJ/jam


25Cp dT∫

421,594

298,15Cp dT∫

421,594148,444 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 67,0 + 7,04.10 T + -1,71.10 T + 1,76.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-1 -03 -06148,444 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

7,04.10 -1,71.10 1,76.10Cpl dT= 67,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

148,444

-03 -06253 3 4 4

7,04.1067,0(421,594-298,15) + (421,594 -298,15 ) 2Cpl dT=

-1,71.10 1,76.10+ (421,594 -298,15 ) + (421,594 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 22.446,48 kJ/kmol 148,44419

Benz 25N Cp ∫ dT = 1,14 kmol/jam . 22.446,48 kJ/kmol

= 25612,977 kJ/jam



25Cp dT∫

421,594

298,15Cp dT∫

421,594148,444 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 97,6 + 8,66.10 T + -2,14.10 T + 2,17.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫-1 -03 -06148,444 2 2 3 3 4 4

2 1 2 1 2 1 2 125

8,66.10 -2,14.10 2,17.10Cpl dT= 97,6(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

148,444

-03 -06253 3 4 4

8,66.1097,6(421,594-298,15) + (421,594 -298,15 ) 2Cpl dT=

-2,14.10 2,17.10+ (421,594 -298,15 ) + (421,594 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 28.853,93 kJ/kmol 148,44419

BenAl 25N C ∫ p dT = 2,377 kmol/jam . 28.853,93 kJ/kmol

= 68572,563 kJ/jam

4. H2O (air) 330,05

56,90 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -0656,90 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

2 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(330,05-298,15) + (330,05 -298,15 ) + (330,05 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (330,05 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 2400,283 kJ/kmol. 56,90

25Cpl dT∫

Qair = N19air . = 0,157 kmol/jam. 2400,283 kJ/kmol.

56,90

25Cpl dT∫

= 377,164 kJ/jam


N19air . ΔHvl = 0,157 kmol/jam . 40.656 kJ/kmol

= 260,7134 kJ/jam.

421,594148,444 -03 -05 2 -08 3 -12 4

56,90330,05

Cpg dT 34,0 + -9,65.10 T + 3,30.10 T + -2,04.10 T + 4,30.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫


-03 -052 2 3 3

2 1 2 1 2 1148,444

-08 -1256,904 4 5 52 1 2 1

-9,65.10 3,30.1034,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) 2 3Cpg dT=

-2,04.10 4,30.10+ (T -T ) + (T -T )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

-03 -052 2 3 3

148,444

-08 -1256,904 4 5 5

-9,65.10 3,30.1034,0(421,594-330,05) + (421,594 -330,05 ) + (421,594 -330,05 ) 2 3Cpg dT=

-2,04.10 4,30.10+ (421,594 -330,05 ) + (421,594 -330,05 )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 3.120,538 kJ/kmol 148,444

56,90Cpg dT∫

N19air. = 0,157 kmol /jam . 3.120,538 kJ/kmol.

148,444

100Cpg dT∫

= 490,3403 kJ/jam.

Tabel LB.34 Neraca Panas keluar (Alur 19) cooler (E-202)

Komponen N19

(kmol/jam) ( )

298,15

BP

lCp dT∫

ΔHvl

421,594

( )gBP

Cp dT∫

421,594

Cp dT∫298,15

421,594

19

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫


T

Asam Benzoat 6,965 29893,833 - - 29893,83 208205,376Benzaldehide 1,141 22446,480 - - 22446,48 25612,977Benzil alkohol 2,377 28853,934 - - 28853,93 68572,563Air 0,157 2400,283 40656 3.120,538 46176,82 7255,915

Total 309646,8

= Qout - Qin

= (309.646,8 – 442.911,627) kj/jam

= -133.681,214 kJ/jam




Entalpi Air pendingin bekas pada 60oC :H(600C)= 251,1 kJ/kg (Geankoplis,

2003)


0 0


= =

= -133.681,214 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−


= 999,112 kg/Jam


Masuk

(kJ/jam) Keluar

(kJ/jam) Umpan 442.911,627 -Produk - 309.646,8Panas yang dilepaskan - 133.681,214Total 442.911,627 442.911,627

LB.10 Kolom Destilasi I (T - 201)

J-206

24

D-201

J-203 J-205

V-201 LC

RB-201

21 25

22

J-204

2723F

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

B, Xb

D, Xd

19

E-20

203

Vb, Xb

Fungsi: Memisahkan produk asam benzoat dari larutan lainnya yang masih kotor

mengandung by-product sehingga didapatkan asam benzoat yang benar –

benar murni.

LB.10.1 Kondensor I (E-203)

20

141,589oC 148,444 oC

Air pendingin bekas 60 oC

AsBenBe

nz

nz

Air pendingin 28 oC

27 AsBenBeBenAl

BenAlAir Air





P = 2,5 Psia = 17,236 kPa = 129,2873 mmHg (Freepatentsonline.com)

Trial : T = 421,594 K

Tabel LB.36 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi

Komponen XiF Pi

(mmHg) Pi

(KPa) Ki XiF Ki

αif = Ki/Khk

Asam Benzoat 0,6560 20,5826 2,7441 0,1591 0,1044 1,000Benzil Alkohol 0,2197 130,8729 17,4480 1,0122 0,2223 6,358Benzaldehide 0,1095 331,8514 44,2424 2,5667 0,2810 16,123H2O 0,0148 3425,5032 456,6881 26,4948 0,3921 166,427Total 1,0000 3908,8102 521,1226 30,233 1,00000 Maka, suhu umpan (F) adalah 148,444 oC = 421,594 K.




P = 2,5 Psia = 17,236 kPa

Trial : T = 414,739 K

Tabel LB.37 Dew Point Destilat

Komponen YiD Pi

(mmHg) Pi

(KPa) Ki YiD/Ki

αiD = Ki/Khk

Asam Benzoat 0,00043 14,7272 1,9634 0,11390948 0,0038 1,0000Benzil Alkohol 0,65910 101,6658 13,5541 0,78634357 0,8381 6,9032Benzaldehide 0,32850 269,7052 35,9571 2,08605875 0,1574 18,3133H2O 0,01197 2835,4991 378,0287 21,93141312 0,0005 192,5336

Total 1,000 3221,5975 429,5034 1,00000

Maka, suhu destilat (D) adalah 141,589 oC = 414,739 K.

Alur 20

Panas masuk T = 421,594 K. (148,444 oC) dan tekanan 2,5 Psia


Panas masuk : Qin = 421,594BP

i (l) (g)298,15 BP

N Cp dT Hvl Cp dT ⎡ ⎤

+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.38 Panas Masuk Kondensor I (E-203)

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

421,594

( )gBP

Cp dT∫

421,594

Cp dT∫298,15

421,594

20

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 0,002 29893,83 - - 29.893,83 60,999Benzaldehide 1,548 16909,97 41.087 4343,82 62.340,79 96493,52Benzil Alkohol 3,106 28771,24 49.244 53,55 78.068,80 242448,36H2O 0,057 - 40.656 11.602,70 52.258,70 2946,67

Total 341.949,55

Alur 23

Panas keluar T = 414,739 K (141,589 oC) dan tekanan 2,5 Psia

Panas keluar : Qout = 414,739BP

i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.39 Panas Keluar Kondensor I (E-203) Alur 23

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫ )(15,298

ΔHvl

414,739

( )gBP

Cp dT∫

414,739

Cp dT∫298,15

414,739

23

298,15

N Cp d⎛

T⎞

⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫

Asam Benzoat 0,0005 28108,76 - - 28108,76 14,276 Benzaldehide 0,7730 16909,97 41.087 3301,10 61298,07 47.382,981 Benzil Alkohol 0,3853 27177,75 - - 27177,75 10.470,639 H2O 0,0140 - 40.656 11366,76 52022,76 730,131

Total 58.598,028

Alur 27



i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫


Tabel LB.40 Panas Keluar Kondensor I (E-203) Alur 27

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

414,739

( )gBP

Cp dT∫

414,739

Cp dT∫298,15

414,739

27

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 0,0015 28108,76 - - 28108,76 43,080 Benzaldehide 1,1626 16909,97 41.087 3344,34 61341,31 71.313,817 Benzil Alkohol 2,3326 27177,75 - - 27177,75 63.394,282 H2O 0,0424 - 40.656 11541,06 52197,06 2.210,620

Total 136.961,800

Jumlah panas yang dilepaskan :

Q = Qout - Qin

Q = 136.961,800 + 58.598,028 – 341.949,55

Q = -82026,35 kJ/jam

Tabel LB.41 Neraca Panas Kondensor I (E-203)

Alur masuk

(kJ/jam) Alur keluar

(kJ/jam) Umpan 341.949,55 -Produk - 195.559,83 Panas yang dilepaskan - 146389,72

Total 341.949,55 341.949,55



Entalpi Air pendingin pada 28oC :H(28oC)= 117,43 kJ/kg


2003)


0 0


= =

= -146389,72 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−

= 1094,09 kg/Jam


LB 10.2 Reboiler I (RB-201)

Saturated steam 200oC

21 25

24

AsBen H2O

Kondensat 200oC

AsBen H2O

AsBen H2O




P = 2,5 Psia = 17,236 kPa

Trial : T = 438,367 K

Tabel LB.42 Boiling Point Produk Bawah

Komponen XiB Pi

(mmHg) Pi

(KPa) Ki Ki.XiB

αiB= Ki/Khk

Asam Benzoat 0,984 43,8915 5,8660 0,3403 0,3348 1H2O 0,016 5290,4908 707,0667 41,0206 0,6652 1,9868Total 1,000 5334,3824 712,9327 1,0000 Maka suhu pada vapor bottom (Vb) adalah 165,217oC = 438,367 K.

Alur 21

Panas masuk T = 421,594 K. (148,444 oC) dan tekanan 2,5 Psia


i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.43 Panas Masuk Reboiler I (RB-201) alur 21

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫ )(15,298

ΔHvl

421,594

( )gBP

Cp dT∫

421,594

298,15

Cp dT∫

421,59421

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 10,4953 29.893,83 - - 29.893,83 313744,7497H2O 0,1730 - 40.656 11.602,70 52.258,70 9.039,819

Total 322.784,569


Alur 24

Panas keluar T = 438,367 K (165,217oC) dan tekanan 2,5 psia

Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP

298,15

393,9

BP(g)(l)i

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+Δ+∫ ∫∑

Tabel LB.44 Panas Keluar Reboiler I (RB-201) (Alur 24)

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

438,367

( )gBP

Cp d∫

438,367

Cp dT∫298,15

438,367

24

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 3,5307 34395,31 - - 34395,31 121.441,035 H2O 0,0582 - 40.656 12192,19 52848,19 3.075,777

Total 124.516,811

Alur 25

Panas keluar T = 438,367 K (165,217oC) dan tekanan 2,5 psia


i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.45 Panas Keluar Reboiler I (RB-201) (Alur 25)

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

438,367

( )gBP

Cp dT∫

438,367

Cp dT∫298,15

438,367

25

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 6,963 34395,31 - - 34395,31 239.504,683 H2O 0,115 - 40.656 12192,19 52848,19 6.066,013

Total 245.570,697

Jumlah panas yang dibutuhkan:

Q = Qout - Qin

Q = (245.570,697 + 124.516,811) – 322.784,569

Q = 47302,94 kJ/jam

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 47302,94 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 24,400 kg/Jam


Tabel LB.46 Neraca panas Reboiler I (RB-201)

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan 322.784,569 -Produk - 370.087,508Panas yang dibutuhkan 47.302,94 -Total 370.087,508 370.087,508

LB.11 Heater (E-205)

Panas yang masuk ke dalam heater (alur 27) adalah 136.961,800 kJ/jam.

Tin 414,739 K 141,589oC

Tout 428,15 K 155oC

Tref 298,15 K 25oC

Perhitungan panas yang keluar dari heater adalah sebagai berikut:


25Cp dT∫

428,15

298,15Cpl dT∫

428,15155 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT -158 + 2,37T + -4,83.10 T + 3,69.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-03 -06155 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

2,37 -4,83.10 3,69.10Cpl dT= -158(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

2 2

155

-03 -06253 3 4

2,37-158(428,15-298,15) + (428,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-4,83.10 3,69.10+ (428,15 -298,15 ) + (428,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫4

= 31612,88 kJ/kmol


15529AsBen 25

N Cp ∫ dT = 0,0015 kmol/jam 31612,88 kJ/kmol

= 48,451 kJ/jam


25Cp dT∫

392,43

298,15Cp dT∫

392,43119,28 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 67,0 + 7,04.10 T + -1,71.10 T + 1,76.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-1 -03 -06119,28 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

7,04.10 -1,71.10 1,76.10Cpl dT= 67,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

119,28

-03 -06253 3 4 4

7,04.1067,0(392,43-298,15) + (392,43 -298,15 ) 2Cpl dT=

-1,71.10 1,76.10+ (392,43 -298,15 ) + (392,43 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 16909,97 kJ/kmol 119,2829

Benz 25N Cp dT∫ = 1,1626 kmol/jam . 16909,97 kJ/kmol

= 19.659,092 kJ/jam


= 63.350,390 kJ/kmol 155

119,28Cpg dT∫

N29benz. ( =1,1626 kmol /jam. 63.350,390 kJ/kmol

= 73.649,5170 kJ/jam.

)428,15

298,15Cpl dT+Cpg dT+ΔHvl∫


25Cp dT∫

421,26

298,15Cp dT∫

421,26148,11 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 97,6 + 8,66.10 T + -2,14.10 T + 2,17.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫-1 -03 -06148,11 2 2 3 3 4 4

2 1 2 1 2 1 2 125

8,66.10 -2,14.10 2,17.10Cpl dT= 97,6(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

148,11

-03 -06253 3 4 4

8,66.1097,6(421,26-298,15) + (421,26 -298,15 ) 2Cpl dT=

-2,14.10 2,17.10+ (421,26 -298,15 ) + (421,26 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 28771,24 kJ/kmol 148,1129

BenAl 25N Cp dT∫ = 2,3326 kmol/jam . 28771,24 kJ/kmol


= 67111,229 kJ/jam


= 1.102,635 kJ/kmol 155

148,11Cpg dT∫

N29benAl. = 2,3326 kmol /jam.79.117,880 kJ/kmol ( )428,15


= 184.548,7848 kJ/jam.

4. Air (H2O) 330,06

56,91 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -0656,91 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

2 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(330,06-298,15) + (330,06 -298,15 ) + (330,06 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (330,06 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 2400,28 kJ/kmol. 56,91

25Cpl dT∫


= 3.346,559 kJ/kmol 155

56,91Cpg dT∫

N29air. = 0,0424 kmol /jam.(2.400,28 + 3.346,559 +40.656)kJ/kmol

155

56,91Cp dT + ΔHvl∫

= 46.403,042 kJ/jam

Qair = N29air . = 0,0424 kmol/jam. 46.403,042 kJ/kmol.

155

25Cp dT∫

= 1.965,2356 kJ/jam

Tabel LB.47 Panas Keluar Heater (E-205) (Alur 29)

Komponen N29

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

428,15

( )gBP

Cp dT∫

428,15

Cp dT∫298,15

428,15

29

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 0,0015 31612,88 - - 31.612,877 48,4509Benzaldehide 1,1626 16909,97 41.087 5.353,419 63.350,390 73.649,5170Benzil Alkohol 2,3326 28771,24 49.244 1.102,635 79.117,880 184.548,7848H2O 0,0424 2400,28 40.656 3.346,559 46.403,042 1.965,2356

Total 260.211,9883 Panas yang diserap


= Qout - Qin

= (260.211,9883 – 136.961,800) kj/jam

= 123.250,1884 kJ/jam

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 123.250,1884 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 63,576 kg/Jam


Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)


LB.12 Kolom Destilasi II (T - 202)

J-211

35

D-201

J-208 J-210

V-202 LC

RB-202

33 36

31

J-209

3832F

B, Xb

D, Xd

Vd, Xd

Ld, Xd

Lb, Xb

29

E-206

Vb, Xb

30

Fungsi: Memisahkan antar by-product (benzaldehide dan benzil alkohol) sehingga

didapatkan komponen masing – masing dari by-product.


LB.12.1 Kondensor II (E-206)

Air pendingin 28 oC

30

144,15oC 155 oC

Air pendingin bekas 60 oC

Benz BenAl Air

Benz

31 BenAl Air





Trial : T = 428,15 K

Tabel LB.49 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi

Komponen XiF Pi

(mmHg) Pi

(KPa) Ki XiF Ki

αif = Ki/Khk

Asam Benzoat 0,0004 27,9502 3,7263 0,0965 0,0000 1,0000 Benzil Alkohol 0,6591 165,1118 22,0127 0,5701 0,3758 5,9074 Benzaldehide 0,3285 401,6794 53,5519 1,3870 0,4556 14,3713 H2O 0,0120 4078,3282 543,7227 14,0822 0,1685 145,9141Total 1,0000 4673,0695 623,0136 16,1358 1,0000

Maka, suhu umpan (F) adalah 428,15 K = 155oC





Trial : T = 417,3 K


Tabel LB.50 Dew Point Destilat

Komponen YiD Pi

(mmHg) Pi

(KPa) Ki YiD/Ki

Asam Benzoat 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 Benzil Alkohol 0,0193 111,8563 14,9127 0,3862 0,0501 Benzaldehide 0,9543 291,7056 38,8902 1,0072 0,9475 H2O 0,0263 3045,4722 406,0224 10,5158 0,0025 Total 1,0000 3449,0341 459,8252 1,0000

Maka, suhu destilat (D) adalah 417,3 K = 144,150oC

Alur 30

Panas masuk T = 428,15 K. (155oC) dan tekanan 5,6 Psia


i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.51 Panas Masuk Kondensor II (E-206)

Komponen N30

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

428,15

( )gBP

Cp dT∫

428,15

Cp dT∫298,15

428,15

30

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Benzaldehide 1,1533 16909,97 41.087 5.353,419 63350,390 73062,975Benzil Alkohol 0,1401 28771,24 49.244 1.102,635 79117,880 11086,132H2O 0,0350 2400,28 40.656 3.346,559 46403,042 1623,500

Total 85772,61

Alur 32



i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.52 Panas Keluar Kondensor II (E-206) Alur 32

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫ )(15,298

ΔHvl

417,3

( )gBP

Cp dT∫

417,3

Cp dT∫298,15

417,3

32

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Benzaldehide 0,0024 16909,97 41.087 3.689,101 61686,071 146,014Benzil Alkohol 0,1168 30466,67 - - 30466,674 3558,383H2O 0,0032 2400,28 40.656 2.972,699 46029,182 148,366

Total 3852,763


Alur 38



i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.53 Panas Keluar Kondensor II (E-206) Alur 38

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫ )(15,298

ΔHvl

417,3

( )gBP

Cp dT∫

417,3

Cp dT∫298,15

417,3

38

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Benzaldehide 1,1509 16909,97 41.087 3.689,101 61686,071 70997,477Benzil Alkohol 0,0233 30466,67 - - 30466,674 710,660H2O 0,0318 2400,28 40.656 2.972,699 46029,182 1462,054

Total 73170,190


Q = Qout - Qin

Q = 73170,190 + 3852,763 – 85772,61

Q = -8749,654 kJ/jam

Tabel LB.54 Neraca Panas Kondensor (E-206)

Alur masuk


(kJ/jam) Umpan 85772,61 -Produk - 77.022,953Panas yang dilepaskan - 8749,654

Total 85772,61 85772,61





2003)


0 0


= =


= -8749,654 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−

= 65,393 kg/Jam

LB 12.2 Reboiler II (RB-202)

35 Saturated steam

200 oC

Kondensat 200oC





Trial : T = 441,98 K

Tabel LB.55 Boiling Point Produk Bawah

Komponen XiB Pi

(mmHg) Pi

(KPa) Ki Ki.XiB

αiB= Ki/Khk

Asam Benzoat 0,0007 51,1287 6,8333 0,1770 0,0001 1,0000 Benzil Alkohol 0,9898 262,3735 35,0658 0,9082 0,8989 7732,2723 Benzaldehide 0,0050 587,9562 78,5795 2,0352 0,0101 87,2330 H2O 0,0045 5781,8172 772,7318 20,0135 0,0908 781,2475 Total 1,000 5334,3824 712,9327 1,0000 Maka suhu pada bottom (B) adalah 441,98 K = 168,83oC

Alur 33

Panas masuk T = 428,15 K. (155oC) dan tekanan 5,6 Psia


i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

33 36

AsBen Benz BenAl Air




Tabel LB.56 Panas Masuk Reboiler II (RB-202) alur 33

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫ )(15,298

ΔHvl

428,15

( )gBP

Cp dT∫

428,15

Cp dT∫298,15

428,15

33

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 0,0015 31612,88 - - 31612,88 48,843Benzaldehide 0,0117 16909,97 41.087 5.353,419 63350,390 742,487Benzil Alkohol 2,3280 28771,24 49.244 1.102,635 79117,880 184189,659H2O 0,0107 2400,28 40.656 3.346,559 46403,042 495,307

Total 185476,295

Alur 35

Panas keluar T = 441,98 K. (168,83oC) dan tekanan 5,6 Psia


i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.57 Panas Keluar Reboiler II (RB-202) (Alur 35)

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

441,98

( )gCp dT∫BP

441,98

Cp dT∫298,15

441,98

35

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 1,247E-05 35276,88 - - 35276,88 0,440Benzaldehide 0,0001 16909,97 41.087 7.522,306 65519,276 6,197Benzil Alkohol 0,0188 28771,24 49.244 3.364,119 81379,363 1528,849H2O 0,0001 2400,28 40.656 3.824,593 46881,076 4,038

Total 1539,524 Alur 36

Panas keluar T = 441,98 K. (168,83oC) dan tekanan 5,6 Psia


i (l) (g)298,15 BP


+ Δ +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∑ ∫ ∫

Tabel LB.58 Panas Keluar Reboiler (RB-201) (Alur 36)

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

441,98

( )gBP

Cp dT∫

441,98

Cp dT∫298,15

441,98

36

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 0,0015 35276,88 - - 35276,88 54,064Benzaldehide 0,0116 16909,97 41.087 7.522,306 65519,276 761,710Benzil Alkohol 2,3093 28771,24 49.244 3.364,119 81379,363 187925,635H2O 0,0106 2400,28 40.656 3.824,593 46881,076 496,371

Total 189237,780



Q = Qout - Qin

Q = (189237,780+ 1539,524) – 185476,295

Q = 5301,009 kJ/jam

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 5301,009 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 2,734 kg/jam

Tabel LB.59 Neraca panas Reboiler II (RB-202)

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan 185476,295 -Produk - 190777,304Panas yang dibutuhkan 5301,009 -Total 190777,304 190777,304

LB.13 Cooler (E-204)

Menentukan temperatur masuk cooler (E-204) :

Data alur Fraksi Mol T (K) %N x T (K) alur 25 0,119884 441,98 52,98642alur 26 0,880116 301,15 265,0469

Temperatur 318,0333

Tin 318,033 K 44,883 oCTref 298,15 K 25oCTout 301,15 K 28oC


Perhitungan Neraca Panas Masuk Cooler (E-204)


25Cp dT∫

318,033

298,15Cp dT∫

318,03344,883 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT -158 + 2,37T + -4,83.10 T + 3,69.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-03 -0644,883 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

2,37 -4,83.10 3,69.10Cpl dT= -158(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

2 2

44,883

-03 -06253 3 4

2,37-158(318,033-298,15) + (318,033 -298,15 ) 2Cpl dT=

-4,83.10 3,69.10+ (318,033 -298,15 ) + (318,033 -298,15 )3 4

4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 4439,08 kJ/kmol 44,88328a

AsBen 25N Cp dT∫ = 6,963 kmol/jam . 4439,08 kJ/kmol

= 30.910,603 kJ/jam

2. H2O (air) 318,033

44,883 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -0644,883 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

2 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(318,033-298,15) + (318,033 -298,15 ) + (318,033 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (318,033 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 1493,32 kJ/kmol. 44,883

25Cpl dT∫

Qair = N28aair . = 52,078 kmol/jam.1493,32 kJ/kmol.

44,883

25Cpl dT∫

= 77.768,536 kJ/jam


Tabel LB.60 Panas masuk Cooler (E-204) alur 28a

Komponen

N28a dTCp

BP

l∫298

)(

Hvl

318,033

( )gBP

Cp d∫

318,03328

298

aN Cp⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫ dT

Asam Benzoat 6,963 4439,08 – – 30910,6H2O 52,078 1493,32 – – 77768,54

Total 108.679,139 kJ/jam

Perhitungan Neraca Panas Keluar Cooler (E-204)


25Cp dT∫

301,15

298,15Cp dT∫

301,1528 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT -158 + 2,37T + -4,83.10 T + 3,69.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-03 -0628 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

2,37 -4,83.10 3,69.10Cpl dT= -158(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

2 2

28

-03 -06253 3 4

2,37-158(301,15-298,15) + (301,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-4,83.10 3,69.10+ (301,15 -298,15 ) + (301,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫4

dT

= 658,23 kJ/kmol 2828

AsBen 25N Cp∫ = 6,963 kmol/jam . 658,23 kJ/kmol

= 4583,482 kJ/jam

2. H2O (air) 301,15

28 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -0628 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

2 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(301,15-298,15) + (301,15 -298,15 ) + (301,15 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (301,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 224,75 kJ/kmol. 28

25Cpl dT∫



44,883

25Cpl dT∫

= 11704,61 kJ/jam


Komponen

N28a dTCp

BP

l∫298

)(

Hvl

318,033

( )gBP

Cp d∫

318,03328

298

aN Cp⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫


dT

Asam Benzoat 6,963 658,23 – – 4.583,482 H2O 52,078 224,75 – – 11.704,606

Total 16.288,088

kJ/jam

Q = Qout - Qin

Q = 16.288,088 – 108.679,139

Q = - 92.391,0513 kJ/jam

Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 280 C dan

keluar pada suhu 450 C. Air pendingin yang diperlukan :


Entalpi Air pendingin bekas pada 45oC :H(450C)= 188,45 kJ/kg


0 0


= =

= -92.391,0513 kJ/jam117,3 - 188,45 kJ/kg

= 1298,539 kg/jam


Alur masuk


(kJ/jam) Umpan 108.679,139 -Produk - 16.288,088 Panas yang diserap - 92.391,051

Total 108.679,139 108.679,139


LB. 14 Drum Drier (DE-201)

Saturated steam 200oC

Drum Drier

DE-201 34

37AsBen H2O

Kondensat pada 200oC

34aH2O

AsBen H2O

Panas yang masuk ke dalam drum drier (alur 34) adalah 16.288,088 kJ/jam.

Tin 300,15 K 28 oC

Tref 298,15 K 25oC

Tout 373,15 K 100 oC

Perhitungan panas yang keluar dari drum drier adalah sebagai berikut:


25Cp dT∫

374,15

298,15Cp dT∫

374,15101 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT -158 + 2,37T + -4,83.10 T + 3,69.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-03 -06101 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

2,37 -4,83.10 3,69.10Cpl dT= -158(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

2 2

101

-03 -06253 3 4

2,37-158(374,15-298,15) + (374,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-4,83.10 3,69.10+ (374,15 -298,15 ) + (374,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫4

= 17.808,46 kJ/kmol 10037

AsBen 25N Cp dT∫ = 6,197 kmol/jam . 17.808,46 kJ/kmol

= 110364,9 kJ/jam

2. Air (H2O) 373,15

100 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫


-01 -03 -06100 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

2 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(373,15-298,15) + (373,15 -298,15 ) + (373,15 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (373,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 5671,87 kJ/kmol. 100

25Cpl dT∫


100

25Cpl dT∫

= 238,5824 kJ/jam

ΔHvl = 40.656 kJ/kmol 374,15

101 -03 -05 2 -08 3 -12 4

100373,15

Cpg dT 34,0 + -9,65.10 T + 3,30.10 T + -2,04.10 T + 4,30.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫-03 -05

2 2 3 32 1 2 1 2 1101

-08 -121004 4 5 52 1 2 1

-9,65.10 3,30.1034,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) 2 3Cpg dT=

-2,04.10 4,30.10+ (T -T ) + (T -T )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

-03 -052 2 3 3

101

-08 -121004 4 5 5

-9,65.10 3,30.1034,0(374,15-373,15) + (374,15 -373,15 ) + (374,15 -373,15 ) 2 3Cpg dT=

-2,04.10 4,30.10+ (374,15 -373,15 ) + (374,15 -373,15 )4 5

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 34,065 kJ/kmol 101

100Cpg dT∫

N26air. = 0,098 kmol /jam . 34,065 kJ/kmol.

101

100Cpg dT∫

= 3.993,719 kJ/jam.

Tabel LB.63 Panas Keluar Drum Drier (DE-201) (Alur 37)

Komponen N

(kmol/jam) dTCp

BP

l∫15,298

)(

ΔHvl

373,15

Cp dT∫298,15

373,15

37

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Asam Benzoat 6,197 17808,46 - 17808,46 110364,926

H2O (l) 0,042 5671,87 - 5671,87 238,582H2O (g) 0,098 - 40.656 34,065 3.993,719

Total 6,338 114.597,227



Q = Qout - Qin

Q = 114.597,227 – 16.288,088

Q = 98.309,140 kJ/jam

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 98.309,140 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 50,711 kg/jam

Tabel LB.64 Neraca panas Drum Drier (DE-201)

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)



AsBenBenzBenAlAir

168,83 oC 30oC

AsBenBenzBenAlAir

Air Pendingin 28 oC


36 40

Diketahui panas masuk alur 36 = 189.237,780 kJ/kmol.

Tin 441,98 K 168,83 oCTref 298,15 K 25oCTout 303,15 K 30oC



25Cp dT∫

303,15

298,15Cp dT∫


303,1530 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT -158 + 2,37T + -4,83.10 T + 3,69.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-03 -0630 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

2,37 -4,83.10 3,69.10Cpl dT= -158(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

2 2

30

-03 -06253 3 4

2,37-158(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-4,83.10 3,69.10+ (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫4

= 1099,41 kJ/kmol 3040

AsBen 25Cp dT∫ = 0,0015 kmol/jam . 1099,41 kJ/kmol = 1,685 kJ/jam


25Cp dT∫

303,15

298,15Cp dT∫

303,1530 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 67,0 + 7,04.10 T + -1,71.10 T + 1,76.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-1 -03 -0630 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

7,04.10 -1,71.10 1,76.10Cpl dT= 67,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

30

-03 -06253 3 4 4

7,04.1067,0(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-1,71.10 1,76.10+ (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 861,96 kJ/kmol 3040

Benz 25N Cp d∫ T = 0,0116 kmol/jam . 861,96 kJ/kmol = 10,0209 kJ/jam


25Cp dT∫

303,15

298,15Cp dT∫

303,1530 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 97,6 + 8,66.10 T + -2,14.10 T + 2,17.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-1 -03 -0630 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

8,66.10 -2,14.10 2,17.10Cpl dT= 97,6(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

30

-03 -06253 3 4 4

8,66.1097,6(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-2,14.10 2,17.10+ (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 1118,38 kJ/kmol


3040BenAl 25

N Cp ∫ dT = 2,309 kmol/jam 1118,38 kJ/kmol = 2582,6279 kJ/jam

4. H2O (air) -01 -03 -0630 2 2 3 3 4 4

2 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫303,15

30 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -032 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (303,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

= 374,71 kJ/kmol. 30

25Cp dT∫

Qair = N40air . = 0,0106 kmol/jam . 374,71 kJ/kmol.

30

25Cpl dT∫

= 3,967 kJ/jam


Komponen

N40 dTCpBP

l∫298

)( Hvl 30

( )gBP

Cp dT∫ 303,15

40

298

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫


T

Asam Benzoat 0,0015 658,23 – – 1,685Benzaldehide 0,0116 224,75 – – 10,021Benzil Alkohol 2,3093 1118,38 – – 2582,628H2O 0,0106 374,71 – – 3,967

Total 2598,301

kJ/jam

Q = Qout - Qin

Q = 2598,301 – 189.237,780

Q = -186639,48 kJ/jam





2003)



0 0


= =

= -186639,48 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−

= 1394,9139 kg/jam


Alur masuk


(kJ/jam) Umpan 189237,780 -Produk - 2598,301Panas yang dilepaskan - 186639,48

Total 189237,780 189237,780


BenzBenAlAir

144,15 oC 30oCBenzBenAlAir

Air Pendingin 28 oC


38 39

Diketahui panas masuk alur 38 = 73170,190 kJ/kmol.

Tin 417,3 K 144,15oC

Tref 298,15 K 25oC

Tout 303,15 K 30oC



25Cp dT∫

303,15

298,15Cp dT∫

303,1530 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 67,0 + 7,04.10 T + -1,71.10 T + 1,76.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫


-1 -03 -0630 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

7,04.10 -1,71.10 1,76.10Cpl dT= 67,0(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

30

-03 -06253 3 4 4

7,04.1067,0(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-1,71.10 1,76.10+ (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 861,96 kJ/kmol 3039

Benz 25N Cp d∫ T = 1,1509 kmol/jam . 861,96 kJ/kmol

= 992,069 kJ/jam


25Cp dT∫

303,15

298,15Cp dT∫

303,1530 -1 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 97,6 + 8,66.10 T + -2,14.10 T + 2,17.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-1 -03 -0630 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

8,66.10 -2,14.10 2,17.10Cpl dT= 97,6(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-1

2 2

30

-03 -06253 3 4 4

8,66.1097,6(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) 2Cpl dT=

-2,14.10 2,17.10+ (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 )3 4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

∫

= 1118,38 kJ/kmol 3039

BenAl 25N Cp ∫ dT = 0,0233 kmol/jam 1118,38 kJ/kmol

= 26,087 kJ/jam

3. H2O (air) 303,15

30 -01 -03 2 -06 3

25298,15

Cpl dT 18,3 + 4,72.10 T + -1,34.10 T + 1,31.10 T dT⎡ ⎤= ⎣ ⎦∫ ∫

-01 -03 -0630 2 2 3 3 4 42 1 2 1 2 1 2 125

4,72.10 -1,34.10 1,31.10Cpl dT 18,3(T -T ) + (T -T ) + (T -T ) + (T -T )2 3 4

⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦

∫-01 -03

2 2 3 3

-064 4

4,72.10 -1,34.1018,3(303,15-298,15) + (303,15 -298,15 ) + (303,15 -298,15 ) 2 3

1,31.10+ (303,15 -298,15 )4

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

30

25Cp dT∫ = 374,71 kJ/kmol.


Qair = N39air . = 0,0318 kmol/jam . 374,71 kJ/kmol.

30

25Cpl dT∫

= 11,902 kJ/jam


Komponen

N40 dTCpBP

l∫298

)( Hvl 30

( )gBP

Cp dT∫ 303,15

40

298

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫


T

Benzaldehide 1,1509 861,96 – – 992,069Benzil Alkohol 0,0233 1118,38 - - 26,087H2O 0,0318 374,71 - - 11,902

Total 1030,058

kJ/jam

Q = Qout - Qin

Q = 1030,058 – 73170,190

Q = -72140,132 kJ/jam





2003)


0 0


= =

= -72140,132 kJ/jam117,3 251,1 kJ/kg−

= 539,164 kg/jam


Alur masuk


(kJ/jam) Umpan 73170,190 -Produk - 1030,058Panas yang dilepaskan - 72140,132

Total 73170,190 73170,190


LB. 17 Vaporizer (E-110)

Vaporizer

E-110

Panas yang masuk ke dalam vaporizer (alur 10) adalah 13.873,548 kJ/jam.

Tin 303,15 K 30 oC

Tref 298,15 K 25oC

Tout 463,15 K 190 oC

Boiling Point masing – masing zat (dalam Kelvin)

Toluena 328,20Asam Benzoat 462,37Benzaldehide 388,83Benzil Alkohol 417,76Air 327,38

Perhitungan panas yang keluar dari vaporizer adalah sebagai berikut:

1. Toluena: = 190

25Cp dT∫

328,20 463,15

298,15 328,20Cpl dT + ΔHvl + Cpg dT∫ ∫

= 155.563 kJ/kmol

= 0,574 kmol/jam . 155.563 kJ/kmol 19015

tol 25N Cp d∫ T

= 89292,978 kJ/jam.


25Cp dT∫

462,37 463,15

298,15 462,37Cpl dT + ΔHvl + Cpg dT∫ ∫

= 64.747 kJ/kmol 19015

AsBen 25N Cp dT∫ = 7,661 kmol/jam . 64.747 kJ/kmol

= 496043,567 kJ/jam

Mn As Air

Kondensat pada 200oC

Tol Benz BenAl AsBen MnAs Air

12

Tol Saturated Steam pada 200oC Benz BenAl AsBen Air

10 15



25Cp dT∫

388,83 463,15

298,15 388,83Cpl dT + ΔHvl + Cpg dT∫ ∫

= 66.641 kJ/kmol 19015

Benz 25N Cp d∫ T

dT

T

= 1,279 kmol/jam . 66.641 kJ/kmol

= 83646,070 kJ/jam

4. Benzil Alkohol : =

= 75.619 kJ/kmol

190

25Cp dT∫

417,76 463,15

298,15 417,76Cpl dT + ΔHvl + Cpg dT∫ ∫

19015BenAl 25

N Cp∫ = 2,566 kmol/jam . 75.619 kJ/kmol

= 197682,25 kJ/jam

5. Air : =

= 47.505 kJ/kmol

190

25Cp dT∫

327,38 463,15

298,15 327,38Cpl dT + ΔHvl + Cpg dT∫ ∫

19015H2O 25

N Cp d∫ = 0,173 kmol/jam . 47.505 kJ/kmol

= 8210,995 kJ/jam

Tabel LB.69 Panas keluar vaporizer (E-110) alur 15

Komponen

N15 (kmol/jam)

dTCpBP

l∫ )(298

HvlΔ

463,15

( )gBP

Cp dT∫

463,1515

298,15

N Cp dT⎛⎜⎜⎝∫

Toluena 0,574 103572,96 33.461 18529,12 89292,98 Asam Benzoat 7,661 6350,6799 58.272 123,8962 496043,6 Benzaldehide 1,279 14093,098 41.087 11460,83 83646,07 Benzil Alkohol 2,566 18871,556 49.244 7503,225 197682,3 H2O 0,173 2198,3117 40.656 4650,007 8210,995

Total 12,352 874875,871

Tabel LB.70 Panas keluar vaporizer (E-110) alur 12

Komponen

N12 (kmol/jam)

463,15

( )298

lCp dT∫

463,1512

298,15

N Cp d⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠∫ T

Mangan Asetat 0,099 46995,3 4652,535

H2O 0,004 2198,3117 74,7426

Total 0,103 4727,277


LB-68


Q = Qout - Qin

Q = 879603,1482 – 13679,4764

Q = 865,7296 kJ/jam

λ = 1.938,6 kJ/kg


Q 865,7296 kJ/jammλ 1.938,6 kJ/kg

= =

= 446,674 kg/jam


LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

Rumus densitas campuran, ρcampuran

ρcampuran = ∑%berati.ρi (Reid, et all., 1977)

Rumus viskositas campuran, μcampuran

Ln µcamp = Σ(ln µi.%berat) (Reid, et all., 1977)

µcamp = exp (Ln µcamp)

LC.1. Tangki Penyimpanan Oksigen (TK-101)

Fungsi : Tempat menyimpan Oksigen umpan

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Grade C

Jumlah : 8 unit

Kebutuhan perancangan : 3 hari

Kondisi operasi :

Temperatur = 30oC = 303,15 K

Tekanan = 5 atm

Laju massa = 516,464 kg/jam

Faktor keamanan = 20 %

Perhitungan:

A. Volume Tangki

Kebutuhan oksigen per jam = 516,464 kg/jam

Total massa bahan dalam tangki = 516,464 kg/jam×24 jam/hari×3 hari

= 37.185,408 kg

Direncanakan 8 buah tangki, sehingga:

Total massa bahan dalam tangki = 37.185,408 kg 4.648,176 kg8

=

Densitas Oksigen pada 5 atm dan 30oC dalam tangki = 7,8533 kg/m3

Total volume bahan dalam tangki = 3

4.648,176 kg7,8533kg/m

= 591,8755 m3= 591.875,51 L


Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999)

Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 591.875,51 liter

= 1,2 x 591.875,51 liter

= 710.250,621 liter

= 710,250 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2

Volume silinder (Vs) = 41 π Dt

2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)

Vs = 83 π Dt

3

Tutup dan head tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap

minor 2 : 1, sehingga :

Tinggi head (Hh) = 1/6 × Dt (Walas, 1988)

Volume tutup (Vh) ellipsoidal dan alas = π/4 × Dt2Hh

= π/4 × Dt2 (1/6 × Dt)

= π/24 × Dt3

Vt = Vs + 2.Vh (Walas, 1988)

Vt = (3π/8 × Dt3) + 2.(π/24 × Dt

3)

Vt = 11π/24 × Dt3

3 3

t24 Vt 24 710,250Diameter tangki (D ) 7,9012 m 11 11π π

×= = =

Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × Dt = 3/2 × 7,9102 m = 11,852 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 × Dt = 1/6 x 7,9012 m = 1,3168 m

Tinggi Tangki (HT) = Hs + 2.Hh = 15,802 m

B. Tekanan Desain

Volume tangki = 11π/24 × D3

= 11π/24 × (7,9012 m) 3

= 710,250 m3

Tinggi silinder (Hs) = 11,852 m


Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume

tangkitinggi tangkidalambahan volume ×

= 591,8755 11,852 = 9,876 m710,250

×

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan × g × tinggi bahan dalam tangki

= 7,8533 kg/m3 × 9,8 kg m/s2 × 9,876 m

= 760,132 Pa = 0,76013 kPa

Tekanan operasi = 5 atm = 506,62 kPa

Faktor keamanan untuk tekanan = 20 %

P desain = (1 + 0,2) × (506,625 kPa + 0,76013 kPa)

= 608,862 kPa

C. Tebal dinding tangki (Bagian Silinder)

- Faktor korosi (C) : 0,003175 m/tahun (Chuse dan Eber,1954)

- Allowable working stress (S) : 87.218,68 kPa (Walas, 1988)

- Efisiensi sambungan (E) : 0,8

- Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun

P×DTebal silinder (d) = +(C×A)2SE-1,2P

(Peters dan Timmerhaus, 2004)

dimana : d = Tebal Dinding Tangki Bagian Silinder (m)

P = Tekanan desain (kPa)

D = Diameter tangki

S = Tekanan yang diizinkan

E = Efisiensi sambungan

( ) ( ) ( )608,862 kPa×7,9012 mt = + 0,003175 m×102×87.218,68×0,80 - 1,2×608,862 kPa

= 0,066 m = 2,608 in

Dipilih tebal silinder standar = 3 in

D. Tebal dinding head (tutup tangki)

- Faktor korosi (C) : 0,003175 m/tahun (Chuse dan Eber, 1954)

- Allowable working stress (S) : 12.650 psia


87.218,68 kPa (Walas, 1988)



- P DiTebal head (dh) (C A)2SE 0,2P

×= +

−× (Peters dan Timmerhaus, 2004)

dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (m)

P = tekanan desain (kPa)

Di = diameter tangki (m)

S = stress yang diizinkan (kPa)

E = efisiensi sambungan

( ) ( ) ( )608,862 kPa×7,9012 mdH = + 0,003175 m×102×87.218,68×0,80 - 0,2×608,862 kPa

= 0,066 m = 2,608 in

Dipilih tebal head standar = 3 in

LC.2. Tangki Penyimpanan Toluena (TK – 102)

Fungsi : Menyimpan Toluena untuk kebutuhan 30 hari.

Bentuk :Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA – 285 Grade C

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 8 unit

Kondisi penyimpanan:

Tekanan = 1 atm = 101,32 kPa


Laju alir massa = 1.069,565 kg/jam

ρToluena pada kondisi kamar = 867 kg/m3 (Richardson, 2005)

Kebutuhan perancangan = 30 hari

Faktor kelonggaran = 20%

Perhitungan:

A. Volume Tangki

Kebutuhan toluena per jam = 1.069,565 kg/jam


Total massa bahan dalam tangki = 1.069,565 kg/jam×24 jam/hari×30 hari

= 770.086,800 kg



=

Densitas Toluena pada temperatur dan tekanan kamar = 867 kg/m3


96.260,850 kg867 kg/m

= 111,0275 m3


Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 111,0275 m3

= 1,2 x 111,0275 m3

= 133,2330 m3



2 Hs (Hs : Dt = 4 : 3)

Vs = 13π Dt

3

Tutup dan head tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap

minor 2 : 1, sehingga :



= π/4 × Dt2 (1/6 × Dt)

= π/24 × Dt3

Vt = Vs + 2.Vh (Walas, 1988)

Vt = (1π/3 × Dt3) + 2.(π/24 × Dt

3)

Vt = 10π/24 × Dt3

3 3

t24 Vt 24 133,233Diameter tangki (D ) 4,669 m 11 10π π

×= = =



Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh = 7,0035 m


B. Tekanan Desain

Volume tangki = 133,2330 m3


Tinggi bahan dalam tangki = tangkivolume


= 3

3

111,0275 m 6,2253 m = 5,1878 m133,2330 m

×

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan × g × tinggi cairan dalam tangki

= 867 kg/m3 × 9,8 kg m/s2 × 5,1878 m

= 44.108,0 Pa = 44,1080 kPa



P desain = (1 + 0,2) × (101,32 kPa + 44,1080 kPa)

= 174,5196 kPa

C. Tebal dinding tangki (Bagian Silinder)









D = Diameter tangki



( ) ( ) ( )174,5196 kPa×4,669 mt = + 0,003175 m×102 87.218,68×0,80 - 1,2×174,519 kPa

= 0,0375 m = 1,476 in

Dipilih tebal silinder standar = 1 1/2 in





87.218,68 kPa (Walas, 1988)



- )AC(0,2P2SEDiP(dh) head Tebal ×+

−×

= (Peters dan Timmerhaus, 2004)






( ) ( ) ( )174,5196 kPa × 4,669 mdh= + 0,003175 m×102×87.218,68 kPa×0,8 - 0,2×174,5196 kPa

= 0,03759 m = 1,4799 in

Dipilih tebal head standar = 1 1/2 in

LC.3. Tangki Benzaldehide (TK-203)

Fungsi : Tempat menyimpan benzaldehide sebagai destilat

dari kolom destilasi II



Jumlah : 2 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 303,15 K

Tekanan = 1 atm =101,32 kPa

Laju massa total = 375,5709 kg/jam



Perhitungan:

A. Volume Tangki

Keluaran destilat per jam = 122,1386 kg/jam


= 14.656,6356 kg



=

Densitas destilat bahan kondisi kamar dalam tangki = 1.046 kg/m3


7.328,3178 kg = 7,006 m1.046 kg/m



= 1,2 x 7,006 m3

= 8,4072 m3



2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)

Vs = 516

π Dt3

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1,

sehingga :



= π/4 × Dt2(1/4 × Dt)

= π/16 × Dt3

Vt = Vs + Vh (Walas, 1988)

Vt = (5π/16 × Dt3) + (π/16 × Dt

3)

Vt = 6π/16 × Dt3

3 3

t16 Vt 16 8,4072Diameter tangki (D ) 1,9253 m

6 6π π×

= = =





B. Tekanan Desain

Volume tangki = 8,4072 m3 Tinggi silinder (Hs) = 2,4066 m

Tinggi bahan dalam tangki = volume bahan dalam tangki tinggi silindervolume tangki

×

= 7,006 2,40668,4072× = 2,0055 m


= 1046 kg/m3 × 9,8 kg m/s2 × 2,0055 m

= 20.571,6 Pa = 20,5716 kPa



P desain = (1 + 0,2) × (101,32 kPa + 20,5716 kPa)

= 146,2759 kPa

C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)









D = Diameter tangki




( ) ( ) ( )146,2759 kPa×1,9253 mt = + 0,003175 m×102×87.218,68×0,80 - 1,2×146,2759 kPa

= 0,03377 m = 1,326 in





87.218,68 kPa (Walas, 1988)




−×







( ) ( ) ( )146,2759 kPa×1,9253 mt = + 0,003175 m×102×87.218,68×0,80 - 0,2×146,2759 kPa

= 0,03376 m = 1,329 in


LC.4. Tangki Benzil Alkohol (TK-202)

Fungsi : Tempat menyimpan benzil alkohol sebagai by-

product dari bottom kolom destilasi II



Jumlah : 2 unit


Kondisi operasi :

Temperatur = 303,15 K

Tekanan = 1 atm =101,32 kPa


Laju massa total = 249,6765 kg/jam


Perhitungan:

A. Volume Tangki

Keluaran destilat per jam = 249,6765 kg/jam


= 29.961,1876 kg



=

Densitas destilat bahan kondisi kamar dalam tangki = 1.041 kg/m3


14.980,5938 kg = 14,3906 m1.041kg/m



= 1,2 x 14,3906 m3

= 17,2687 m3



2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)

Vs = 516

π Dt3

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1,

sehingga :



= π/4 × Dt2(1/4 × Dt)

= π/16 × Dt3

Vt = Vs + Vh (Walas, 1988)

Vt = (5π/16 × Dt3) + (π/16 × Dt

3)

Vt = 6π/16 × Dt3


3 3


6 6π π×

= = =




B. Tekanan Desain



Tinggi bahan dalam tangki = volume bahan dalam tangki tinggi silindervolume tangki

×

= 14,3906 3,059217,2687

× = 2,5493 m


= 1041 kg/m3 × 9,8 kg m/s2 × 2,5493 m

= 26.024,9 Pa = 26,0249 kPa



P desain = (1 + 0,2) × (101,32 kPa + 26,0249 kPa)

= 152,8198 kPa

C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)









D = Diameter tangki




( ) ( ) ( )152,8198 kPa×2,4473 mt = + 0,003175 m×102×87.218,68×0,80 - 1,2×152,8198 kPa

= 0,03443 m = 1,355 in





87.218,68 kPa (Walas, 1988)




−×







( ) ( ) ( )152,8198 kPa×2,4473 mt = + 0,003175 m×102×87.218,68×0,80 - 0,2×152,8198 kPa

= 0,03443 m = 1,3555 in


LC.5. Gudang Penyimpanan Mangan Asetat (TT-103)

Fungsi : Menyimpan Bahan Mangan Asetat sebagai katalis.

Bentuk bangunan : Gudang Berbentuk Persegi-Panjang Ditutup Atap

Bahan konstruksi : Dinding : Beton

Lantai : Semen

Atap : Asbes

Jumlah : 1 unit

Kondisi ruangan : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm


Kebutuhan = 30 hari = 720 jam

Keluaran Mangan Asetat = 24,60 kg/jam

Densitas Mangan Asetat = 1.589 kg/m³

- Perhitungan Desain Bangunan :

Keluaran Mangan Asetat /jam = 24,60 kg/jam

Total massa bahan = 24,60 kg/jam×24 jam/hari × 30 hari

= 17712 kg.

Direncanakan 1 unit gudang, sehingga:

Total massa bahan pada masing gudang = 17.712 kg 17.712 kg1

=

Densitas bahan dalam kondisi kamar = 1.589 kg/m3

Total volume bahan = 33

17712 kg = 11,1466 m1.589 kg/m

Direncanakan gudang berjumlah 1 unit dengan faktor kosong ruangan 20% dan

faktor kosong area jalan dalam gudang 20%. Sehingga:

Volume ruangan yang dibutuhkan : 3(1 + 0,2 + 0,2) 11,1466 = 15,6053 m×

Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 3 m, tinggi tumpukan bahan 1 m,

sehingga :

V = p x l x t

15,6053 m3 = p.(3).(1)

p = 5,2017 m

Tinggi bangunan direncanakan 2 x tinggi tumpukan bahan = 2 m

Jadi ukuran bangunan gudang yang digunakan adalah :

Panjang = 5,2017 m

Lebar = 3 m

Tinggi = 2 m

LC.6. Gudang Penampungan Mangan Asetat Sementara (TT-104)

Fungsi : Menampung Bahan Mangan Asetat dari vaporizer



Lantai : Semen


Atap : Asbes

Jumlah : 1 unit


Tekanan = 1 atm


Keluaran bahan = 24,664 kg/jam

Densitas bahan (campuran) = 1.587,62 kg/m³


Keluaran bahan /jam = 24,664 kg/jam

Total massa bahan dalam gudang = 24,664 kg/jam×24 jam/hari × 30 hari

= 17758,08 kg.


Total massa bahan dalam gudang = 17758,08 kg 17758,08 kg1

=

Densitas bahan dalam kondisi kamar = 1.587,62 kg/m3

Total volume bahan dalam gudang = 33

17758,08 kg = 11,1853 m1.587,62 kg/m



Volume ruangan yang dibutuhkan : 3(1 + 0,2 + 0,2) 11,1853 = 15,6594 m×

Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 3 m, dengan tinggi tumpukan

bahan 1 m, sehingga :

V = p x l x t

15,6594 m3 = p.(3).(1)

p = 5,2198 m



Panjang = 5,2198 m

Lebar = 3 m

Tinggi = 2 m


LC.7. Gudang Penyimpanan Asam Benzoat (TT-201)

Fungsi : Menyimpan Produk Asam Benzoat



Lantai : Aspal

Atap : Asbes

Jumlah : 1 unit


Tekanan = 1 atm


Keluaran Asam Benzoat = 757,576 kg/jam

Densitas bahan = 1315,68 kg/m³


Keluaran bahan /jam = 757,576 kg/jam

Total massa bahan dalam gudang = 757,576 kg/jam×24 jam/hari × 7 hari

= 127.272,727 kg.


Total massa bahan dalam gudang = 127.272,727 kg 127.272,727 kg1

=

Produk dimasukkan ke dalam karung untuk dikemas dan siap dijual ke konsumen,

dengan muatan bahan dalam karung = 15 kg/karung sehingga:

Jumlah karung =127.272,727 kg =8484,848 karung = 8.485 karung15 kg/karung

Densitas bahan dalam kondisi kamar = 1.315,68 kg/m3

Volume bahan per karung = 33

15 kg/karung =0,0114 m /karung1.315,68 kg/m

Total volume bahan dalam gudang = 30,0114 m / karung×8.485 karung

= 96,737 m3



Volume ruangan yang dibutuhkan : 3 3(1 + 0,2 + 0,2) × 96,7367 m = 135,432 m


Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 5 m, dengan tinggi tumpukan

bahan 4 m, sehingga :

V = p x l x t

135,432 m3 = p.(5).(4)

p = 6,771 m



Panjang = 6,771 m

Lebar = 5 m

Tinggi = 8 m


LC.8. Kompresor (JC – 101)

Fungsi : Menaikkan tekanan oksigen sebelum dimasukkan ke Reaktor

(R–101).

Jenis : Reciprocating compressor

Jumlah :1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

−−

1qP1).-(k103,03hp

/)1(

1

2fm1

5

i

kk

PPk

η (Timmerhaus,1991)

dimana:

qfm i = laju alir (ft3/menit)

P1 = tekanan masuk = 5 atm = 10.581,12 lbf/ft2

P2 = tekanan keluar = 6 atm = 12.697,34 lbf/ft2

k = rasio panas spesifik = 1,4

η = efisiensi kompresor = 75 %

Data:

Laju alir massa = 516,464 kg/jam

Oksigenρ = 6,5444 kg/m3 = 0,4086 lbm/ft3

Laju alir volum (qfm i) = 33

516,464 kg/jam = 113,518 m /jam6,5444 kg/m

= 66,81417 ft3/menit = 1,11357 ft3/detik (1,4 1) /1,45

2 33,03 10 1,4 12.697,3 hp (10.581,12 lbf/ft ) (66,81417ft /mnt) 1(1,4 1) 0,75 10.581,12

−− ⎡ ⎤× × ⎛ ⎞= × −⎢ ⎥⎜ ⎟− × ⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦ = 4,0091 hp.

Jika efisiensi motor adalah 75 %, maka :

P = 4,0091 5,3454 hp0,75

=

Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan :

De =3,9(Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,1991)

= 3,9 (1,11357 ft3/detik)0,45(0,4086 lbm/ft3) 0,13

= 3,6438 in

Dipilih material pipa commercial steel 4 inci Sch 80:


ft

33 ft

Luas penampang (A) = 0,07986 ft2

ungsi

ke drum penyimpanan (V–101).

cating compressor


• Diameter dalam (ID) = 3,826 in = 0,3188

• Diameter luar (OD) = 4 in = 0,33

•

LC.9. Kompresor (JC – 103)

F : Menaikkan tekanan campuran dari dalam flash drum

sehingga dapat dimasukkan

Jenis : Recipro

Jumlah : 1 unit

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

−−

1qP1).-(k η103,03hp

/)1(

1

2fm1

5

i

kk

PPk (Timmerhaus,1991)

a

lbf/ft2

348,65 lbf/ft2

= efisiensi kompresor = 75 %

Laju ali

diman :

qfm i = laju alir (ft3/menit)

P1 = tekanan masuk = 0,1565 atm = 331,1879

P2 = tekanan keluar = 3 atm = 6

k = rasio panas spesifik = 1,4

η

Data:

r massa = 175,7829 kg/jam

= 0,4335 kg/m3 = 0,0271 lbm/ft3

(qfm i) =

Campuranρ

33 = 405,5132 m /jam

0,4335 kg/m Laju alir volum 175,7829 kg/jam

= 238,6761 ft3/menit = 3,9779 ft3/detik (1,4 1) /1,45

2 33,03 10 1,4 6348,65hp (331,1879 lbf/ft ) (238,6761ft /mnt) 1(1,4 1) 0,75 331,18

−− ⎡ ⎤× × ⎛ ⎞= × −⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠− × ⎢ ⎥⎣ ⎦

efisiensi motor adalah 75 %, maka :

= 11,1090 hp.

Jika

11,1090 14,8120 hpP = 0,75

=

Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan :


De =3,9(Q)0,45( ρ )0,13 (Timmerhaus,1991)

ft3/detik)0,45(0,0271 lbm/ft3) 0,13

0:

t

16 ft

Luas penampang (A) = 0,1263 ft2

ungsi dari crystallizer (CR-

D-201)

t conveyor

onstruksi steel

1 unit

rasi

ur

m am

ensitas (ρ) = 1316 kg/m3 = 82,155 lb/ft3

(Walas, 1 88) :

t 15,2402 m

elt

i

00 ft/min bahan

= 300 rpm

Velocity (v)

= 3,9 (3,9779

= 4,5406 in

Dipilih material pipa commercial steel 5 inci Sch 8

• Diameter dalam (ID) = 4,813 in = 0,401f

• Diameter luar (OD) = 5 in = 0,4

•

LC.10. Belt Conveyor I (C-201)

F : Mengangkut produk asam benzoat

201) menuju Drum Drier (

Jenis : horizontal bel

Bahan k : carbon

Jumlah :

Kondisi ope

Temperat = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju alir (W) = 758,658 kg/ja = 0,758658 ton/j

D

Direncanakan 9

Jarak angku = 50 ft =

Lebar b = 18 in

Angle = 20 derajat

Inklinas = 5 derajat

Slope = 69 untuk 1

Kecepatan

• Ukuran konveyor

= 758,658 kg/jam 100 ft/min

69 kg/jamx = 1099,493 ft/min

Panjang konveyor desain (L) = o5cos

= 50,19099 ft ft 50


r (H) = 50 ft x tan 5o = 4,3744 ft

aka k = 0,5

P

58,658 /100) + (0,001 x 4,3744 x 758,658) +

,5/100)

aka dipakai pompa 14 hp

Fungsi drier (DE-201)

an asam benzoat

t conveyor

onstruksi steel

1 unit

rasi

ur

ton/jam


(Walas, 1 88) :

t = 30,48 m

elt

i

100 ft/min bahan

ecepatan = 300 rpm

Ketinggian konveyo

• Daya konveyor :

P = P horizontal + P vertical + P empty

= (0,4 + L/300).(W/100) + 0,001HW + (vk/100)

k =faktor koreksi dilihat dari Table 5.5c m

= P horizontal + P vertical + P empty

= (0,4 + 50,1910/300).(7

(1099,493 x 0

= 13,11999 hp

M

LC.11. Belt Conveyor II (C-202)

: Mengangkut produk asam benzoat dari drum

menuju gudang penyimpan


Bahan k : carbon

Jumlah :

Kondisi ope

Temperat = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju alir (W) = 757,5758 kg/jam = 0,757576

D

Direncanakan 9

Jarak angku = 100 ft

Lebar b = 18 in

Angle = 20 derajat

Inklinas = 5 derajat

Slope = 69 untuk

K


Velocity (v)

• Ukuran konveyor

= 757,5758 kg/jam 100 ft/min

69 kg/jam× = 1097,936 ft/min

Panjang konveyor desain (L) = ocos 5 = 106,4178 ft 100 ft

(H) = 100 ft x tan 5o = 36,397 ft

aka k = 0,5

= (757,5758/100) + (0,001 x 36,397 x 757,5758) +

0,5/100)

aka dipakai pompa 39 hp

ungsi dang

enuju Mixer (M-101)

t conveyor

1 unit

as

ur


alas,

t 15,2402 m

lt

Ketinggian konveyor

• Daya conveyor :


= (0,4 + L/300).(W/100) + 0,001 HW + (vk/100)



(0,4 + 106,4178 /300).

(1097,936 x

= 38,7808 hp

M

LC.12. Belt Conveyor III (C-102)

F : Mengangkut katalis Mangan Asetat padat dari gu

penyimpanan (TT-103) m


Bahan konstruksi : carbon steel

Jumlah :

Kondisi oper i

Temperat = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju alir (W) = 24,600 kg/jam

D

Direncanakan (W 1988) :

Jarak angku = 50 ft =

Lebar be = 18 in


100 ft/min bahan

= 100 rpm

Velocity (v)

Angle = 20 derajat

Inklinasi = 5 derajat

Slope = 69 untuk

Kecepatan

• Ukuran konveyor

= 24,600 kg/jam 100 ft/min

69 kg/jamx = 35,652 ft/min

Panjang konveyor desain (L) = o5cos

= 50,1957 ft ft 50

etinggian konveyor (H) = 50 ft x tan 5o = 4,3744 ft

aka k = 0,5

27,06/100) + (0,001 x 4,3744 x 27,06)

5/100)

aka dipakai pompa 1/2 hp

K

• Daya konveyor :


= (0,4 + L/300).(W/100) + 0,001HW + (vk/100)



= (0,4 + 50,1957/300).(

+ (39,217 x 0,

= 0,467971 hp

M

LC.13. Pompa Toluena (J-101)

Fungsi baku toluena dari tangki ke dalam : Memompa bahan

mixer (M-101).

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan ko : Commenstruksi rcial Steel

Jumlah : 1 unit

peras

)

(F) g/jam

Kondisi o i :

Tekanan = 101,32 kPa (1 atm


Laju alir massa = 1.069,565 k = 0,7205 lbm/s

Densitas (ρ) = 858 kg/m3 = 53,563 lbm/ft3


= 0,614 cP Viskositas (μ) = 0,000413 lbm/ft,s

3

F 1.069,565 kg/jamQρ 858

= =Laju alir volumetrik, kg/m

= 1,246 m3/jam = 0,013451 ft3/s

,

(Walas, 1988)

)

skositas (cP)

ulen, maka diameter pipa pompa :

i,opt merhaus,1991)

)0,45 (53,563 lbm/ft3)0,13

.5 G ankop 3, dipilih pipa commercial steel :

= 0,1095 ft

: 0,006 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A =

Perencanaan Diameter Pipa pompa :

Untuk aliran turbulen (Nre >2100)

De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

dengan : D = diameter optimum (in) ρ = densitas (lbm/ft3

Q = laju volumetrik (ft3/s) μ = vi

Asumsi aliran turb

Desain pompa :

D = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Tim

= 3,9 (0,013451 ft3/s

= 0,941369 in

Dari Appendiks A e lis,198

Ukuran nominal : 1 in

Schedule number : 40

Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft

Diameter Luar (OD) : 1,315 in

Inside sectional area 3

2

0,013451 ft /s0,006 ft

= 2,2419 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = μ

ρ Dv××

= 3(53,563 lbm/ft )(2,2419 ft/s)(0,08741 ft)

0,000413 l ft.sbm/

en)

l steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)

bulen diperoleh harga f = 0,012

1 Sharp edge entrance= hc = 0,55

=25.441,943 (turbul

Untuk pipa commercia

Jadi, ε/D = 0,001726

Pada aliran Tur

Friction loss :

cgv

AA

.21

2

1

2

α⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−


) = 0,55 ( ) ( )(

22,24191 02 0,5 32,174

− = 0,085917 ft.lbf/lbm

1 elbow 90° = hf = n.Kf.cg

v.2

2

= 1(0,75)22,2419

2(32,174) = 0,05858 ft.lbf/lbm

1 check valve = hf = n.Kf.cg

v.2

2

= 1(2) 22,2419

2(32,174) = 0,1562 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft = Ff = 4fcgD

vL.2.. 2Δ

= 4(0,012) ( ) ( )( ) ( )

230 . 2,24190,0874 .2. 32,174

= 1,28663 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit = hex = cg

vAA

..21

22

2

1

α⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

= ( ) ( )( )22,24191 0

2 0,5 32,174− = 0,078106 ft.lbf/lbm

Total friction loss : ∑ F = 1,66545 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−

+−+− sWFPPzzgvvρα

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 ≈ P2

ΔZ = 20 ft

Maka : ( )2

2

32,174ft/s0 20 ft 0 1,66545 ft.lbf/lbm Ws 032,174ft.lbm / lbf .s

+ + + + =

Ws = 21,6654 ft.lbf/lbm

Effisiensi pompa , η= 75 %

Ws = η x Wp

21,6654 = 0,75 x Wp

Wp = 28,8872 ft.lbf/lbm

Daya Pompa : P = m Wp×


=

1176,52 1 hplbm/s × 28,8872 ft.lbf/lbm × (0,45359)(3600) 550 ft.lbf/lbm

= 0,03784 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.14. Pompa Mixer I (J-102)

Fungsi : Memompa bahan baku toluena dan mangan asetat dari

mixer ke dalam reaktor (R-101)


Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 101,32 kPa (1 atm)


Laju alir massa (F) = 1.094,165 kg/jam = 0,7371 lbm/s

Densitas (ρ) = 874,435 kg/m3 = 54,589 lbm/ft3

Viskositas (μ) = 0,897 cP = 0,000603 lbm/ft,s

Laju alir volumetrik, 3

F 1.094,165 kg/jamQρ 874,435 kg/m

= = = 1,3764 m3/jam = 0,013502 ft3/s

Tabel LC.1 Hasil Perhitungan Pompa Mixer 1 (J-102) Diameter Optimum 0,945295 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,08742 ft OD 1,3150 in 0,1096 ft At 0,0060 ft2 0,0129 v 2,25032919 ft/s Nre 17815,65991 Turbulen e/d 0,001726425 Fanning 0,0120 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,043283 ft.lbf/lbmElbow 0 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,157394 ft.lbf/lbm


Straight Pipe 1,296364 ft.lbf/lbmExit 0,078697 ft.lbf/lbm

F∑ 1,575738 ft.lbf/lbmΔZ 20 ft P1 101,325 kPa 2.116,21619 lbf/ft2 P2 607,95 kPa 12.697,29717 lbf/ft2 ΔP/ρ 193,8314993 ft.lbf/lbm Ws 215,407237 ft lbf/lbm η 0,75WP 287,209649 ft lbf/lbm P 0,38489 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 Hp.

LC.15. Pompa Reaktor I (J-103)

Fungsi : Memompa bahan dari reaktor (R-101) ke dalam Vaporizer

(E-110)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :


Temperatur = 148,89oC = 422,04 K


Densitas campuran (ρ) = 1065,9374 kg/m3 = 66,5441 lbm/ft3

Viskositas campuran (μ) = 1,193 cP = 0,0008 lbm/ft,s


F 1.429,328 kg/jamQρ 1065,9374 kg/m

= = = 1,3432 m3/jam = 0,0132 ft3/s

Tabel LC.2 Hasil Perhitungan Pompa Reaktor I (J-103) Diameter Optimum 0,95935 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,08742 ft OD 1,3150 In 0,1096 ft At 0,0060 ft2 0,0129 v 2,1961 ft/s


Nre 15935,1841 Turbulene/d 0,0017Fanning 0,0120 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0412 ft.lbf/lbmElbow 0,1686 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,1499 ft.lbf/lbmStraight Pipe 1,2346 ft.lbf/lbmExit 0,0749 ft.lbf/lbm

F∑ 1,6693 ft.lbf/lbmΔZ 30,0000 ft P1 101,3250 kPa 2116,2162 lbf/ft2 P2 101,3250 kPa 2116,2162 lbf/ft2 ΔP/ρ 0,0000 ft.lbf/lbm Ws 31,6693 ft lbf/lbm η 0,75WP 42,2257 ft lbf/lbm P 0,06731 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.16. Pompa Reaktor II (J-104)

Fungsi : Memompa bahan dari reaktor (R-101) ke dalam

Horizontal Drum (V-101)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :



Laju alir massa (F) = 126,248 kg/jam = 0,07731 lbm/s


Viskositas campuran (μ) = 0,694838 cP = 0,0005 lbm/ft.s


F 126,248 kg/jamQρ 939,3507 kg/m

= = = 0,1344 m3/jam = 0,0013 ft3/s


Tabel LC.3 Hasil Perhitungan Pompa Reaktor II (J-104)

Diameter Optimum 0,3349 in Pipa Nominal 0,375 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40 ID 0,493 in 0,04108 ft OD 0,675 in 0,0563 ft At 0,00133 ft2 v 0,9913 ft/s Nre 5114,8336 Turbulene/d 0,0037Fanning 0,009 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0084 ft.lbf/lbmElbow 0,0344 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0305 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,4014 ft.lbf/lbmExit 0,0153 ft.lbf/lbm

F∑ 0,4900 ft.lbf/lbmΔZ 30,0000 ft P1 303,9750 kPa 6348,6486 lbf/ft2 P2 303,9750 kPa 6348,6486 lbf/ft2 ΔP/ρ 0,0000 ft.lbf/lbm Ws 30,4900 ft lbf/lbm η 0,75WP 40,6533 ft lbf/lbm P 0,005714693 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.17. Pompa Horizontal Drum (J-105)

Fungsi : Memompa bahan dari horizontal drum (V-101) ke

dalam reaktor (R-101) sebagai bahan recycle.



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :






Viskositas campuran (μ) = 0,869400 cP = 0,0006 lbm/ft.s


F 302,03 kg/jamQρ 975,6604 kg/m

= = = 0,3096 m3/jam = 0,0030 ft3/s

Tabel LC.4 Hasil Perhitungan Pompa Horizontal Drum (J-105) Diameter Optimum 0,77987 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,087416 ft OD 1,3150 in 0,109582 ft At 0,0060 ft2 0,012914 ft v 0,5061 ft/s Nre 4612,6353 Turbulene/d 0,0017Fanning 0,0065 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0022 ft.lbf/lbmElbow 0,0060 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0159 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,0355 ft.lbf/lbmExit 0,0040 ft.lbf/lbm

F∑ 0,0636 ft.lbf/lbmΔZ 50 ft P1 303,9750 kPa 6348,6486 lbf/ft2 P2 709,2750 kPa 14813,5134 lbf/ft2 ΔP/ρ 138,9771 ft.lbf/lbm Ws 189,0407 ft lbf/lbm η 0,75WP 252,0542 ft lbf/lbm P 0,084764772 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.18. Pompa Vaporizer (J-201)

Fungsi : Memompa bahan dari vaporizer (E-110) ke dalam

flash drum (D-201)




Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :


Temperatur = 30 oC = 303,15 K


Densitas campuran (ρ) = 1.055,8614 kg/m3 = 65,9151 lbm/ft3



F 1.404,73 kg/jamQρ 1.055,8614 kg/m

= = = 1,3304 m3/jam = 0,0131 ft3/s

Tabel LC.5 Hasil Perhitungan Pompa vaporizer (J-201) Diameter Optimum 0,95404 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,087416317 ft OD 1,3150 in 0,10958222 ft At 0,0060 ft2 v 2,1751 ft/s Nre 15907,3633 Turbulene/d 0,0017Fanning 0,0120 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0404 ft.lbf/lbmElbow 0 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,1470 ft.lbf/lbmStraight Pipe 1,2112 ft.lbf/lbmExit 0,0735 ft.lbf/lbm

F∑ 1,4722 ft.lbf/lbmΔZ 30 ft P1 303,975 kPa 6348,6486 lbf/ft2 P2 303,975 kPa 6348,6486 lbf/ft2 ΔP/ρ 0 ft.lbf/lbm Ws 31,4722 ft lbf/lbm η 0,75WP 41,9629 ft lbf/lbm P 0,0656 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

\


LC.19. Pompa Flash Drum (J-202)

Fungsi : Memompa downstream dari flash drum (D-201) ke dalam

kolom destilasi (T-201)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 15,8579 kPa (0,1565 atm)



Densitas bahan (ρ) = 1.063,6024 kg/m3 = 66,3984 lbm/ft3

Viskositas bahan (μ) = 1,0659 cP = 0,0007 lbm/ft,s


F 1.228,9455 kg/jamQρ 1.063,6024 kg/m

= = = 1,1555 m3/jam = 0,0113 ft3/s

Tabel LC.6 Hasil Perhitungan Pompa Flash Drum (J-202) Diameter Optimum 0,8962 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,08742 ft OD 1,3150 In 0,1096 ft At 0,0060 ft2 0,0129 v 1,8891 ft/s Nre 15308,5779 Turbulene/d 0,0017Fanning 0,0120 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0305 ft.lbf/lbmElbow 0,1248 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,1109 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,9136 ft.lbf/lbmExit 0,0555 ft.lbf/lbm

F∑ 1,2352 ft.lbf/lbmΔZ 30 ft P1 15,8574 kPa 331,1878 lbf/ft2 P2 17,2354 kPa 359,9684 lbf/ft2 ΔP/ρ 0,4335 ft.lbf/lbm Ws 31,6687 ft lbf/lbm


η 0,75WP 42,2249 ft lbf/lbm P 0,05777 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.20. Pompa Akumulator I (J-203)

Fungsi : Memompa bahan dari akumulator (V-201) ke dalam

kolom destilasi (T-201)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 17,235 kPa (0,1701 atm)

Temperatur = 141,589oC = 414,739 K





F 1431,7885 kg/jamQρ 1065,9374 kg/m

= = = 0,1202 m3/jam = 0,0012 ft3/s

Tabel LC.7 Hasil Perhitungan Pompa Akumulator I (J-203) Diameter Optimum 0,56099 in Pipa Nominal 0,7500 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 0,8240 in 0,0411 ft OD 1,0500 in 0,0562 ft At 0,0037 ft2 v 0,3178 ft/s Nre 1806,5301 Laminare/d 0,0022Fanning 0,0070 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0009 ft.lbf/lbmElbow 0,0035 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0031 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,0192 ft.lbf/lbmExit 0,0016 ft.lbf/lbm

F∑ 0,0283 ft.lbf/lbm


ΔZ 30 ft P1 17,2354 kPa 359,9684 lbf/ft2 P2 17,2354 kPa 359,9684 lbf/ft2 ΔP/ρ 0,0000 ft.lbf/lbm Ws 30,0283 ft lbf/lbm η 0,75WP 40,0377 ft lbf/lbm P 0,00556 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.21. Pompa Kolom Destilasi I (J-204)

Fungsi : Memompa bahan downstream dari kolom destilasi I

(T-201) ke Reboiler I (RB-201)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 17,2358 kPa (0,1701 atm)

Temperatur = 148,444oC = 421,594 K





F 1284,8028 kg/jamQρ 1074,8133 kg/m

= = = 1,1954 m3/jam = 0,0117 ft3/s

Tabel LC.8 Hasil Perhitungan Pompa Kolom Destilasi I (J-204) Diameter Optimum 0,9113 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,08742 ft OD 1,3150 In 0,1096 ft At 0,0060 ft2 0,0129 v 1,9543Nre 17606,6281 Turbulene/d 0,0017Fanning 0,0120 Fig 2.10-3 Geankoplis


Entrance 0,0326 ft.lbf/lbmElbow 0,0890 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,1187 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,9778 ft.lbf/lbmExit 0,0594 ft.lbf/lbm


LC.22. Pompa Akumulator I (J-205)

Fungsi : Memompa bahan dari akumulator I ke dalam kolom

destilasi II (T-202).



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 17,2353 kPa (0,1701 atm)

Temperatur = 141,589oC = 414,739 K





F 376,5209 kg/jamQρ 1038,2216 kg/m

= = = 0,3627 m3/jam = 0,0036 ft3/s

Tabel LC.9 Hasil Perhitungan Pompa Akumulator I (J-205) Diameter Optimum 0,5303 in Pipa Nominal 0,75 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40 ID 0,824 in 0,06866 ft OD 1,050 in 0,0875 ft


At 0,00371 ft2 v 0,9589 ft/s Nre 6511,0956 Turbulene/d 0,0022Fanning 0,0089 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0079 ft.lbf/lbmElbow 0,0214 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0286 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,2222 ft.lbf/lbmExit 0,0143 ft.lbf/lbm


LC.23. Pompa Reboiler I (J-206)

Fungsi : Memompa bahan dari reboiler I (R-201) ke dalam Mixer II

(M-102)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 17,2358 kPa (0,1701 atm)



Densitas campuran (ρ) = 1.074,8133 kg/m3 = 67,0982 lbm/ft3



F 852,4242 kg/jamQρ 1.074,8133 kg/m

= = = 0,7931 m3/jam = 0,0078 ft3/s


Tabel LC.10 Hasil Perhitungan Pompa Reboiler I (J-206)

Diameter Optimum 0,7576 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,08742 ft OD 1,3150 in 0,1096 ft At 0,0060 ft2 0,0129 v 1,2966 ft/s Nre 12674,2709 Turbulene/d 0,0017Fanning 0,0120 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0144 ft.lbf/lbmElbow 0,0392 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0523 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,4304 ft.lbf/lbmExit 0,0261 ft.lbf/lbm


LC.24. Pompa Air Proses (J-207)

Fungsi : Memompa air dari tempat penampungan ke dalam Mixer

II (M-102)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :





Densitas campuran (ρ) = 998 kg/m3 = 62,3030 lbm/ft3



F 935,8513 kg/jamQρ 998 kg/m

= = = 0,9377 m3/jam = 0,0092 ft3/s

Tabel LC.11 Hasil Perhitungan Pompa Air Proses (J-207) Diameter Optimum 0,8091 in Pipa Nominal 1,0000 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 1,0490 in 0,08742 ft OD 1,3150 in 0,1096 ft At 0,0060 ft2 0,0129 v 1,5331 ft/s Nre 15518,7125 Turbulene/d 0,0017Fanning 0,0125 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0201 ft.lbf/lbmElbow 0,0822 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0731 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,6268 ft.lbf/lbmExit 0,0365 ft.lbf/lbm


LC.25. Pompa Akumulator II (J-208)

Fungsi : Memompa destilat recycle dari akumulator II (V-202) ke

dalam kolom destilasi II (T-202)




Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :







F 12,7083 kg/jamQρ 32,2569 kg/m

= = = 0,3605 m3/jam = 0,0035 ft3/s

Tabel LC.12 Hasil Perhitungan Pompa Akumulator II (J-208) Diameter Optimum 0,45315 in Pipa Nominal 0,5 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 0,622 in 0,051833 ft OD 0,840 in 0,069999 ft At 0,0021 ft2 v 1,6837 ft/s Nre 308,9388 Laminare/d 0,0029Fanning 0,0065 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0242 ft.lbf/lbmElbow 0,0661 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0881 ft.lbf/lbmStraight Pipe 0,6630 ft.lbf/lbmExit 0,0441 ft.lbf/lbm



LC.26. Pompa Kolom Destilasi II (J-209)

Fungsi : Memompa bahan dari kolom destilasi II (T-202) ke

reboiler (RB - 202)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 38,6048 kPa (0,381 atm)






F 253,332 kg/jamQρ 1035,0508 kg/m

= = = 0,2448 m3/jam = 0,0024 ft3/s

Tabel LC.13 Hasil Perhitungan Pompa Kolom Destilasi II (J-209) Diameter Optimum 0,7243 in Pipa Nominal 0,7500 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 0,8240 in 0,068666 ft OD 1,0500 in 0,087499 ft At 0,0037 ft2 v 0,6471Nre 5001,8213 Turbulene/d 0,0022Fanning 0,0890 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0036 ft.lbf/lbmElbow 0,0098 ft.lbf/lbmCheck Valve 0,0130 ft.lbf/lbmStraight Pipe 1,0123 ft.lbf/lbmExit 0,0065 ft.lbf/lbm

F∑ 1,0451 ft.lbf/lbmΔZ 30 ft P1 38,6048 kPa 806,2784 lbf/ft2 P2 38,6048 kPa 806,2784 lbf/ft2 ΔP/ρ 0 ft.lbf/lbm


Ws 31,0451 ft lbf/lbm η 0,75WP 41,3935 ft lbf/lbm P 0,01167 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.27. Pompa Akumulator II (J-210)

Fungsi : Memompa destilat dari akumulator (V-202) ke dalam

tangki penyimpanan benzaldehide (TK-203)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 38,6048 kPa (0,381 atm)






F 125,2326 kg/jamQρ 1044,5839 kg/m

= = = 0,1199 m3/jam = 0,0012 ft3/s

Tabel LC.14 Hasil Perhitungan Pompa Akumulator II (J-210) Diameter Optimum 0,56111 in Pipa Nominal 0,7500 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 0,8240 in 0,068666 ft OD 1,0500 In 0,087499 ft At 0,0037 ft2 v 0,3170Nre 2408,8809 Laminare/d 0,0022Fanning 0,0065 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0009Elbow 0,0012Check Valve 0,0031Straight Pipe 0,0177


Exit 0,0016

F∑ 0,0245ΔZ 50 ft P1 38,6048 kPa 806,2784 lbf/ft2 P2 101,3250 kPa 2116,2162 lbf/ft2 ΔP/ρ 20,0877 ft.lbf/lbm Ws 70,1121 ft lbf/lbm η 0,75WP 93,4828 ft lbf/lbm P 0,01303 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.28. Pompa Reboiler II (J-211)

Fungsi : Memompa bahan dari reboiler II (RB-202) ke dalam

tangki penyimpanan (TK-202)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 38,6048 kPa (0,381 atm)






F 251,2881 kg/jamQρ 1035,0508 kg/m

= = = 0,2428 m3/jam = 0,0024 ft3/s

Tabel LC.15 Hasil Perhitungan Pompa Reboiler II (J-211) Diameter Optimum 0,7222 in Pipa Nominal 0,7500 in App A.5-1 GeankoplisSchedule Number 40,0000 ID 0,8240 in 0,08742 ft OD 1,0500 In 0,1096 ft At 0,0037 ft2 0,0129 v 0,6419Nre 5076,1359 Turbulen


e/d 0,0022Fanning 0,0099 Fig 2.10-3 GeankoplisEntrance 0,0035Elbow 0,0048Check Valve 0,0128Straight Pipe 0,1108Exit 0,0064

F∑ 0,1383ΔZ 50 ft P1 38,6048 kPa 806,2784 lbf/ft2 P2 101,3250 kPa 2116,2162 lbf/ft2 ΔP/ρ 20,2727 ft.lbf/lbm Ws 70,4110 ft lbf/lbm η 0,75WP 93,8813 ft lbf/lbm P 0,02626 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp.

LC.29. Flash drum (D-201)

Fungsi : Untuk memisahkan fasa cair toluena, asam benzoat, benzaldehide dan

benzil alkohol dari campuran fasa gasnya.

Bahan : Carbon steel, SA-283, Grade C

Bentuk : Silinder tegak elipsoidal

Jumlah : 1 buah

Lama penggunaan = 1 jam

Kondisi operasi :

Tekanan = 0,1565 atm

Temperatur = 200oC

Massa komponen umpan : 1.404,7285 kg/jam

Densitas campuran : 3-3

P×BM 0,1565×114,6453= = 0,4624 kg/mRT 82,05.10 ×473,15

Laju alir volumetrik : 33

1.404,7285 kg/jam = 3037,6281 m /jam0,4624 kg/m

Basis untuk 1 jam, sehingga volume flash drum = 3037,6281 m3

Ukuran Flash drum :


Volume total = (1+0,2) x 3037,6281 m3= 3645,1538 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3:2

Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (Ht:D) = 1:4

Volume silinder = 3s

2 D8

3πHD4π

=×

Volume tutup elipsoidal = 3D24π×

Vt = Vs + 2.Vh

Vt = 3

2411 D×π

Diameter tangki = 3324 24 3645,1538 13,6312 m11 11 3,14

tVπ

×= =

×

Tinggi tangki = 3 13,6312 m 20,4468 m2× =

Tinggi tutup elipsoidal = 2 13,6312 6,8156 m4× =

Tinggi total flash drum = Hs + He = 27,2625 m

Tebal dinding tangki :

Tekanan = 2,3 psi = 15,8579 kPa

Tekanan design = (1,2 x 15,8579) = 19,0295 kPa

Allowable working stress (S) = 12650 psi

Efisiensi sambungan (E) = 0,85

Corrosion factor (CA) =0,125 in/thn

Umur alat (n) = 10 thn

Tebal silinder (t) =

ts = AC1,2P2SE

PD n+−

= (19,0295 x13,6312) 0,125(10)(2 x 93.222,65 x 0,85) (1,2 x19,0295)

+−

= 1,2516 in = 0,03179 m

maka digunakan silinder dengan tebal tangki 1,5 in (0,0381 m).


LC.30. Kolom Destilasi 1 (T-201)

Fungsi : Memisahkan benzaldehide, air, benzil alkohol dengan asam

benzoat

Jenis : Sieve – tray

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 grade C

Jumlah : 1 unit.

Data :

Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh:

RD = 0,214 XHF = 0,5806

RDM = 0,1427 XLF = 0,0148

XLW = 0,0148 D = 3.896 mol/jam

XHW = 0,8995 W = 7.078 mol/jam

XHD = 0,00036 αLD = 192,5336

XLD = 0,012 αLW = 1,9868

( ) ( )L,av LD LWα α .α 192,5336 1,9868 19,5582= = × = (Geankoplis,1997)

)log()]WX/WX)(DX/DXlog[(

Nav,L

LWHWHDLDm α= (Geankoplis,1997)

log[(0,012 / 0,00036)(0,8995 / 0,0148)]log(19,5582)

=

= 2,5606

Dari Fig 11.67 – 3, Geankoplis, hal. 749, diperoleh N

Nm = 0,38; maka:

N = 2,56060,38 0,38

mN= = 6,73842

Jumlah piring teoritis = 6,73842

Efisiensi piring = 85 % (Geankoplis,1997)

Maka jumlah piring yang sebenarnya = 6,738420,85

= 7,9275 piring ≈ 8 piring.

Penentuan lokasi umpan masuk


⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2

HD

LW

LF

HF

s

e

XX

DW

XX

log206,0NN

log (Geankoplis,1997)

2

0,5806 7.078 0,0148log 0,206log0,0148 3.896 0,00036

e

s

NN

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛= ⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜⎝ ⎠ ⎝⎢ ⎥⎣ ⎦

⎞⎟⎠

0,4343=s

e

NN

Ne = 0,4343 Ns

N = Ne + Ns

8 = 0,4343 Ns + Ns

Ns = 5,5776 ≈ 6

Ne = 8 – 6 = 2

Jadi, umpan masuk pada piring ke – 2 dari atas.

Design 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 destilasi T–101 adalah 421,594 K dan 17,236 kPa.

Tabel LC.16 Komposisi Campuran pada Alur Vd Kolom Destilasi I(T–201)

Komponen Alur Vd

(mol/jam)

Fraksi

mol

BM

(g/mol)

Fraksi

mol x BM

Asam Benzoat 2 0,0004 122,120 0,04884Benzil Alkohol 3.106 0,659 108,120 71,251Benzaldehide 1.548 0,3284 106,120 34,8498H2O 56 0,01188 18,010 0,2139

Total 4.713 1 106,3635

Laju alir massa gas (G’) = 0,0013 kmol/s


ρv = av3

P BM (0,17012 atm) (106,3635 kg/kmol)RT (0,082 m atm/kmol K)(421,594 K)

= = 1,5234 kg/m3

Laju alir volumetrik gas (Q) = 421,5940,0013 22,4273,15

× × = 0,0449 m3/s

Tabel LC.17 Komposisi Campuran pada Alur Lb Kolom Destilasi I(T–201)

Komponen Alur Lb

(kg/jam)

Fraksi

massa

ρL

(kg/m3)

Fraksi

massa x ρL

Asam Benzoat 1.281,531 0,9975 1075 1072,312 H2O 3,115 0,3669 998,2 366,239 Total 1.284,647 1 1.438,551

Laju alir massa cairan (L’) = 0,3568 kg/s

Laju alir volumetrik cairan (q) = 0,35681.438,551

= 0,00024 m3/s

Surface tension (σ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982) 2

o

a

o

p'd

907,0AA

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2

a

o

0,01200,0045907,0

AA

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛= = 0,1275

1/ 2 1/ 2L

V

ρq 0,00024 1.438,551Q' ρ 0,0449 1,5234⎛ ⎞ ⎛=⎜ ⎟ ⎜

⎝ ⎠⎝ ⎠

⎞⎟ = 0,28022

α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415

β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,4) + 0,015 = 0,0272

CF = 2,0

2/1VL 0,02

σβ)ρ/(q/Q)(ρ

1αlog ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

= 0,2

1 00,0415 log 0,02720,2802 0,02

⎡ ⎤+ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎣ ⎦

,04⎛ ⎞

⎝ ⎠

= 0,0575

VF = 5,0

V

VLF ρ

ρρC ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −


= 0,5

1.438,551 1,52340,05751,5234

−⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

= 0,76601 m/s

Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)

V = 0,8 x 0,76601 = 0,6128 m/s

An = Q 0,0449V 0,6128= = 0,07327 m2

Untuk W = 0,70T dari Tabel 6.1. Treybal, hal.162, diketahui bahwa luas downspout

sebesar 8,808%.

At =0,07327

1 0,08808=

−0,0803 m2

Column Diameter (T) = [4(0,0803)/π]0,5 = 0,3197 m

Weir length (W) = 0,7(0,3197) = 0,2238 m

Downspout area (Ad) = 0,08808(0,0803) = 0,00707 m2

Active area (Aa) = At – 2Ad = 0,0803 – 2(0,00707) = 0,06615 m2

Weir crest (h1)

Misalkan h1 = 0,025 m

h1/T = 0,025/0,3197= 0,0782

T 0,3197W 0,2238

= = 1,4285

2

1

5,0222eff

WT

Th21

WT

WT

WW

⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

( ) ( ) ( )( ){ }2 20,52 2effW 1, 4285 1, 4285 1 2 0,0782 1, 4285

W⎛ ⎞ ⎡ ⎤= − − +⎜ ⎟ ⎣ ⎦⎝ ⎠

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

WWeff 0,4942

3/2

eff3/2

1 WW

Wq666,0h ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

( )2/3

2/31

0,00024h 0,666 0,49420,2238

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠


m 0,0326h1 =

Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,0326 m hingga nilai h1

konstan pada nilai 0,0326 m.

Perhitungan Pressure Drop

Dry pressure drop

Ao = 0,1275 x 0,06615= 0,00843 m2

uo = o

Q 0,0449A 0,00843

= =5,3262 m/s

Co = 0,66 Dari gambar 18.29, Mc.Cabe

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

L

v2

o

2o

d ρρ

Cu

0,51h

2

d 2

5,3262 1,5234h 51,00,66 1438,551

⎛ ⎞⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠

dh 3,5172 mm 0,0035 m= =

Hydraulic head

aa

Q 0,0449VA 0,06615

= = = 0,6787 m/s

T W 0,3197 0,2238z2 2+ +

= = = 0,27175 m

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+−+=

zq225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h 5,0

vawwL

0,5L

0,00024h 0,0061 0,725 (0,05) 0,238 (0,05)(0,6787)(1,5234) 1,2250,27175

⎛ ⎞= + − + ⎜ ⎟⎝ ⎠

Lh 0,03346 m=

Residual pressure drop

gdρ

g σ 6h

oL

cR =

R6 (0,04) (1,2)h

1438,551 (0,0045)(9,8)= = 0,00453 m

Total gas pressure drop

hG = hd + hL + hR

hG = 0,0035 + 0,03346 + 0,00453


hG = 0,04149 m

Pressure loss at liquid entrance

Ada = 0,025 W = 0,025(0,2238) = 0,006 m2

2

da2 A

qg23h ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2

23 0,00024h

2 0,006g⎛= ⎜⎝ ⎠

⎞⎟ = 0,0446 m

Backup in downspout

h3 = hG + h2

h3 = 0,04149 + 0,0446

h3 = 0,08609 m

Check on flooding

hw + h1 + h3 = 0,05 +0,0326 + 0,08609

hw + h1 + h3 = 0,16869 m

t/2 = 0,4/2 = 0,2 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.

Spesifikasi kolom destilasi

Tinggi kolom = 8 x 0,4 m = 3,2 m

Tinggi tutup = ( )1 0,31974

= 0,08 m

Tinggi total = 3,2 + 2(0,08) = 3,36 m

Tekanan operasi = 0,1701149 atm = 17,23689 kPa

P design = (1+0,05) x 17,23689 kPa = 18,0987 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %

Joint efficiency = 0,8 (Walas, 1988)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.217,955 kPa (Walas, 1988)

Tebal shell tangki:


1,2P-2SE

PDt =

(18,0987)(0,3197)t2(87217,955(0,8)-1,2(18,0987)

=

= 0,00004 m = 0,14074 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,01574798 in + 0,125 in = 0,14074 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Walas, 1988)

LC.31. Accumulator I (V-201)

Fungsi : Menampung destilat dari kolom destilasi (T-201)

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 0,1701 atm = 17,235 kPa

Temperatur = 141,589 oC = 414,739 K

Kebutuhan perancangan = 1 jam


Tabel LC.18 Data Alur masuk akumulator I (V-201)

Komponen BM N

(kmol/jam)

%

mol

F

(kg/jam)

%

berat

Densitas

(kg/m3)

Densitas

Camp

Asam Benzoat 122,12 0,0020 0,0004 0,2492 0,0005 1075 0,5344

Benzil Alkohol 108,12 3,1056 0,6591 335,7746 0,6698 1035 693,2565

Benzaldehide 106,12 1,5478 0,3285 164,2567 0,3277 1045 342,4090

Air 18,01 0,0564 0,0120 1,0155 0,0020 998 2,0217

Total 4,7118 1,0000 501,2960 1,0000 1.038,2216

Perhitungan:

a. Volume Tangki


Volume larutan, Vl = 3

501,296 kg/jam x 1 jam 1.038,2216 kg/m

= 0,4828 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 0,4828 m3 = 0,5794 m3

Fraksi volum = t

l

VV =

0,48280,5794

= 0,8333

Dari tabel 10.64 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook

diperoleh untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777

Volume tangki, Vt = ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛− αcos αsin

57,30αLR 2

Dimana cos α = 1-2 H/D

cos α = 1-2 (0,777)

cos α = -0,554

α = 123,642 derajat

Asumsi panjang tangki (Lt) = 5 m

Maka, volume tangki, Vt = ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛− αcos αsin

57,30αLR 2

0,5794 m3= ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛− cos123,642 sin123,642

57,302,1585R 2

R (radius) = 0,2103 m

D (diameter) = 0,4207 m = 16,5628 in

H (tinggi cairan) = 0,3269 m

b. Tebal shell tangki

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C

diperoleh data :

Joint efficiency (E) = 0,8 (Peters, et.al., 2004)

Allowable stress (S) = 13700 psia = 94458,21 kPa (Peters, et.al., 2004)

Umur alat (n) = 10 tahun

Faktor korosi (c) = 1/8 in = 0,0032 m (Perry&Green,1999)

Tekanan Hidrostatik:

PHidrostatik = ρ × g × l


= 1.038,2216 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,3269 m = 3,3258 kPa

Tekanan operasi (Po) = 17,235 kPa

P = 17,235 kPa + 3,3258 kPa = 20,5616 kPa

Pdesign = (1,2) × (20,5616 kPa) = 24,6735 kPa

Tebal shell tangki:

PDt nC2SE 1,2P

(24,6735 kPa) (0,4207 m) (10x0,0032)2(94458,21 kPa)(0,8) 1,2(24,6735 kPa)

0,0318 m 1,2527 in

= +−

⎛ ⎞= +⎜ ⎟−⎝ ⎠= =

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in (Walas, 1988)

c. Tutup tangki

Diameter tutup = diameter tangki = 0,4207 m

Ratio axis = L : D = 1 : 4

Lh = Hh 1 0,4207

4D

D⎛ ⎞ ⎛ ⎞× = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

= 0,1052 m

Lt (panjang tangki) = Ls + 2 Lh Ls (panjang shell) = 5 m - 2(0,1052 m) = 4,7897 m

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal

tutup 1 ½ in.

LC.32. Accumulator II (V-202)

Fungsi : Menampung destilat dari kolom destilasi II (T-202)

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 0,3810 atm = 38,604 kPa


Temperatur = 144,15oC = 417,300 K



Tabel LC.19 Data Alur Masuk Akumulator II (V-202)

Komponen BM N

(kmol/jam)%

mol F

(kg/jam)%

berat Densitas (kg/m3)

Densitas Camp

Benzil Alkohol 108,12 0,0257 0,0193 2,7779 0,0201 1035 20,8432Benzaldehide 106,12 1,2677 0,9543 134,5330 0,9753 1045 1019,1818Air 18,01 0,0350 0,0263 0,6301 0,0046 998 4,5589Total 1,3284 1,0000 137,9410 1,0000 1.044,5839

Perhitungan:

a. Volume Tangki


137,9410 kg/jam x 1 jam1.044,5839 kg/m

= 0,1321 m3


Fraksi volum = t

l

VV =

0,13210,1585

= 0,8333

Dari tabel 10.64 pada buku Perry, Chemical Engineering Handbook

diperoleh untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777

Volume tangki, Vt = ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛− αcos αsin

57,30αLR 2

Dimana cos α = 1-2 H/D

cos α = 1-2 (0,777)

cos α = -0,554

α = 123,642 derajat

Asumsi panjang tangki (Lt) = 5 m

Maka, volume tangki, Vt = ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛− αcos αsin

57,30αLR 2

0,1585 m3= ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛− cos123,642 sin123,642

57,302,1585R 2

R (radius) = 0,1100 m

D (diameter) = 0,2200 m = 8,6617 in


H (tinggi cairan) = 0,1709 m

b. Tebal shell tangki

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C

diperoleh data :





Tekanan Hidrostatik:

PHidrostatik = ρ × g × l

= 1044,5839 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,1709 m = 1749,9791 Pa =1,7499 kPa

Tekanan operasi (Po) = 38,604 kPa

P = 38,604 kPa + 1,7499 kPa = 40,3548 kPa

Pdesign = (1,2) × (40,3548 kPa) = 48,4258 kPa

Tebal shell tangki:

PDt nC2SE 1,2P

(48,4258 kPa) (0,2200 m) (10x0,0032)2(94458,21 kPa)(0,8) 1,2(48,4258 kPa)

0,0318 m 1,2527 in

= +−

⎛ ⎞= +⎜ ⎟−⎝ ⎠= =


c. Tutup tangki


Ratio axis = L : D = 1 : 4

Lh = Hh 1 0,2200

4D

D⎛ ⎞ ⎛ ⎞× = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

= 0,0550 m

Lt (panjang tangki) = Ls + 2 Lh Ls (panjang shell) = 5 m - 2(0,0550 m) = 4,8900 m

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal

tutup 1 ½ in.


LC.33. Reaktor (R-101)

Fungsi : Mereaksikan toluena dan oksigen untuk memproduksi

asam benzoat dengan benzaldehide dan benzil alkohol

sebagai by-product

Jenis : Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup

dan alas ellipsoidal

Kondisi operasi :

Temperatur (T) : 148,89oC (422,04 K)

Tekanan (P) : 6 atm = 607,95 kPa

Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-203, Grade. A

Waktu tinggal (τ) = 10 menit = 0,1667 jam (Hundley, J.G, 1965)

Tabel LC.20 Data Alur Masuk Reaktor (R-101)

Komponen F

(kg/jam)

Fraksi

Berat ρ (kg/m3)

ρcampuran

(kg/m3)

Toluena 1.175,342 0,5329 858 457,2101

Asam Benzoat 85,0545 0,0353 1075 37,9966

Mangan Asetat 24,6000 0,0112 1589 17,8686

Benzil Alkohol 25,2199 0,0105 1035 10,8473

Benzaldehide 12,3372 0,0051 1045 5,3576

Air 231,4783 0,0962 998 96,0020

Oksigen 516,464 0,3087 0,0108 0,0033

Total 2.070,4959 1,0000 625,2822

Vmasuktotal = 3

2.070,4959 kg/jam625,2822 kg/m

= 3,8484 m3

Ukuran tangki,

Volume tangki yang ditempati campuran = ( )τ ×(Vo)

= 0,1667 jam x 3,8484 m3

= 0,6414 m3


Volume tangki = (1 + 20%) . ( )τ .(Vo)


= (1,2) (0,1667 jam) (3,8484 m3)

= 0,7697 m3

Perbandingan tinggi dengan diameter tangki (Hs : D) = 5 : 4

Volume silinder (Vs) = 2πD41 ( )sH = ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ D

45πD

41 2 = 3πD

165

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap

minor adalah 2 : 1, sehingga,

Tinggi head (Hh) = 61 D ................. (Halaman 80, Brownell dan Young, 1959)

V2 tutup ellipsoidal (Vh) = ( )( ) ( ) ( ) ( ) 32h

2 D12π2D

61D

4π2HD

4π

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Vt = Vs + Vh = ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ 33 D

12ππD

165

= 3πD4819

Diameter tangki (D) = 3 t

19π48xV

= 348 x 0,7697

19π= 0,8524 m = 33,5575 in

Tinggi silinder (Hs),

Hs = 45

D = 45

(0,8524 m) = 1,0655 m = 41,9469 in

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 61 D =

61 (0,8524 m) = 0,1421 m = 5,5929 in

Tinggi tangki (HT) = Hs + 2. Hh

= 1,0655 m + 2. (0,1421 m)

= 1,3496 m = 53,1327 in

Tekanan desain,


Volume cairan = 0,6414 m3

Tinggi tangki = 1,3496 m

Tinggi cairan dalam tangki = ( )( )

tangkivolume tangkitinggiV tangki dalamcairan

= ( ) ( )0,6414 1,3496

0,7697 ×

= 1,1246 m

Tekanan hidrostatis = (ρ umpan) (g) (tinggi cairan dalam tangki)


= (625,2822 kg/m3) (9,8 m/s2) (1,1246 m)

= 6891,5589 Pa = 6,8915 kPa

Poperasi = Po + Phidrostatik

= (607,95 + 6,8915) kPa

= 614,8416 kPa

Faktor keamanan untuk tekanan = 20%

Pdesign = (1 + fk) Poperasi

= (1 + 0,2) (614,8416 kPa)

= 737,8099 kPa

Tebal dinding (d) tangki (bagian silinder),





PDt n.C2SE 1,2P

(737,8099 kPa) (0,8524 m) 10 x 0,00322(129276,75 kPa)(0,8) 1,2(737,8099 kPa)0,0348 m 1,3702 in

= +−

= +−

= =


Tebal tutup tangki,

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.

Tebal tutup atas yang digunakan = 11/2 in.

Menghitung Jaket Pendingin,

Jumlah air pendingin (28oC) = 40.352,8634 kg/jam (Dari Lampiran B)

Densitas air pendingin = 985,655 kg/m3 (Kern. 1950)

Laju alir air pendingin (Qw) = 3

40.352,8634 kg/jam985,655 kg/m

= 40,9401 m3/jam

Diameter dalam jaket = diameter dalam + (2 x tebal dinding)

= 33,575 in + [2 (1,3702 in)]

= 36,3979 in = 0,9220 m

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 1,3496 m


Asumsi tebal jaket = 5 in

Diameter luar jaket (D) = 36,3979 in + (2 x 5) in

= 46,2979 in = 1,1760 m

Luas yang dilalui air pendingin (A),

A = 4π

(D2-d2) = 4π

(1,17602 - 0,92202) = 0,4183 m2

Kecepatan air pendingin (v),

v = A

Qw = 3

2

40,9401 m /jam0,4183 m

= 97,8706 m/jam

Tebal dinding jaket (tj),

Phidrostatik = ρgh

= (985,655 kg/m3) (9,8 m/s2) (1,3496 m)

= 13,036 kPa

Pdesain = (1,2) [(13,036 + 607,950)]

= 745,1833 kPa

Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340





tj = 0,6P)2(SE

P.D−

+ nC = (745,1833).(0,9220)

2(87218,71 0,6 745,1833)− ⋅+ (10 . 0,032)

= 0,0367 m = 1,4451 in

Dipilih tebal jaket standar 1 1/2 in.

Pengaduk (impeller),

Jenis : flat six blade open turbin (turbin datar enam daun)

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:

Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,8524 m = 0,2841 m = 0,9321 ft

E/Da = 1 ; E = 0,2841 m


L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,2841 m = 0,0710 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,2841 m = 0,0355 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,8524 m= 0,0710 m

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

Asumsi : Kecepatan pengadukan, N = 10 putaran/det

ρcamp = 625,2822 kg/m3 = 39,03611 lbm/ft3

µcamp = 1,193 cp = 0,00080 lbm/ft det

Bilangan Reynold,

( )μDNρ

N2

aRe = (Geankoplis, 1997)

( ) ( ) ( )2

Re

39,03611 10 0,2841N 423.110,54

0,00080= =

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c

5a

3T

gρ.D.nK

P = (McCabe,1999)

KL = 6,3 (McCabe,1999) 3 5 3

2

6,3 (10 put/det) .(0,2841ft) (39,03611 lbm/ft ) 1hpP 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft.lbf/det

9,7803hp

= ×

=

Efisiensi motor penggerak = 75%

Daya motor penggerak = 9,78030,75

= 13,0404 hp

Maka daya motor yang dipilih 15 hp.


LC.34. Drum Penampung / Horizontal Drum (V-101)

Fungsi : Menampung produk dari reaktor (R-101) dan flash drum

(D-201) setelah dikondensasikan menjadi cairan.

Bentuk : Drum horizontal dengan sisi – sisi berbetntuk elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 133°C

Tekanan = 3 atm

Tabel LC.21 Komposisi Umpan Masuk Total pada Horizontal Drum (V-101)

Komponen BM N

(kmol/jam)

%

mol

F

(kg/jam)

%

berat

Densitas

(kg/m3)

Toluena 92,14 1,1480 0,1827 105,7767 0,3502 300,4870

Asam Benzoat 122,12 0,6965 0,1109 85,0545 0,2816 302,7289

Benzil Alkohol 108,12 0,2333 0,0371 25,2199 0,0835 86,4234

Benzaldehide 106,12 0,1163 0,0185 12,3372 0,0408 42,6857

Air 18,01 4,0890 0,6508 73,6429 0,2438 243,3378

Total 6,2830 1,0000 302,0312 1,0000 975,6627

A. Volume Drum

Laju alir cairan, Fcairan = 302,0312 kg/jam = 665,864 lbm/jam

ρcairan = (% berat x ρtol) + (% berat x ρasben) + (% berat x ρBenAl) + (% berat x

ρBenz) + (% berat x ρAir)

= 975,6627 kg/m3 = 60,9085 lbm/ft3

Volume cairan, Vcairan = 3

302,0312 kg/jam975,6627 kg/m

Fρ= = 0,3096 m3/jam = 0,003036 ft3/s

Kapasitas perancangan untuk 1 hari = 24 jam, maka:

Total volume campuran dalam drum = 3 30,3096 m /jam 24 jam = 7,4296 m×


Volume drum, VT = (1 + 0,2) x 7,4296 m3


= 1,2 x 7,4296 m3

= 8,9155 m3

Perbandingan tinggi drum dengan diameter drum (Hs : Dt) = 5 : 4

Volume drum (Vs) = 41 π Dt

2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)

Vs = 516

π Dt3

Tutup drum berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1,

sehingga :



= π/4 × Dt2(1/4 × Dt)

= π/16 × Dt3

Vt = Vs + 2.Vh (Walas, 1988)

Vt = ( 5 π16

× Dt3) + ( π2

16 × Dt

3)

Vt = 7π/16 × Dt3

3 3


7 7π π×

= = =

Panjang drum (Hs) = 5/4 × Dt = 5/4 × 1,8653 m = 2,3316 m

Panjang tutup ellipsoidal (Hh) = 1/4 × Dt = 1/4 x 1,8653 m = 0,4663 m

Panjang Drum (HT) = Hs + 2.Hh = 3,264 m

B. Tekanan Desain

Volume drum = 8,9155 m3

Tinggi drum (Hs) = 1,8653 m

Tinggi campuran dalam drum = tangkivolume


= 3

3

7,4296 m 1,8653 m = 1,6004 m8,9155 m

×

Tekanan hidrostatis = Densitas campuran × g × tinggi cairan

= 975,6627 kg/m3 × 9,8 kg m/s2 × 1,6004 m


= 15.302,6803 Pa = 15,3026 kPa



P desain = (1 + 0,2) × (101,32 kPa + 15,3026 kPa)

= 139,9472 kPa

C. Tebal dinding drum (Bagian Drum)







dimana : d = Tebal Dinding Drum Bagian Drum (m)


D = Diameter drum



( ) ( ) ( )139,9472 kPa × 1,8653 mt = + 0,003175 m×102 87.218,68×0,80 - 1,2×139,9472 kPa

= 0,0336 m = 1,323 in

Dipilih tebal drum standar = 2 in

D. Tebal dinding head (tutup drum)



87.218,68 kPa (Walas, 1988)




−×


dimana : dh = tebal dinding head (tutup drum) (m)


Di = diameter drum (m)




( ) ( ) ( )139,9472 kPa × 1,8653 mt = + 0,003175 m×102 87.218,68×0,80 - 0,2×139,9472 kPa

= 0,0336 m = 1,323 in

Dipilih tebal head standar = 2 in

LC.35. Tangki Pencampur (M – 101)

Fungsi : Mencampur larutan toluena dan katalis mangan asetat.

Jenis : Tangki pencampur berpengaduk marine propeller 3 daun

dengan tutup ellipsoidal

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan : Stainless steel, SA – 240 Tipe 304, 18Cr - 8Ni


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :




Waktu Tinggal = 1 Jam


Perhitungan:

Tabel LC.22 Data Alur Masuk Tangki Pencampur (M-101)

Komponen BM F

(kg/jam)

%

berat

Densitas

(kg/m3)

Densitas

Camp

Toluena 92,14 1176,5220 0,9775 858 838,7097

Mangan Asetat 249,09 27,0600 0,0225 1589 35,7253

Total 1203,5820 1,000 874,4350

a. Volume tangki

Volume larutan,Vl = 3

1203,5820 kg/jam 1 jam874,4350 kg/m

× = 1,3764 m3



b. Diameter dan tinggi shell

Direncanakan :

• Tinggi shell : diameter (Hs : D = 1 : 2)

• Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)

- Volume shell tangki ( Vs)

Vs = π41 Di

2 H

Vs = 3πD81

- Volume tutup tangki (Vh)

Vh = 3D12π (Walas,1988)

- Volume tangki (V)

V = Vs + Vh

1,6517 m3 = 3πD245

Di = 1,3617 m

Hs = 2,0425 m

c. Diameter dan tinggi tutup


Hh = Hh 1D 1,3617 D 4

⎛ ⎞ ⎛ ⎞× = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

= 0,3404 m

Ht (Tinggi tangki) = Hs + Hh = 2,3830 m

d. Tebal shell tangki

Tinggi cairan dalam tangki =3

3

1,3764m1,6517 m

x 2,0425 m = 1,7021 m

PHidrostatik = ρ x g x l

= 874,435 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,7021 m = 14,5863 kPa


Pdesign = (1,2) (14,5863 + 101,325) = 139,0935 kPa

Joint efficiency (E) = 0,8 (Walas, 1988)

Allowable stress (S) = 13700 psia = 94458,2120 kPa


Faktor korosi = 0,125 in

Tebal shell tangki:

PDt n.C2SE 1,2P

(139,0935 kPa) (1,3617 m) 10 0,00322(94458,2120 kPa)(0,8) 1,2(139,0935 kPa)0,0405 m 1,5928 in

= +−

= +−

= =

×

Tebal shell standar yang digunakan = 2 in (Walas, 1988)

e. Tebal tutup tangki


Tebal tutup atas yang digunakan = 2 in.

• Pengaduk

Jenis : Marine propeller tiga daun

Asumsi : Kecepatan putaran (N) = 300 rpm = 5 rps

Efisiensi motor = 80 %

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : (McCabe, 1994 )

Da : Dt = 1 : 3 J : Dt = 1 : 12

W : Da = 1: 5 L : Da = 1 : 4 E : Da = 1 : 1

Jadi:

1. Diameter impeller (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 1,3617 m = 0,4539 m = 1,489 ft

2. Lebar baffle (J) = 1/12 x Dt = 1/12 x 1,3617 m= 0,1135 m

3. Lebar daun impeller (W) = 1/5 × Da = 1/5 × 0,4539 = 0,0908 m

4. Panjang daun impeller (L) = 1/4 x Da = 1/4 x 0,4539 = 0,1135 m

5. Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 0,4539 m

• Daya untuk pengaduk

Bilangan Reynold ( NRe)

NRe = 2 2 2 3

a3

N D ρ 5s 0,4539 m 874,4350 kg/m 1004206,9926μ 0,897 10 kg/m.s−

× × × ×= =

×

NRe >10.000, daya tidak bergantung pada bilangan Reynolds.

Dari tabel 9-2 (McCabe, 1994), untuk impeller jenis marine propeller,

diperoleh:


kT = 0,32.

c

53T

g Da NkP ρ×××

= (McCabe, 1994)

3 3 5 5 3m

2m f

0,32 × 5 s ×1,489 ft × 54,590 lb /ftP=32,147lb .ft/lb .s

= 497,4330 ft⋅lbf/s = 0,9044 hp

Karena efisiensi motor, η = 80 %

Jadi, daya motor adalah = 1,1305 hp

LC.36. Tangki Pencampur II (M – 102)

Fungsi : Mencampur larutan asam benzoat dengan air.

Jenis : Tangki pencampur berpengaduk marine propeller 3 daun

dengan tutup ellipsoidal

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan : Stainless steel, SA – 240 Tipe 304, 18Cr - 8Ni


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :


Temperatur = 300C = 303,15 0K


Waktu Tinggal = 1 Jam


Perhitungan:

Tabel LC.23 Data Alur Masuk Tangki Pencampur (M-102)

Komponen BM F

(kg/jam)

%

berat

Densitas

(kg/m3)

Densitas

Camp

Asam Benzoat 122,12 850,3575 0,4755 1075 511,1819

Air 18,01 937,9185 0,5245 998 523,4330

Total 1788,2760 1,0000 1034,6149

a. Volume tangki

Volume larutan,Vl = 3

1788,2760 kg/jam 1 jam1034,6149 kg/m

× = 1,7284 m3



b. Diameter dan tinggi shell

Direncanakan :




Vs = π41 Di

2 H

Vs = 3πD81


Vh = 3D12π (Walas,1988)

- Volume tangki (V)

V = Vs + Vh

2,0741 m3 = 3πD245

Di = 1,4691 m

Hs = 2,2036 m



Hh = Hh 1D 1,4691 D 4

⎛ ⎞ ⎛ ⎞× = ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

= 0,3673 m

Ht (Tinggi tangki) = Hs + Hh = 2,5709 m

d. Tebal shell tangki

Tinggi cairan dalam tangki =3

3

1,7284m2,0741 m

x 2,2036 m = 1,8364 m

PHidrostatik = ρ x g x l

= 1034,6149 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,8364 m = 18,6193 kPa


Pdesign = (1,2) (18,6193 + 101,325) = 143,9332 kPa

Joint efficiency (E) = 0,8 (Walas, 1988)

Allowable stress (S) = 13700 psia = 94458,2120 kPa


Faktor korosi = 0,125 in

Tebal shell tangki:

PDt= +n.C2SE-1,2P

(143,9332 kPa) (1,4691 m)= +10 × 0,00322(94458,2120 kPa)(0,8) - 1,2(143,9332 kPa)

=0,0415 m = 1,6328 in


f. Tebal tutup tangki


Tebal tutup atas yang digunakan = 2 in.

• Pengaduk

Jenis : Marine propeller tiga daun

Asumsi : Kecepatan putaran (N) = 300 rpm =5 rps


Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : (McCabe, 1994 )

Da : Dt = 1 : 3 J : Dt = 1 : 12

W : Da = 1: 5 L : Da = 1 : 4 E : Da = 1 : 1

Jadi:

1. Diameter impeller (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 1,4691 m = 0,4897 m = 1,6066 ft

2. Lebar baffle (J) = 1/12 x Dt = 1/12 x 1,4691 m = 0,1224 m

3. Lebar daun impeller (W) = 1/5 × Da = 1/5 × 0,4897 m = 0,0979 m

4. Panjang daun impeller (L) = 1/4 x Da = 1/4 x 0,4897 m = 0,1224 m

5. Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 0,4897 m

Daya untuk pengaduk

Bilangan Reynold ( NRe)

NRe = 2 2 2 3

a3

N D ρ 5s 0,4897 m 1034,6149 kg/m 934833,7976μ 1,327 10 kg/m.s−

× × × ×= =

×

NRe >10.000, daya tidak bergantung pada bilangan Reynolds.

Dari tabel 9-2 (McCabe, 1994), untuk impeller jenis marine propeller,

diperoleh:

kT = 0,32.


c

53T

g Da NkP ρ×××

= (McCabe, 1994)

3 3 5 5 3m

2m f

0,32 ×5 s × 1,6066 ft × 64,591lb /ftP=32,147lb .ft/lb .s

= 860,2643 ft⋅lbf/s = 1,5641 hp

Karena efisiensi motor, η = 80 %

Jadi, daya motor adalah = 1,9551 hp

LC.37. Heater (E-101)

Fungsi : Menaikkan temperatur campuran toluena dan Mangan Asetat

sebelum dimasukkan ke reaktor (R-101)

Jenis : double pipe heat exchanger

Dipakai : pipa 2 21 x 1 4

1 in IPS, 20 ft hairpin

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Fluida panas

Laju alir fluida masuk = 412,33 kg/jam = 909,0368 lbm/jam

Temperatur awal (T1) = 200°C = 392°F

Temperatur akhir (T2) = 200°C = 392°F

Fluida dingin

Laju alir fluida dingin = 1094,1650 kg/jam = 2412,2335 lbm/jam

Temperatur awal (t1) = 30°C = 86°F

Temperatur akhir (t2) = 148,89°C = 300,002°F

Panas yang diperlukan (Q) = 799334,90 kJ/jam = 757620,3249 Btu/jam

(1) Δt = beda suhu sebenarnya

Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 392°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 300,002°F Δt1 = 91,9980°F T2 = 392°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86°F Δt2 = 306°F

T1 – T2 = 0°F Selisih t2 – t1 =214°F Δt2 – Δt1 = 214°F

2 1

2

1

306-91,99L 178,0652306t lnln

91,998t

t tMTD Δ − Δ= = =

⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ⎜ ⎟⎜ ⎟Δ ⎝ ⎠⎝ ⎠

°F


(2) Tc dan tc

1 2c

T T 392 392T 3922 2+ +

= = = °F

001,9312

002,300862

ttt 21c =

+=

+= °F

Fluida panas : anulus, steam

(3) flow area

ft 0,205812

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0182

41383,00,2058

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,16771383,0

1383,00,2058D

DDdiamEquivalen

22

1

21

22 =

−=

−=

(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm007,490993

0,0182710,3111G

aWG

==

=

(5) Pada Tc = 707 0F , μ = 0,022 cP (Gbr. 15, kern)

μ = 0,022 cP = 0,022 x 2,42 = 0,0532 lbm/ft.jam

9983,228601

0,0532007,4909931677,0Re

GDRe

a

aea

=×

=

×=

μ

(6) JH = 295 (Gbr.24, kern)

(7) Pada Tc = 707 0F , c = 0,49 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)

k = 0,019 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

0,51590,019

0,0532 . 0,49k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ


(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D

kJ (pers. 6.15b, kern)

)F)(ftBtu/(jam)(172,4375

10,51590,16770,019295

02=

×××=

Fluida dingin : inner pipe, campuran mangan asetat dan toluena

(3’) ft 0,11512

1,38D == (Tabel 11, kern)

22

p ft 0,010384Da ==π

(4’) kecepatan massa

2p

pp

ft . jamlbm351,255591

0,010382653,4536G

aWG

==

=

(5’) Pada tc = 193,001 0F , μ = 0,65 cP (Gbr. 15, kern)

μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

953,86851

1,573351,255591115,0Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 60 (Gbr.24, kern)

(7’) Pada Tc = 193,0010F , c = 0,5288 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)

k = 0,1457 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

787,1 0,1457

1,573 . 0,5288k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D

kJ (pers. 6.15a, kern)

)F)(ftBtu/(jam)( 135,9231

11,7870,115

0,145760

02=

×××=


(9’) ))(ftBtu/(jam)(9558,1355 0,13830,115 135,9231hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,ker)

(10) clean overall coefficient, Uc

))(ftBtu/(jam)( 9826,152172,43759558,1355172,43759558,1355

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD

Rd ketentuan = 0,002

D C2

D

1 1 1 0,002U U 152,9826

U 104,8582Btu/jam ft F

DR= + = +

=

(12) luas permukaan yang diperlukan

Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 4004,16 489,599 8582,104

4833371,097U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan A 16, 4004L 37,702 ft0,435 0,435

= = =

Sehingga diperlukan 1 pipa hairpin 20 ft.

(13) luas sebenarnya = 1 x 40 x 0,435 = 17,4 ft2

Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,2058 - 0,1383) = 0,0674 ft

Rea’ 3466,939440,0532

007,4909930674,0 De'=

×=

×=

μaG

F 0,00633466,93944264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s =1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,0068980,067462,51018.42

04007,490990,063x3424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 0,1733762,5 3600

007,4909933600

=×

==ρ

aG

Fi ft 0,00046672,322

0,173371'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV


ΔPa (0,006898 0,0004667) 62,5 0,00324 psi

144+ ×

= =

ΔPa yang diperbolehkan = 2 psi

Fluida dingin : inner pipe, campuran mangan asetat dan toluena

(1’) Rep’= 18685,953

F 00774,018685,953

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 0,886 , ρ = 55,3867

(2’) ΔFp ft 0,27440,11555,386710.18.42

40351,255591x00774,0424

28

2

2

2

=×××××

==Dg

LfGpρ

(3’) ΔPp psi 0,1055144

55,3867 0,2744=

×=

ΔPp yang diperbolehkan = 10 psi


Fungsi : Menaikkan temperatur oksigen sebelum dimasukkan ke

reaktor (R-101)





Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin




Panas yang diperlukan (Q) = 57338,368 kJ/jam = 54346,0732 Btu/jam




T1 – T2 = 0°F Selisih t2 – t1 =214,002°F Δt2 – Δt1 = 214,002°F

2 1

2

1

306-91,998L 178,065306t lnln

91,998t


⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ⎜ ⎟⎜ ⎟Δ ⎝ ⎠⎝ ⎠

°F

(2) Tc dan tc

1 2c

T T 392 392T 3922 2+ +

= = = °F

1 2c

t t 86 392t 12 2

93,001 + += = = °F


(3) flow area

ft 0,205812

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0182

41383,00,2058

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,16771383,0

1383,00,2058D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=

(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm 7942,8103

0,018269,3931G

aWG

==

=


μ = 0,022 cP = 0,022 x 2,42 = 0,0532 lbm/ft.jam


12.002,771

0,05327942,38101677,0Re

GDRe

a

aea

=×

=

×=

μ

(6) JH = 40 (Gbr.24, kern)


k = 0,019 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

0,51590,019

0,0532 . 0,49k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)(23,3814

10,51590,16770,01940

02=

×××=

Fluida dingin : inner pipe, oksigen

(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,010384Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm813,157763

0,010381637,8447G

aWG

==

=


μ = 0,0235 cP = 0,0235x 2,42 = 0,05687 lbm/ft.jam

319023,009

0,05687813,157763115,0Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 100 (Gbr.24, kern)


(7’) Pada Tc = 188,501 0F , c = 0,22 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)

k = 0,01795 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

8866,00,01795

0,05687 . 0,22k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 13,8393

10,88660,115

0,01795100

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(,0594381 0,13830,115 8393,13hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)( 19,995123,3814138,059423,3814138,0594

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C2

D

1 1 1 0,002U U 19,9951


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 8,63 490,998 19,2262

81415,2788U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan A 8,63L 19,8391 ft0,435 0,435

= = =



Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,2058 - 0,1383) = 0,0674 ft


Rea’ 4825,52670,0532

3810,79420674,0 De'=

×=

×=

μaG

F 0,0114825,5267

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s =1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,000070,067462,51018.42

24,79420,011x3810424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 0,0169462,5 3600

3810,79423600

=×

==ρ

aG

Fi ft 0,00000452,322

0,016951'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa psi 0,00003144

62,50,0000045) (0,00007=

×+=


Fluida dingin : inner pipe, oksigen

(1’) Rep’= 319023,0094

F 0,004790094,190233

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 0,22 , ρ = 13,75

(2’) ΔFp ft 0,62940,11575.1310.18.42

2434x127763,810,00479424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ

(3’) ΔPp psi 0,0601144

75,13 0,6294=

×=



Fungsi : Menaikkan temperatur campuran hasil recycle sebelum

dimasukkan ke Reaktor (R-101)






Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin


Temperatur awal (t1) = 133°C = 271,4°F


Panas yang diperlukan (Q) = 254.516 kJ/jam = 241234,6 Btu/jam


Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 392°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 300,002°F Δt1 = 91,998°F T2 = 392°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 271,4°F Δt2 = 120,6°F

T1 – T2 = 0°F Selisih t2 – t1 = 28,602°F Δt2 – Δt1 = 28,602°F

2 1

2

1

120,6-91,998L 1120,6t lnln91,998t

t tM TD Δ − Δ= = =

⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ⎜ ⎟⎜ ⎟Δ ⎝ ⎠⎝ ⎠

05,6545 °F

(2) Tc dan tc

1 2c

T T 392 392T 3922 2+ +

= = = °F

701,8522

002,3004,2712

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 0,205812

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==


( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0182

41383,00,2058

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,16771383,0

1383,00,2058D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=

(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm 3363,11291

0,0182205,6108G

aWG

==

=


μ = 0,022 cP = 0,022 x 2,42 = 0,0532 lbm/ft.jam

0625,35564

0,05323363,112911677,0Re

GDRe

a

aea

=×

=

×=

μ

(6) JH =110 (Gbr.24, kern)


k = 0,019 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

0,51590,019

0,0532 . 0,49k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 64,2987

10,51590,16770,019110

02=

×××=

Fluida dingin : inner pipe, campuran

(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,010384Da ==π



2p

pp

ft . jamlbm54676,64127

0,01038665,7481G

aWG

==

=


μ = 0,02121 cP = 0,0235x 2,42 = 0,051342 lbm/ft.jam

7104,43631

0,0568754676,64127115,0Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 52 (Gbr.24, kern)


k = 0,05219 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

8362,10,05219

0,051342 . 0,22k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 43,3357

11,83620,115

0,0521952

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(3123,432 0,13830,115 3357,43hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)( 936,5564,29873123,43264,29873123,432

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C

2D

1 1 1 0,002U U 55,9736


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t


2

D

ft 2599,14 336,062 50,3384

3241232,467U

Q A =+

=Δ×

=t


= = =



Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,2058 - 0,1383) = 0,0674 ft

Rea’ 14297,97620,0532

11291,33630674,0 De'=

×=

×=

μaG

F 0,0829762,42971264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s =1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,0007640,067462,51018.42

0463 x11291,330,082424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 0,0501862,5 3600

11291,33633600

=×

==ρ

aG

Fi ft 0,00003912,322

0,050181'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa psi 0,00035144

62,50,0000391) (0,000764=

×+=



(1’) Rep’= 14363,71043

F 0,00824314363,7104

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,0506 , ρ = 65,6677

(2’) ΔFp ft 0,01310,1156677,6510.18.42

04127,546760,00824x64424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ


(3’) ΔPp 0,006psi144

6677,65 0,0131=

×=


LC.40. Kondensor (E-104)

Fungsi : Mengkondensasikan fasa gas keluaran reaktor (R-101)

menjadi fasa cairnya.


Dipakai : pipa 3 x 2 in IPS, 20 ft hairpin


Jumlah : 1 unit

Fluida panas


Temperatur awal (T1) = 148,89°C = 379,992°F

Temperatur akhir (T2) = 133°C = 271,4°F

Fluida dingin



Temperatur akhir (t2) = 60°C = 140°F

Panas yang diserap (Q) = 546785,4744 kJ/jam = 518250,5966 Btu/jam


Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 379,992°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 239,994°F T2 = 271,4°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 189°F T1 – T2 = 108,594°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = -50,994°F

483,132

994,239189ln

994,239189

ln1

2

12 =⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=

tt

ttLMTD °F

(2) Tc dan tc


697,2532

13333,1932

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F

Fluida dingin : anulus, air

(3) flow area

ft 2557,112

3,068D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

2,38D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0363,0

41383,02557,1

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,33421383,0

1383,02557,1D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=

A’=0,622 ft2 Tabel 11. kern

(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm9125,482612

0,03635248261,912G

aWG

==

=

(5) Pada tc = 111,2 0F , μ = 0,65 cP (Gbr. 15, kern)

μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

40351,11

1,5739125,4826120,2058Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ

(6) JH = 110 (Gbr.24, kern)

(7) Pada tc = 111,2 0F , c = 1 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)

k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ


(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(u/(jam)(ft197,0445Bt

1621,10,33420,3693110

02=

×××=

Fluida panas : inner pipe, campuran

(3’) ft 0,1722512

2,067D == (Tabel 11, kern)

22

p ft 0,02334Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm 2788,57504

0,02331065,5697G

aWG

==

=

(5’) Pada Tc = 325,697 0F , μ = 0,006786 cP (Gbr. 15, kern)

μ = 0,006786 cP = 0,006786 x 2,42 = 0,01642 lbm/ft.jam

6117,5702

0,016422788,575040,17225Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 650 (Gbr.24, kern)

(7’) Pada tc = 331,7 0F , c = 0,1597 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)

k = 0,0394 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,76590,0392

0,70172 . 0,1597k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 64,8365

17659,10,172250,0394650

02=

×××=


(9’) ))(ftBtu/(jam)(3097,56 2,38

2,06764,8365hh 02iio F

ODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(7945,34197,04453097,56197,04453097,56

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C

2D

1 1 1 0,002U U 43,7945


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 60,2868 483,132 2675,40

6518250,596U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan 60,2868L = = 96,9241 ft0,622

Sehingga diperlukan 3 pipa hairpin ukuran 20 ft.


Pressure drop


(1) De’ = 0,1173

Rea’ = 18518,3711

F 0,007818518,3711

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,05990,117362,51018.42

2015248261,912 x 0,0078424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 1034,162,5 3600

5248261,9123600

=×

==ρ

aG


Fi ft 0,05672,322

1034,11'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa psi 0,02846144

62,5 0,0567)(0,0599=

×+=



(1’) Rep’= 479831,5024

F 0,00464479831,502

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,06473 , ρ = 66,546

(2’) ΔFp ft 0,00720,1722566,54610.18.42

1202788,575040,0046x 424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ

(3’) ΔPp psi 0,0033144

546,66 0,0072=

×=



Fungsi : Mengkondensasikan fasa gas keluaran flash drum (D-201)

menjadi fasa cairnya.





Jumlah : 1 unit

Fluida panas





Fluida dingin






Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 392°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 252°F T2 = 271,4°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 189°F

T1 – T2 = 120,6°F Selisih t2 – t1 = 27°F Δt2 – Δt1 = -63°F

218,992

252189ln

252189

ln1

2

12 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=

tt

ttLMTD °F

(2) Tc dan tc

331,72

4,2713922

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 0,205812

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0182

41383,00,2058

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,16771383,0

1383,00,2058D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=


(4) kecepatan massa


2a

aa

ft . jamlbm 50023,9139

0,0083910,9158G

aWG

==

=


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

6543,18

1,5739139,500230,2058Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ

(6) JH = 24 (Gbr.24, kern)


k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 82,1081

1621,10,16770,369324

02=

×××=


(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,01044Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm 37329,1291

0,0104387,537G

aWG

==

=



μ = 0,2899 cP = 0,2899 x 2,42 = 0,70172 lbm/ft.jam

6117,5702

0,701721291,37329115,0Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 20 (Gbr.24, kern)


k = 0,0394 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,76590,0392

0,70172 . 0,1597k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 12,1313

17659,10,115

0,039220

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(0850,01 1,661,381313,21hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(8,981882,10810850,0182,10810850,01

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C

2D

1 1 1 0,002U U 8,9819


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 21,1182 218,992 8,8233

52398,718U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan 21,1182L = = 62,3406 ft0,435




Pressure drop


(1) De’ = 0,0674

Rea’ = 2143,9577

F 0,01402143,9577

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,0510,067462,51018.42

8050023,9139 x 0,014424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 0,222362,5 3600

50023,91393600

=×

==ρ

aG

Fi ft 0,00152,322

0,22231'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa psi 0,0228144

62,5 0,0015)(0,0510=

×+=



(1’) Rep’= 6117,5702

F 0,01036117,5702

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 0,2633 , ρ = 16,4605

(2’) ΔFp ft 0,1760,11516,460510.18.42

8037329,12910,0103x 424

28

2

2

2

=×××××

==Dg

LfGpρ

(3’) ΔPp psi 0,0201144

4605,16 0,176=

×=



Fungsi : Menaikkan temperatur campuran sebelum masuk ke dalam


flash drum (D-201)


Dipakai : pipa 1 14 x 1



Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin




Panas yang diserap (Q) = 544.904,958 kJ/jam = 516470,2 Btu/jam




2 1

2

1

306-0,18L 41,1138306t lnln0,18t

t tM TD Δ − Δ= = =

⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ⎜ ⎟⎜ ⎟Δ ⎝ ⎠⎝ ⎠

°F

(2) Tc dan tc

1 2c

T T 392 392T 3922 2+ +

= = = °F

1 2c

t t 391,82 86t 238,91 2 2+ +

= = = °F


(3) flow area


ft 0,205812

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0182

41383,00,2058

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,16771383,0

1383,00,2058D

DDdiamEquivalen

22

1

21

22 =

−=

−=

(4) kecepatan massa

a

a

a 2

WGa440,2037 lbmG 24174,2566

0,0182 jam . ft

=

= =


μ = 0,022 cP = 0,022 x 2,42 = 0,0532 lbm/ft.jam

e aa

a

D GRe

0,1677 170070,4328Re 535.866,22530,0532

μ×

=

×= =

(6) JH = 120 (Gbr.24, kern)


k = 0,019 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 11

33c . 0,49 . 0,0532 1,1113k 0,019μ ⎛ ⎞⎛ ⎞ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

=

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


2 0

0,49120 1,1113 10,1677

15,1102 Btu/(jam)(ft )( F)

= × × ×

=


(3’) ft 0,11512



2

2p

Da 0,0104 ft4

π= =


p

p

p 2

WGa

3096,9157 lbmG 298307,41500,0104 jam . ft

=

= =

(5’) Pada tc = 2390F , μ = 0,0235 cP (Gbr. 15, kern)

μ = 0,0235 cP = 0,0235x 2,42 = 0,05687 lbm/ft.jam

p pp

p

D GRe

0,115 298307,4150Re 603448,49050,05687

μ×

=

×= =

(6’) JH = 125 (Gbr.24, kern)

(7’) Pada Tc = 2390F , c = 0,22 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)

k = 0,01795 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 11

33c . 0,22 . 0,05687 0,8865k 0,01795μ ⎛ ⎞⎛ ⎞ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

=

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


2 0

0,01795125 0,8866 10,115

17,2970 Btu/(jam)(ft )( F)

= × × ×

=

(9’) 2 0io i

0,0104h h 17,2970 14,3794 Btu/(jam)(ft )( )1,66

ID FOD

= × = × = (pers.6.5,kern)


2 0io oC

io o

h h 14,3794 15,1102U 7,3679 Btu/(jam)(ft )( )h h 14,3794 15,1102

F× ×= = =

+ +

(11) UD



D C

2D

1 1 1 0,002U U 7,3679

U 7,2609 Btu/jam ft F

DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

Q 516468,2188A 158,5359 ftU 7,2609 448,6697 t

= = =×Δ ×


= = =



Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,2058 - 0,1383) = 0,0674 ft

Rea’ De' 0,0674 24174,2566 30622,7297

0,0532aG

μ× ×

= = =

F 0,42

0, 2640,0035 0,006930622,7297

= + = (pers.3.47b,kern)

s =1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa 2 2

2 8 2

4 4 0,0069x24174,2566 24 0,0018 ft2 2 4.18 10 62,5 0,0674

a

e

fG Lg Dρ

× ×= = =

× × × ×

(3) V 24174,256 0,1074 Fps

3600 3600 62,5aGρ

= = =×

Fi 2 20,10741 1 0,0002 ft

2 ' 2 32,2Vg

⎛ ⎞ ⎛ ⎞= × = × =⎜ ⎟ ⎜ ⎟×⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ΔPa (0,0018 0,0002) 62,5 0,0008 psi

144+ ×

= =



(1’) Rep’= 603448,4905


F 0,004790094,190233

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 0,22 , ρ = 13,75

(2’) ΔFp ft 0,62940,11575.1310.18.42

2434x127763,810,00479424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ

(3’) ΔPp psi 0,0601144

75,13 0,6294=

×=


LC.43. Cooler (E-201)

Fungsi : Mendinginkan campuran keluaran reaktor (R-101)


Dipakai : pipa 3 x 2 in IPS, 20 ft hairpin


Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin






Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 379,994°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 239,994°F T2 = 271,4°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 189°F T1 – T2 = 108,594°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = -50,994°F


438,213

994,239189ln

994,239189

ln1

2

12 =⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=

tt

ttLMTD °F

(2) Tc dan tc

697,3252

4,271994,3792

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 2557,112

3,068D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

2,38D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0363,0

41383,02557,1

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,33421383,0

1383,02557,1D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=


(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm4138,255206

0,0363961,4476G

aWG

==

=


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

83,41479

1,5734138,2552060,2058Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ


(6) JH = 120 (Gbr.24, kern)


k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(u/(jam)(ft214,9576Bt

1621,10,33420,3693120

02=

×××=


(3’) ft 0,1722512

2,067D == (Tabel 11, kern)

22

p ft 0,02334Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm 441,135521

0,02333156,5695G

aWG

==

=


μ = 1,0342 cP = 1,0342 x 2,42 = 2,5028 lbm/ft.jam

1581,9327

2,5028441,1355210,17225Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 35 (Gbr.24, kern)


k = 0,025164 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)


1357,3 0,025164

2,5028 . 0,95661k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 16,0337

11357,30,17225

0,02516435

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(925,13 2,38

2.067 16,0337hh 02iio F

ODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(0079,13214,9576925,13214,9576925,13

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C

2D

1 1 1 0,002U U 13,0079


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 81,195 438,213 7445,12

3509,532747U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan 195,81 L = = 314,8071 ft0,622


(13) luas sebenarnya = 8 x 40 x 0,622= 199,04ft2

Pressure drop


(1) De’ = 0,1173

Rea’ = 19036.3759

F 0,007719036.3759

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)


s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 6773,10,067462,51018.42

3204138,255206 x 0,0105424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 1343,162,5 36004138,255206

3600=

×==

ρaG

Fi ft 1598,02,322

1343,11'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa 0,7973psi144

62,5 0,1598)6773,(1=

×+=



(1’) Rep’= 9327,1581

F 0,00929327,1581

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,2294 , ρ = 76,8428

(2’) ΔFp ft 0,25380,1722576,842810.18.42

320441,135521 x 0,0092424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ

(3’) ΔPp psi 0,1354144

76,8428 0,2538=

×=



Fungsi : Mendinginkan campuran keluaran flash drum (D-201)





Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Temperatur akhir (T2) = 148,444°C = 299,1992°F

Fluida dingin






Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 392°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 252°F T2 = 299,1992°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 216,7992°F T1 – T2 = 92,8008°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = -35,2008°F

958,233

252216,7992ln

252216,7992

ln1

2

12 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=

tt

ttLMTD °F

(2) Tc dan tc

0261,2982

8602,286192,2992

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 2058,012

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0182,0

41383,02058,0

4DDa =

−=

−=

ππ


( ) ( ) 1677,01383,0

1383,02058,0D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=

A’=0,435 ft2 (Tabel 11. Kern)

(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm3275,120962

0,01822202,6764G

aWG

==

=


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

15822

1,5733275,1209620,2058Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ

(6) JH = 47 (Gbr.24, kern)


k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(u/(jam)(ft167,7862Bt

1621,10,16770,369347

02=

×××=


(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,01044Da ==π



2p

pp

ft . jamlbm 9647,260977

0,01042709,3754G

aWG

==

=


μ = 1,23504 cP = 1,23504 x 2,42 = 2,9888 lbm/ft.jam

6216,10041

2,98889647,2609770,115Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 37 (Gbr.24, kern)


k = 0,0059 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

3932,5 0,0059

2,9888 . 0,9828k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 10,2487

13932,50,115

0,005937

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(52,8 1,381,6610,2487hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(1083,8167,786252,8167,786252,8

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C

2D

1 1 1 0,002U U 8,1083


DR= + = +

=



Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 8655,67 958,233 9789,7

126704,818U

Q A =+

=Δ×

=t




Pressure drop


(1) De’ = 0,0674

Rea’ = 5184,2828

F 0,01085184,2828

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft458,00,067462,51018.42

1603275,120962 x 0,0108424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps5376,062,5 36003275,120962

3600=

×==

ρaG

Fi ft 018,02,322

5376,01'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa 0,2066psi144

62,5 0,018)(0,458=

×+=



(1’) Rep’= 10041,6216

F 0,00910041,6216

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,2363 , ρ = 77,2708

(2’) ΔFp ft 6839,00,11577,270810.18.42

1609647,260977 x 0,009424

28

2

2

2

=×××××

==Dg

LfGpρ


(3’) ΔPp psi 0,367144

77,2708 0,6839=

×=



Fungsi : Mengkondensasikan destilat keluaran kolom destilasi I (T-

201) menjadi fasa cairnya.





Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin





(1) Δt = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih

T1 = 299,192°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 159,192°F T2 = 286,8602°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 204,4602°F T1 – T2 = 12,3318°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = 45,2682°F

883.180

204192,159ln

192,159204

ln1

2

12 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=

tt

ttLMTD °F

(2) Tc dan tc


0261,2982

8602,286192,2992

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 2058,012

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0182,0

41383,02058,0

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 1677,01383,0

1383,02058,0D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=


(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm2985,132461

0,01822412,0682G

aWG

==

=


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

07,73261

1,5732985,1324610,2058Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ

(6) JH = 48 (Gbr.24, kern)


k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ


(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(u/(jam)(ft171,3561Bt

1621,10,16770,369348

02=

×××=


(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,01044Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm 8446,106454

0,01041105,1743G

aWG

==

=


μ = 0,9532 cP = 0,9532 x 2,42 = 2,3067 lbm/ft.jam

1471,3075

2,30678446,1064540,115Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 19 (Gbr.24, kern)


k = 0,0097 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1922,4 0,0097

2,3067 . 0,81299k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 6,7224

11922,40,115

0,009719

02=

×××=


(9’) ))(ftBtu/(jam)(5885,5 1,381,666,7224hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(412,5171,35615885,5171,35615885,5

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C

2D

1 1 1 0,002U U 5,412


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 2684,431 883,180 8983,4

4138749,684U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan ft 329,3527 0,435

2684,431==



Pressure drop


(1) De’ = 0,0674

Rea’ = 5677,1133

F 0,01055677,1133

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 2046,10,067462,51018.42

3602985,132461 x 0,0105424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 5887,062,5 36002985,132461

3600=

×==

ρaG

Fi ft 0,04842,322

5887,01'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV


ΔPa 0,5439psi144

62,5 0,0484)(1,2046=

×+=



(1’) Rep’= 5307,1741

F 0,01075307,1741

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,0464 , ρ = 65,4009

(2’) ΔFp ft 0,42450,11565,400910.18.42

3608446,106454 x 0,0107424

28

2

2

2

=×××××

==Dg

LfGpρ

(3’) ΔPp psi 0,1928144

65,4009 0,445=

×=



Fungsi : Mendinginkan larutan asam benzoat dari downstream kolom

destilasi I (T-201) untuk dapat selanjutnya dikristalisasi

pada crystallizer (CR-201).


Dipakai : pipa 3 x 2 12 in IPS, 16 ft hairpin


Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin





Panas yang diserap (Q) = 92391,0510kJ/jam = 87569,4757 Btu/jam


Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 112,784°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 27,216°F T2 = 86°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 3,6°F T1 – T2 = 26,784°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = -23,616°F

2 1

2

1

3, 6 27, 216 11,67453, 6lnln

27, 216

t tLMTDtt

Δ − Δ −= = =

⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ⎜ ⎟⎜ ⎟Δ ⎝ ⎠⎝ ⎠

°F

(2) Tc dan tc

1 2c

T T 112,784 86T 99,3922 2+ +

= = = °F

1 2c

t t 82,4 140t 111,22 2+ +

= = = °F


(3) flow area

23,068D 0,2557 ft

12= = (Tabel 11, kern)

12,88D 0,12

= = 24 ft

( ) ( )2 2 2 2

2 1 2a

D D 0,2557 0,24a 0,0061 ft

4 4π π− −

= = =

( ) ( )2 2 2 2

2 1

1

D D 0,2557 0,24Equivalen diam 0,0324

D 0,24− −

= = =

A’=0,9170 ft2 (Tabel 11. kern)

(4) kecepatan massa

a

a

a 2

WGa1522,3351 lbmG 249732,0608

0,0324 jam . ft

=

= =


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam


a aa

a

D GRe

0,0324 249732,0608Re 5138,80571,573

μ×

=

×= =

(6) JH = 30 (Gbr.24, kern)

(7) Pada tc = 111,2 0F , c = 1,1 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)

k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 11

33c . 1,1 . 1,573 1,5330k 0,3693μ ⎛ ⎞⎛ ⎞ = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


2 0

0,369330 1,533 10,0324

524,9177 Btu/(jam)(ft )( F)

= × × ×

=


(3’) 2,0670D 0,1723 ft12

= = (Tabel 11, kern)

2

2p

Da 0,0233 ft4

π= =


p

p

p 2

WGa

3942,5031 lbmG 169271,53410,0233 jam . ft

=

= =

(5’) Pada tc = 99,3920F , μ = 0,9533 cP (Gbr. 15, kern)

μ = 0,9533 cP = 0,9533x 2,42 = 2,3061 lbm/ft.jam

p pp

p

D GRe

0,1723 169271,5341Re 12643,27972,3061

μ×

=

×= =

(6’) JH = 65 (Gbr.24, kern)

(7’) Pada Tc = 99,3920F , c = 0,8129 Btu/lbm .0F (Gbr.3, kern)


k = 0,0097 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1133c . 0,8129 . 2,3061 5,7816

k 0,0097μ ⎛ ⎞⎛ ⎞ = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


2 0

0,009765 5,7816 10,1723

21,1629 Btu/(jam)(ft )( F)

= × × ×

=

(9’) 2 0io i

2,067h h 21,1629 15,1888 Btu/(jam)(ft )( )2,888

ID FOD

= × = × = (pers.6.5,kern)


2 0io oC

io o

h h 15,1888 524,9177U 14,7617 Btu/(jam)(ft )( )h h 15,1888 524,9177

F× ×= = =

+ +

(11) UD


c

D c D2

D

U1 14,7617= =U 1+(U R ) 1+(14,7617 0,002)

U =14,3383Btu/jam ft F

× ×


Q = UD x A x Δ t

2

D

Q 87569,4757A 523,1372 ftU 14,3383 11,6745t

= = =×Δ +


= = =



Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,2557- 0,2400) = 0,0157ft

Rea’ De' 0,0157 249732,0608 3234,6484

1,2096aG

μ× ×

= = =


F 0,42

0, 2640,0035 0,01243234,6484

= + = (pers.3.47b,kern)

s =1,78 ρ = 1,78 x 62,5 = 111,25

(2) ΔFa 2 2

2 8 2

4 4 0,0124 x249732,0608 32 10,9571 ft2 2 4,18 10 111,25 0,0157

a

e

fG Lg Dρ

× ×= = =

× × × ×

(3) V 249732,0608 0,6236 Fps

3600 3600 111,25aGρ

= = =×

Fi 2 20,623618 18 0,1087 ft

2 ' 2 32,2Vg

⎛ ⎞ ⎛ ⎞= × = × =⎜ ⎟ ⎜ ⎟×⎝ ⎠ ⎝ ⎠

ΔPa (10,9571+ 0,1087) 111,25 8,5491 psi

144×

= =



(1’) Rep’= 12643,2797

F 0,42

0, 2640,0035 0,030912643,2797

= + = (pers.3.47b,kern)

s = 0,7769 , ρ = 48,5563

(2’) ΔFp 2 2

2 8 2

4 4 0,0085 169271,5341 32 1,6524 ft2 2 4,18.10 48,5563 0,1723

fGp Lg Dρ

× × ×= = =

× × ×

(3’) ΔPp 1,6524 48,5563 0,5572 psi

144×

= =



Fungsi : Menaikkan temperatur campuran sebelum dimasukkan ke

kolom destilasi II (T-202)




Jumlah : 1 unit

Fluida panas





Fluida dingin


Temperatur awal (t1) = 141,589°C = 286,86°F




T1 = 3922°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 155°F Δt1 = 81°F T2 = 392°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 141,589°F Δt2 = 105,139°F


2 1

2

1

105,139-81L 92,545105,139t lnln 81t


⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠Δ⎝ ⎠

°F

(2) Tc dan tc

1 2c

T T 392 392T 3922 2+ +

= = = °F

93,2982

155589,1412

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 0,172112

2,065D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0082

41383,00,1721

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,07571383,0

1383,00,1721D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=

(4) kecepatan massa


2a

aa

ft . jamlbm 8412,12106

0,008299,5679G

aWG

==

=


μ = 0,022 cP = 0,022 x 2,42 = 0,0532 lbm/ft.jam

046,17222

0,05328412,121060757,0Re

GDRe

a

aea

=×

=

×=

μ

(6) JH =60 (Gbr.24, kern)


k = 0,019 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

0,51590,019

0,0532 . 0,49k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 77,6557

10,51590,16770,01960

02=

×××=


(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,010384Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm506,79957

0,01038830,0888G

aWG

==

=


μ = 0,9533 cP = 0,9533x 2,42 = 2,3071 lbm/ft.jam


3985,538

2,3071506,79957115,0Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 14 (Gbr.24, kern)


k = 0,0097 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

7816,50,0097

2,3071 . 0,8129k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 6,8312

17816,50,115

0,009714

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(1476,68 0,13830,115 8312,6hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)( 2958,3677,65571476,6877,65571476,68

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C2

D

1 1 1 0,003U U 36,2958


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 8909,10 316,975 3,83943

116817,836U

Q A =+

=Δ×

=t


= = =




Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,1721 - 0,1383) = 0,0338 ft

Rea’ 7913,67470,0532

12106,84 0,0338 De'=

×=

×=

μaG

F 0.00977913,6747264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s =1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,0015420,033862,51018.42

03 x12106,840,097424

28

2

2

2

=××××××

==e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 05381.062,5 3600

12106,843600

=×

==ρ

aG

Fi ft 0,0000452,322

05381.01'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa psi 0,00069144

62,50,000045) (0,001542=

×+=


Fluida dingin : inner pipe, Campuran

(1’) Rep’= 3985,5386

F 0,011623985,5386

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,0464 , ρ = 65,4009

(2’) ΔFp ft 0,02170,1154009,6510.18.42

30957,5060,01162x79424

28

2

2

2

=×××××

==Dg

LfGpρ

(3’) ΔPp psi 0,0098144

4009,65 0,0217=

×=




Fungsi : Mengkondensasikan fasa gas keluaran kolom destilasi II (T-

202) menjadi fasa cairnya.




Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin






T1 = 311°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 171°F T2 = 292,1°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 209,7°F

T1 – T2 = 18,9°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = 37,8°F

693,189

1717,209ln

1717,209

ln1

2

12 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=

tt

ttLMTD °F

(2) Tc dan tc

55,3012

1,2923112

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F



(3) flow area

ft 1721,012

2,065D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0082,0

41383,01721,0

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0757,01383,0

1383,01721,0D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=


(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm8954,17529

0,0082144,1676G

aWG

==

=


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

74,1917

1,5738954,175290,1721Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ

(6) JH = 10 (Gbr.24, kern)


k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(/(jam)(ft79,0443Btu

1621,10,16770,369310

02=

×××=

Fluida panas : inner pipe, Campuran


(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,01044Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm 0534,29293

0,0104304,1095G

aWG

==

=


μ = 1,3547 cP = 1,3547 x 2,42 = 3,2785 lbm/ft.jam

4822,1027

3,27850534,292930,115Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 7 (Gbr.24, kern)


k = 0,0191 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

7555,3 0,0191

3,2785 . 0,701k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 4,3865

17555,30,1150,01917

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(6466,3 1,381,664,3865hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(4858,379,04436466,379,04436466,3

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD



D C2

D

1 1 1 0,002U U 3,4858

U 3,4617 Btu/jam ft F

DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 6291,12 693,189 4617,3

8292,972U

Q A =+

=Δ×

=t




Pressure drop


(1) De’ = 0,0338

Rea’ = 376,1182

F 0,0254376,1182

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0085,00,033862,51018.42

308954,17529 x 0,0254424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 0779,062,5 36008954,17529

3600=

×==

ρaG

Fi ft 0,00012,322

0779,01'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa 0,0037psi144

62,5 0,0001)(0,0085=

×+=


Fluida panas : inner pipe, Campuran

(1’) Rep’= 1027,4822

F 0,01781027,4822

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,0409 , ρ = 65,06


(2’) ΔFp ft 0,00450,11565,0610.18.42

300534,29293 x 0,0178424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ

(3’) ΔPp psi 0,002144

65,060,0045=

×=

ΔPp yang diperbolehkan = 10 psi.


Fungsi : Mendinginkan benzil alkohol sebelum disimpan di dalam






Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin






Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 335,894°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 195,894°F T2 = 86°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 3,6°F T1 – T2 = 249,894°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = -192,294°F

114,48

8,1956,3ln

8,1956,3

ln1

2

12 =⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=

tt

ttLMTD °F


(2) Tc dan tc

947,2102

86894,3352

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 2058,012

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0182,0

41383,02058,0

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 1677,01383,0

1383,02058,0D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=

A’=0,435 ft2 (Tabel 11. kern)

(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm9992,168881

0,01823075,2748G

aWG

==

=


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam

94,22089

1,5739992,1688810,2058Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ

(6) JH = 50 (Gbr.24, kern)


k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ


(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(/(jam)(ft178,496Btu

1621,10,16770,369350

02=

×××=

Fluida panas : inner pipe, benzil alkohol

(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,01044Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm3681,53363

0,0104553,9985G

aWG

==

=


μ = 0,8 cP = 0,8 x 2,42 = 1,936 lbm/ft.jam

8017,3169

1,9363681,533630,115Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 18 (Gbr.24, kern)


k = 0,4881 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

0713,1 0,4881

1,936 . 0,8687k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 81,8517

10713,10,1150,488118

02=

×××=


(9’) ))(ftBtu/(jam)(0454,68 1,381,66 81,8517hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(2649,49178,4960454,68178,4960454,68

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C2

D

1 1 1 0,002U U 49,2649


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 9842,81 114,48 8462,44

9176899,398U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan 81,9842 L = = 188,4694ft0,435


(13) luas sebenarnya = 5 x 40 x 0,435 = 87 ft2

Pressure drop


(1) De’ = 0,0674

Rea’ = 7238,0556

F 0,00987238,0556

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0175,10,067462,51018.42

2009992,168881 x 0,0098424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 7506,062,5 36009992,168881

3600=

×==

ρaG

Fi ft 0,04372,322

7506,01'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV


ΔPa 0,4606psi144

62,5 0,0437)(1,0175=

×+=


Fluida panas : inner pipe, benzil alkohol

(1’) Rep’= 3169,8017

F 0,01243169,8017

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,0491 , ρ = 65,5703

(2’) ΔFp ft 0,06850,11565,570310.18.42

3603681,53363 x 0,0124424

28

2

2

2

=×××××

==Dg

LfGpρ

(3’) ΔPp psi 0,0312144

65,5703 0,0685=

×=



Fungsi : Mendinginkan benzaldehide sebelum disimpan di dalam






Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin







Fluida Panas Fluida Dingin Selisih

T1 = 291,47°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140°F Δt1 = 151,47°F

T2 = 86°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F Δt2 = 3,6°F

T1 – T2 = 205,47°F Selisih t2 – t1 = 57,6°F Δt2 – Δt1 = -147,87°F

543,39

47,1516,3ln

47,1516,3

ln1

2

12 =⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔ

Δ−Δ=

tt

ttLMTD °F

(2) Tc dan tc

735,1882

8647,2912

TTT 21c =

+=

+= °F

2,1112

1404,822

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 2058,012

2,469D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0182,0

41383,02058,0

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 1677,01383,0

1383,02058,0D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=


(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm2985,132461

0,01820682,4122G

aWG

==

=


μ = 0,65 cP = 0,65 x 2,42 = 1,573 lbm/ft.jam


07,17326

1,5732985,1324610,2058Re

GDRe

a

aaa

=×

=

×=

μ

(6) JH = 48 (Gbr.24, kern)


k = 0,3693 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

1,6210,3751,815 . 1

k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(u/(jam)(ft171,3561Bt

1621,10,16770,369348

02=

×××=

Fluida panas : inner pipe, benzaldehide

(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,01044Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm2983,26594

0,0104276,092G

aWG

==

=


μ = 1,354 cP = 1,354 x 2,42 = 3,2786 lbm/ft.jam

8186,932

3,27862983,265940,115Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 19 (Gbr.24, kern)



k = 0,2001 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

7189,1 0,2001

3,2786 . 0,701k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 56,8333

17189,10,1150,200119

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(247,47 1,381,66 56,8333hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)(0354,37171,3561247,47171,3561247,47

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C2

D

1 1 1 0,002U U 37,0354


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 7597,101543,39 6093,334138749,684

UQ A =

+=

Δ×=

t

Panjang yang diperlukan 101,7597 L = = 233,93ft0,435



Pressure drop


(1) De’ = 0,0674

Rea’ = 5677,1133


F 0,01055677,1133

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 8031,00,067462,51018.42

2402985,132461 x 0,0105424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 5887,062,5 36002985,132461

3600=

×==

ρaG

Fi ft 0,03232,322 5887,01

'21

22

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa 0,3626psi144

62,5 0,0323)8031,0(=

×+=


Fluida panas : inner pipe, benzaldehide

(1’) Rep’= 932,8186

F 0,0184932,8186

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,0409 , ρ = 65,0608

(2’) ΔFp ft 0,03080,11565,060810.18.42

2402983,26594 x 0,0184424

28

2

2

2

=×××××

==Dg

LfGpρ

(3’) ΔPp psi 0,0139144

65,0608 0,0308=

×=


LC.51. Reboiler I (RB-201)


kolom destilasi I (T-201)




Jumlah : 1 unit


Fluida panas




Fluida dingin


Temperatur awal (t1) = 148,44°C = 299,192°F




T1 = 1022°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 165,52°F Δt1 = 630 °F T2 = 392°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 148,44°F Δt2 = 30,744°F

T1 – T2 = 630°F Selisih t2 – t1 = 24,139°F Δt2 – Δt1 = -599,256°F

298,264

63030,744ln

630-30,744

ttl

L

1

2

12 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=n

ttMTD °F

(2) Tc dan tc

7072

39210222

TTT 21c =

+=

+= °F

564,3142

52,16544,1482

ttt 21c =

+=

+= °F


(3) flow area

ft 0,172112

2,065D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0082

41383,00,1721

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,07571383,0

1383,00,1721D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=


(4) kecepatan massa

2a

aa


0,008238,2063G

aWG

==

=


μ = 0,022 cP = 0,022 x 2,42 = 0,0532 lbm/ft.jam

6608

0,05326515,46450757,0Re

GDRe

a

aea

=×

=

×=

μ

(6) JH =24 (Gbr.24, kern)


k = 0,019 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

0,51590,019

0,0532 . 0,49k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 31,0623

10,51590,16770,01924

02=

×××=


(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,010384Da ==π


2p

pp

ft . jamlbm7642,272839

0,010382832,5201G

aWG

==

=



μ = 1,384 cP = 1,384 x 2,42 = 3,349 lbm/ft.jam

672,3679

3,3497642,272839115,0Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 35 (Gbr.24, kern)


k = 0,0042 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

428,90,0042

3,349 . 1,057k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 12,1321

1428,90,115

0,004235

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(0290,121 0,13830,115 12,132hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)( 7183,2431,06230290,12131,06230290,121

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD


D C2

D

1 1 1 0,002U U 24,7183


DR= + = +

=


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 5309,6 264,982 0118,23

44825,479U

Q A =+

=Δ×

=t


= = =




Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,1721 - 0,1383) = 0,0338 ft

Rea’ 98,29440,0532

12106,84 0,0338 De'=

×=

×=

μaG

F 0,012798,2944

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s =1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,0002390,033862,51018.42

036515,4645 x0.0127424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 02065,062,5 3600

6515,46453600

=×

==ρ

aG

Fi ft 0,00000662,322

02065.01'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa psi 0,00011144

62,50,0000066) (0,000239=

×+=



(1’) Rep’= 9367,672

F 00917,09367,672

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,322 , ρ = 82,513

(2’) ΔFp ft 1001,00,115982,51310.18.42

307642,272839x00917,0424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ

(3’) ΔPp psi 0,0574144

82,513 1001,0=

×=



LC.52. Reboiler II (RB-202)


kolom destilasi II (T-202)




Jumlah : 1 unit

Fluida panas




Fluida dingin






T1 = 1022°F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 311°F Δt1 = 630 °F T2 = 392°F Temperatur yang lebih rendah t1 = 168,83°F Δt2 = 81°F

T1 – T2 = 630°F Selisih t2 – t1 = 24,139°F Δt2 – Δt1 = -605,106°F

212,832

63081ln

630-81

ttl

L

1

2

12 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

=n

ttMTD °F

(2) Tc dan tc

7072

39210222

TTT 21c =

+=

+= °F

447,3232

31183,1682

ttt 21

c =+

=+

= °F



(3) flow area

ft 0,172112

2,065D 2 == (Tabel 11, kern)

ft 0,138312

1,66D1 ==

( ) ( ) 2222

12

2a ft 0,0082

41383,00,1721

4DDa =

−=

−=

ππ

( ) ( ) 0,07571383,0

1383,00,1721D

DDdiamEquivalen 22

1

21

22 =

−=

−=

(4) kecepatan massa

2a

aa

ft . jamlbm5918,520

0,00824,2814G

aWG

==

=


μ = 0,022 cP = 0,022 x 2,42 = 0,0532 lbm/ft.jam

5918,520

0,05325918,5200757,0Re

GDRe

a

aea

=×

=

×=

μ

(6) JH = 4 (Gbr.24, kern)


k = 0,019 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

0,51590,019

0,0532 . 0,49k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8) 14,0

W

31

o k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 5,177

10,51590,16770,0194

02=

×××=


Fluida dingin : inner pipe, Campuran

(3’) ft 0,11512


22

p ft 0,010384Da ==π


2p

pp


0,01038558,5054G

aWG

==

=


μ = 0,8 cP = 0,8 x 2,42 = 1,936 lbm/ft.jam

58,3195

1,936496,53797115,0Re

GDRe

p

ppp

=×

=

×=

μ

(6’) JH = 11 (Gbr.24, kern)


k = 0,00497 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft)

428,90,00497

1,936 . 0,8687k . c 3

13

1

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

(8’) 14,0

W

31

i k . ch ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

μμμ

eH D


)F)(ftBtu/(jam)( 3171,3

19643,60,115

0,0049711

02=

×××=

(9’) ))(ftBtu/(jam)(0908,33 0,13830,115 3171,3hh 02

iio FODID

=×=×= (pers.6.5,kern)


))(ftBtu/(jam)( 4767,45,1770908,335,1770908,33

hhhh

U 02

oio

oioC F=

+×

=+×

=

(11) UD



F ft2 Btu/jam4173,4U

0,0024767,41

U1

U1

D

CD

=

+=+= DR


Q = UD x A x Δ t

2

D

ft 0152,4 3,21282 4173,4

5023,1437U

Q A =+

=Δ×

=t

Panjang yang diperlukan 2ft 2302,9 0,435

0152,40,435

A L ===



Pressure drop


(1) De’ = (D2 – D1) = (0,1721 - 0,1383) = 0,0338 ft

Rea’ 0145,3300,0532

5918,520 0,0338 De'=

×=

×=

μaG

F 0,02660145,330264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s =1, ρ = 1 x 62,5 = 62,5

(2) ΔFa ft 0,0000060,033862,51018.42

245918,520 x0.0266424

28

2

2

2

=××××

××==

e

a

DgLfG

ρ

(3) V Fps 00231,062,5 3600

5918,5203600

=×

==ρ

aG

Fi ft 0,00000012,322

00231,01'2

122

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×=

gV

ΔPa psi 0,0000028144

62,50,0000001 (0,000006=

×+=



(1’) Rep’= 3195,589


F 01241,03195,589

264,00035,0 0,42 =+= (pers.3.47b,kern)

s = 1,0491 , ρ = 65,57

(2’) ΔFp ft 0083,00,11565,5710.18.42

24496,53797x01241,0424

28

2

2

2

=×××

××==

DgLfGp

ρ

(3’) ΔPp psi 0,0038144

65,57 0083,0=

×=


LC.53. Crystallizer (CR – 201)

Fungsi : Tempat terbentuknya kristal asam benzoat

Tipe : Continous Stired Tank Crystallizer (CSTC)

Kondisi operasi :

Temperatur = 28oC, Tekanan = 1 atm

Tabel LC.24 Data pada Crystallizer (CR-201)

Komponen F

(kg/jam) Fraksi Berat

Densitas

(kg/m3)

Densitas Campuran

(kg/m3)

Asam Benzoat 850,358 0,476 1.316 626,416

Air 937,918 0,524 996,08 52,194

Total 1.788,276 1,000 678,61

Densitas campuran (ρcampuran) = 678,61 kg/m3


Volume tangki :


1.788,276kg/jam x1 jam678,61 kg/m

= 2,635 m3


Diameter dan tinggi shell

Direncanakan :





Vs = π41 Di

2 H

Vs = 33 π D8

= 1,17809 D3


Vh = 3π D24

= 0,1309 D3 (Walas, 1988)

- Volume tangki (V)

V = Vs + 2Vh

V = 1,4398 D3

3,1622 m3 = 1,4398 D3

Di3 = 2,1963 m3

Di = 1,2998 m = 4,2644 ft

Hs = 1,9497 m = 6,3966 ft

Diameter dan tinggi tutup


Hh = 0,2166 m = 0,7106 ft

Ht = Hs + 2Hh = 2,3829 m

Tebal shell tangki

Volume larutan = 2,635 m3


Tinggi cairan dalam tangki = 3

3

2,635m3,162 m

x 1,9497 m = 1,6248 m

Tekanan hidrostatik :

P = ρ x g x l

= 678,61 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,6248 m = 10805,2 Pa

= 10,8052 kPa


Tekanan udara luar = 101,325 kPa

maka : Pdesign = (1,2) (10,8052 + 101,325) = 134,5562 kPa






Tebal shell tangki :

PDt n C2SE 1,2P

(134,5562 kPa) (1,2998 m) (10 0,0032)2 (94458,21 kPa) (0,8) 1,2 (134,5562 kPa)0,0398 m 1,5669 in

= +−

×= +

× × − ×= =

×

Maka tebal shell standar yang digunakan 13/4 in (Walas, 1988)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup

13/4 in.

Pengaduk (impeller)

Jenis : flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)

Kecepatan putaran (N) = 117,6 rpm = 1,96 rps

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :

Da : Di = 0,3 (Holland, 1989)

W : Di = 0,1 (Holland,1989)

C : Di = 0,3 (Holland, 1989)

L : Di = 1 : 16 (Holland, 1989)

4 Baffle : J : Di = 0,06 (Holland, 1989)

dimana: Da = Diameter pengaduk

Di = Diameter tangki

W = Lebar daun pengaduk (blade)

C = Jarak pengaduk dari dasar tangki

J = Lebar baffle

Jadi:

Diameter pengaduk (Da) = 0,3 × Di = 0,3 × 1,2998 m = 0,38994 m

Lebar daun pengaduk (W) = 0,1 × Di = 0,1 × 1,2998 m = 0,12998 m

Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 0,3 × Di = 0,3 × 1,2998 m = 0,38994 m

Panjang daun pengaduk (L) = 1/16 x Di = 1/16 x 1,2998 m = 0,08123 m


Lebar baffle (J) = 0,06 Di = 0,06 × 1,2998 m = 0,077988 m

Viskositas campuran

Tabel LC.25 Viskositas Campuran Gas

Komponen F (kg/jam) % Wt μ ln μ %Wt . ln μ

AsBen 850,358 0,476 2,3033 0,8343 0,3971

H2O 937,918 0,524 0,8007 -0,2222 0,1164

Total 1.788,276 1,000 0,5135(Kern,1965)

Viskositas campuran dihitung dengan persamaan Heric-Brewer (Reid, 1987)

ln μ = ii lnμ X ∑

ln μ = 0,5135

μ = 1,6711 cP = 0,001122929 lbm ft/jam = 1,6711. 10-3 Pa.s

Daya untuk pengaduk

Bilangan Reynold (NRe) = μ

NρDa 2

= 2

-3

0,38994 1,96 678,611,6711.10

× ×

= 121.023,4313


Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open

turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 4,2.

Maka, 53 Da NNpP ×××= ρ (Geankoplis, 2003) 3 5P 4,2 678,61 1,96 0,3899= × × ×

= 3262,452 J/s x J/s 745,7

hp 1

= 4,375 hp


Daya motor (Pm) = P / 0,8

= 4,375 / 0,8


= 5,4687 hp

Dipilih motor pengaduk dengan daya 5,5 hp

Analisa perpindahan panas :

Panas yang dipertukarkan di kristaliser

Q = 242.501,140 kJ/jam = 229.846,7 Btu/jam

Pendingin yang digunakan : air

Perhitungan LMTD (Δt)

Fluida Panas Fluida dingin Selisih T1 = 329°F Temperatur yang lebih tinggi T2 = 140 °F Δt1 = 189 °F T2 = 80,6 °F Temperatur yang lebih rendah T1 = 82,4°F Δt2 = 1,8 °F Selisih Δt2 – Δt1 = 187,2 °F

Δt = LMTD = = 187,2

189ln1,8

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

= 40,223 °F

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

2

1

12

tΔtΔ

ln

tΔtΔ

Asumsi Ud = 74 Btu/hr ft2 oF

Luas permukaan perpindahan panas (A) = TU

Qs

D Δ×

= 2229.846,7 = 77,218 ft74 40,223×

LC.54. Drum Dryer (DE–201)

Fungsi : Menguapkan H2O dari Asam Benzoat yang keluar dari crystallizer (CR-

201) yang merupakan produk akhir.

Jenis : Steam Tube Drum Dryer

Jumlah : 1 unit

Tabel LC.26 Data pada Drum Dryer (DE-201)

Komponen F

(kg/jam)

Fraksi

Massa

Densitas

(kg/m3)

Densitas campuran

(kg/m3)

Asam Benzoat 756,818 0,999 1.316 1314,684

Air 1,840 0,001 958,38 0,95838

Jumlah 758,658 1 1315,64238


Kondisi operasi :

Beban Panas (Q) = 113.564,842 kJ/jam

= 107.638,7Btu/jam

Jumlah steam = 38,7930 kg/jam = 85.52382 lbm/jam

Volume campuran umpan = 758,658 kg/jam1,315 kg/liter

= 576,926 liter

= 20,37395 ft3

Densitas campuran umpan = 1315,64 kg/m3 = 1,315 kg/liter =37,255 kg/ft3

Perhitungan volum drum dryer,

Faktor kelonggaran = 8 % (Schweitzer,1979)

Volume drum dryer = 576,926 liter × 1,08

= 623,08 liter

= 22,0038 ft3

Perhitungan luas permukaan drum dryer,

Temperatur saturated steam = 200°C = 392°F

Temperatur umpan masuk drum dryer = 30°C = 86°F

Temperatur umpan keluar drum dryer = 100°C = 212°F

Ud = 110 btu/jam.0F.ft2 (Perry dan Green,1999)

( ) ( )392 212 392 86− − −392 212ln392 86

−⎛ ⎞⎜ ⎟−⎝ ⎠

LMTD =

= 237,45 0F

Luas permukaan drum dryer, A = LMTDUdQ

×

= 107.638,765 237,45×

= 6,974 ft2

Perhitungan waktu tinggal (retention time), θ

θ = S

sV ρ××075,0 (Schweitzer,1979)

Dimana : V = Volume drum dryer(ft3)

ρs = Densitas campuran umpan


S = Laju massa campuran umpan

Maka,

θ = 0,075 22,0038 37,25477758,658

× ×

= 0,0810 jam

= 4,86 menit

Dari tabel 12–22 untuk kondisi operasi diperoleh : (Perry dan Green,1999)

Diameter drum dryer = 0,965 m

Panjang drum dryer = 4,572 m

Putaran drum dryer = 6 r/min

Daya motor = 2,2 hp

Tube steam OD = 114 mm

Jumlah tube steam = 14

LC.55. Kolom Destilasi II (T-202)

Fungsi : Memisahkan campuran benzaldehide dan benzil alkohol.

Jenis : Sieve – tray

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 grade C

Jumlah : 1 unit.

Data :

Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh:

RD = 0,1015 XHF = 0,6591 RDM = 0,0677 XLF = 0,3285 XLW = 0,0050 D = 1,2060 kmol/jam XHW = 0,9898 W = 2,3315 kmol/jam

XHD = 0,0193 αLD = 6,6900

XLD = 0,9543 αLW = 5,9074

( ) ( )L,av LD LWα α .α 6,6900 5,9074 6,2865= = = (Geankoplis,1997)

)log()]WX/WX)(DX/DXlog[(

Nav,L

LWHWHDLDm α= (Geankoplis,1997)


= 5,17321

Dari Fig 11.67 – 3, Geankoplis, hal. 749, diperoleh N

Nm = 0,38; maka:

N = 5,173210,38 0,38

mN= = 13,613

Jumlah piring teoritis = 13,613

Efisiensi piring = 85 % (Geankoplis,1997)

Maka jumlah piring yang sebenarnya =13,6130,85

= 16,016 piring ≈ 17 piring.

Penentuan lokasi umpan masuk

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2

HD

LW

LF

HF

s

e

XX

DW

XXlog206,0

NN

log (Geankoplis,1997)

2

0,6591 2,3315 0,0050log 0,206log0,3285 1,2060 0,0193

e

s

NN

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛= ⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜⎝ ⎠ ⎝⎢ ⎥⎣ ⎦

⎞⎟⎠

0,4343=s

e

NN

Ne = 0,4343 Ns

N = Ne + Ns

17 = 0,4343 Ns + Ns

Ns = 11,852 ≈ 12

Ne = 17 – 12 = 5

Jadi, umpan masuk pada piring ke – 5 dari atas.

Design 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 destilasi T–202 adalah 428,15 K dan 0,381 atm.

Tabel LC.27 Komposisi Campuran pada Alur Vd Kolom Destilasi II (T–202)

Komponen Alur Vd

(kmol/jam) Fraksi

mol BM

(g/mol) Fraksi

mol x BM

Asam Benzoat - 0,0000 122,120 2,0525Benzil Alkohol 1,1533 0,0193 108,120 2,0525Benzaldehide 0,1401 0,9543 106,120 103,1813H2O 0,0350 0,0263 18,010 0,4743

Total 1,3284 1 105,7081

Laju alir massa gas (G’) = 0,0369 kmol/s

ρv = av3

P BM (0,381 atm) (105,781 kg/kmol)RT (0,082 m atm/kmol K)(428,15 K)

= = 1,147 kg/m3

Laju alir volumetrik gas (Q’) = 428,150,0369 22, 4273,15

× × = 1,2955 m3/s

Tabel LC.28 Komposisi Campuran pada Alur Lb Kolom Destilasi II (T–202)

Komponen Alur Lb

(kg/jam)

Fraksi

massa

ρL

(kg/m3)

Fraksi

massa x ρL

Asam Benzoat 0,1887 0,00074 1075 0,801

Benzil Alkohol 251,7078 0,99359 1035 1028,362

Benzaldehide 1,2438 0,00491 1045 5,131

H2O 0,1922 0,00076 998 0,757

Total 253,3325 1 1035,051

Laju alir massa cairan (L’) = 0,0703 kg/s

Laju alir volumetrik cairan (q) = 0,07031035,051

= 6,79 x 10-5 m3/s

Surface tension (σ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982) 2

o

a

o

p'd

907,0AA

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2

a

o

0,01200,0045907,0

AA

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛= = 0,1275


1

21/ 2 /-5L

V

ρq 6,79 x 10 1035,051Q' ρ 1,2955 105,7081⎛ ⎞ ⎛

=⎜ ⎟ ⎜⎝ ⎠⎝ ⎠

⎞⎟ = 0,28022

α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415

β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,4) + 0,015 = 0,0272

CF = 2,0

2/1VL 0,02

σβ)ρ/(q/Q)(ρ

1αlog ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

= 0,2

1 00,0415 log 0,02720,2802 0,02

⎡ ⎤+ ⎜ ⎟⎢ ⎥⎣ ⎦

,04⎛ ⎞

⎝ ⎠

= 0,0575

VF = 5,0

V

VLF ρ

ρρC ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −

= 0,5

1.438,551 1,52340,05751,5234

−⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

= 0,76601 m/s

Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)

V = 0,8 x 0,76601 = 0,6128 m/s

An = Q 0,0449V 0,6128= = 0,07327 m2

Untuk W = 0,70T dari Tabel 6.1. Treybal, hal.162, diketahui bahwa luas downspout

sebesar 8,808%.

At =0,07327

1 0,08808=

−0,0803 m2

Column Diameter (T) = [4(0,0803)/π]0,5 = 0,4840 m

Weir length (W) = 0,7(0,3197) = 0,2238 m

Downspout area (Ad) = 0,08808(0,0803) = 0,00707 m2

Active area (Aa) = At – 2Ad = 0,0803 – 2(0,00707) = 0,06615 m2

Weir crest (h1)

Misalkan h1 = 0,025 m

h1/T = 0,025/0,3197= 0,0782


T 0,3197W 0,2238

= = 1,4285

2

1

5,0222eff

WT

Th21

WT

WT

WW

⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

( ) ( ) ( )( ){ }2 20,52 2effW 1, 4285 1, 4285 1 2 0,0782 1, 4285

W⎛ ⎞ ⎡ ⎤= − − +⎜ ⎟ ⎣ ⎦⎝ ⎠

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛W

Weff 0,4942

3/2

eff3/2

1 WW

Wq666,0h ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

( )2/3

2/31

0,00024h 0,666 0,49420,2238

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

m 0,0326h1 =

Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,0326 m hingga nilai h1

konstan pada nilai 0,0326 m.

Perhitungan Pressure Drop

Dry pressure drop

Ao = 0,1275 x 0,06615= 0,00843 m2

uo = o

Q 0,0449A 0,00843

= =5,3262 m/s

Co = 0,66 Dari gambar 18.29, Mc.Cabe

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

L

v2

o

2o

d ρρ

Cu

0,51h

2

d 2

5,3262 1,5234h 51,00,66 1438,551

⎛ ⎞⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠

dh 3,5172 mm 0,0035 m= =

Hydraulic head

aa

Q 0,0449VA 0,06615

= = = 0,6787 m/s


T W 0,3197 0,2238z2 2+ +

= = = 0,27175 m

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+−+=

zq225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h 5,0

vawwL

0,5L

0,00024h 0,0061 0,725 (0,05) 0,238 (0,05)(0,6787)(1,5234) 1,2250,27175

⎛ ⎞= + − + ⎜ ⎟⎝ ⎠

Lh 0,03346 m=

Residual pressure drop

gdρ

g σ 6h

oL

cR =

R6 (0,04) (1,2)h

1438,551 (0,0045)(9,8)= = 0,00453 m

Total gas pressure drop

hG = hd + hL + hR

hG = 0,0035 + 0,03346 + 0,00453

hG = 0,04149 m

Pressure loss at liquid entrance

Ada = 0,025 W = 0,025(0,2238) = 0,006 m2

2

da2 A

qg23h ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2

23 0,00024h

2 0,006g⎛= ⎜⎝ ⎠

⎞⎟ = 0,0446 m

Backup in downspout

h3 = hG + h2

h3 = 0,04149 + 0,0446

h3 = 0,08609 m

Check on flooding

hw + h1 + h3 = 0,05 +0,0326 + 0,08609

hw + h1 + h3 = 0,16869 m

t/2 = 0,4/2 = 0,2 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.

Spesifikasi kolom destilasi

Tinggi kolom = 17 x 0,4 m = 6,81 m

Tinggi tutup = (1 0,48404

) = 0,121 m

Tinggi total = 6,8 + 2(0,121) = 7,052 m

Tekanan operasi = 0,381 atm = 38,610 kPa

P design = (1+0,05) x (38,610 + 101,325) = 146,9317 kPa


Joint efficiency = 0,8 (Walas, 1988)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.217,955 kPa (Walas, 1988)

Tebal shell tangki:



( ) ( ) ( )146,9317 kPa×0,4841 mt = + 0,003175 m×102 87.218,68×0,80 - 1,2×146,9317 kPa

= 0,0322 m = 1,267 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,267 in


LC.30 Vaporizer (E-110)

Fungsi : Mengubah fasa produk menjadi uap.

Jenis : 2 – 4 shell and tube exchanger

Dipakai : 1 in OD tube 18 BWG, panjang = 12 ft, 4 pass

- Fluida panas

Laju alir fluida panas = 446,674 kg/jam = 984,7539 lbm/jam

Temperatur awal (T1) = 200 °C = 392 °F


Temperatur akhir (T2) = 200 °C = 392°F

- Fluida dingin






Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 392 °F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 190°F Δt1 = 18°F T2 = 392 °F Temperatur yang lebih rendah t1 = 30 °F Δt2 = 306°F

T1 – T2 = 0 °F Selisih t2 – t1 = 288°F Δt2 – Δt1 = 288°F

2 1

2

1

306-18L 101,6514306t lnln 18t

t tM TD Δ − Δ= = =

⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠Δ⎝ ⎠

1 2

2 1

T T 0Rt t 288−

= =−

= 0

2 1

1 1

t t 288ST t 362 −

= =−

=0,9412

Dari Gambar 19, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,9

Maka Δt = FT × LMTD = 0,9 × 101,6514 = 91,486 °F

(2) Tc dan tc

1 2c

T T 392 392T2 2+ +

= = =392 °F

1 2c

t t 190 30t2 2+ +

= = = 110 °F

Dalam perancangan ini digunakan vaporizer dengan spesifikasi:

- Diameter luar tube (OD) = 1 in

- Jenis tube = 18 BWG

- Pitch (PT) = 11/4 in square pitch


- Panjang tube (L) = 12 ft

a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, vaporizer untuk fluida panas steam dan

fluida dingin light organics, diperoleh UD = 100 – 200, faktor pengotor (Rd) =

0,003

Diambil UD = 110 Btu/jam⋅ft2⋅°F

Luas permukaan untuk perpindahan panas,

F 3163,67

F.ft.jamBtu110

Btu/jam 448741331,84ΔtU

QAo

o2D

=×

=×

= 867,7334 2ft

Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft (Tabel 10, Kern, 1965)

Jumlah tube, =×

=×

=/ftft 0,2618ft 12

ft 67,763348 aL

AN 2

2

"t 276,2075 buah

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 282 tube dengan

ID shell 25 in.

c. Koreksi UD

2

"t

ft 9312,885ft2/ft 0,2618282ft 12

aNLA

=

××=××=

D 2 2

Q 820734,0547 Btu/jam BtuU 107,7405A Δt 885,9312ft 91,5796 F jam.ft . F

= = =⋅ × ° °

Fluida panas : steam, tube

(3) Flow area tube,at’ = 0,639 in2 (Tabel 10, Kern, 1965)

n144aN

a'tt

t ××

= (Pers. (7.48), Kern, 1965)

=×

×=

4144 0,639282

ta 0,3128 ft 2

(4) Kecepatan massa:

t

t awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)


==3128,0

8039,6962tG 25698,7592 lbm/jam.ft 2

(5) Bilangan Reynold:

Pada Tc = 413,6 °F

μ = 0,015 cP = 0,0363 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)

Dari tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh :

ID = 0,902 in = 0,0752 ft

μ×

= tt

GIDRe (Pers.(7.3), Kern, 1965)

=×

=0363,0

698,7592520752,0Re t 53234,4003

(6) Taksir jH dari Gbr. 24 Kern (1965), diperoleh jH = 160 pada Ret = 53234,4003

(7) Pada Tc = 413,6 °F

c = 0,46 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)

k = 0,3 Btu/jam lbm ft.°F (Tabel 4, Kern, 1965)

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ×=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ 3

13

1

3,00363,046,0.

kc μ 0,3818

(8) 3

1

t

i

k.c

IDkjHh

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

××=ϕ

=××= 3818,00,0752

3,0160t

ihϕ

243,7866

9,8955121902,03,786642 =×=

×=

t

io

t

i

t

io

hODIDhh

ϕ

ϕϕ

(9) Karena viskositas rendah, maka diambil tϕ = 1 (Kern, 1965)


F ft Btu/jam 219,895519,895512 o2=×=

×=

io

tt

ioio

h

hh ϕ

ϕ

Fluida dingin : bahan, shell

(3’) Flow area shell

2

T

's

s ftP144

BCDa×××

= (Pers. (7.1), Kern, 1965)

Ds = Diameter dalam shell = 25 in

B = Baffle spacing = 5 in

PT = Tube pitch = 11/4 in

C′ = Clearance = PT – OD

= 11/4 – 1 = 0,25 in

0,17361,25144

525,025=

×××

=sa ft 2

(4’) Kecepatan massa

s

s awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)

5188870,4771736,0

32790,0134==sG lbm/jam.ft2

(5’) Bilangan Reynold

Pada tc = 308,8624 0F

μ = 0,1993 cP = 0,4821 lbm/ft2⋅jam

Dari Gambar 28, Kern, untuk 1 in dan 11/4 square pitch, diperoleh De = 0,72 in.

De = 0,72/12 = 0,06 ft

μ×

= ses

GDRe (Pers. (7.3), Kern, 1965)

597,169754821,0

5188870,4770,06Re =×

=s


(6′) Taksir JH dari Gambar 28, Kern, diperoleh JH = 150 pada Res = 16975,597

(7’) Pada tc = 308,8624 0F

c = 0,05 Btu/lbm⋅°F

k = 0,2185 Btu/jam lbm ft.°F

4796,02185,0

4821,005,0. 31

31

=⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ×=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

kc μ

(8’) 3

1

eH

s

o

k.c

DkJh

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ μ

××=ϕ

7554,6234796,006,0

2185,0150 =××=s

ohϕ

(9’) Karena viskositas rendah, maka diambil sϕ = 1 (Kern, 1965)

F ft Btu/jam 7554,62317554,623 o2=×=×= ss

oo

hh ϕ

ϕ

(10) Clean Overall Coefficient, UC

F.ft.Btu/jam 136,90587554,623219,89557554,623219,8955

hhhh

U 2

oio

oioC °=

+×

=+×

=

(Pers. (6.38), Kern, 1965) (11) Faktor pengotor, Rd

0,0031107,7405 136,9058

7405,071136,9058UUUU

RDC

DCd =

×−

=×−

= (Pers. (6.13), Kern, 1965)

Rd hitung ≥ Rd ketentuan, maka spesifikasi pendingin dapat diterima.

Pressure drop

Fluida panas : sisi tube

(1) Untuk Ret = 53234,4003

f = 0,0002 ft2/in2 (Gambar 26, Kern, 1965)

s = 0,942 (Tabel 6, Kern, 1965)

φt = 1


LC-157

(2) tφsID10105,22

nL2tGf

tΔP⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern, 1965)

(1)(0,942)(0,0752))1010(5,22

4)()12(2)7592,25698((0,0002)tΔP

×××⋅

×××= = 0,0015 psi

(3) Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh 2g'

2V = 0,0005

psi 0085,0

.0,00050,942(4).(4)

2g'

2V.s

4nrΔP

=

=

=

ΔPT = ΔPt + ΔPr

= 0,0015 psi + 0,0085 psi

= 0,001 psi

ΔPt yang diperbolehkan = 2 psi

Fluida dingin : sisi shell

(1′) Untuk Res = 16975,5970

f = 0,001 ft2/in2 (Gambar 29, Kern, 1965)

φs =1

s = 0,7408

(2′) BL x 12 1N =+

5

12 x 12 1N =+ = 28,8 (Pers. (7.43), Kern, 1965)

Ds = 25/12 = 2,0833 ft

(3′)

s .s. eD . 1010.22,5

1)(N .sD . 2sG f.

sPϕ

+=Δ (Pers. (7.44), Kern, 1965)

(1)(0,7408)(0,06) 1010.22,5

(28,8) (2,0833) 275)(188870,47 0,001 sP×××

×××=Δ = 1,2773 psi

ΔPs yang diperbolehkan = 10 psi


LAMPIRAN D

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS

LD.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 (ρ) = 995,68 kg/m3 (Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F) = 5111,9594 kg/jam

Laju alir volume (Q) = 3

5111,9594 kg/jam 1 jam/3600s995,68 kg/m

× = 0,00142615 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 m2

Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan

30% screen tersumbat.

Head loss (Δh) = 2 2

2 2 2 2d 2

Q (0,00142615)2 g C A 2 (9,8) (0,6) (2,04)

= = 6,926 x 10-8 m dari air


2 0 0 0

2 0 0 0

2 0

Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)

LD.2. Bak Sedimentasi (BS)

Fungsi : Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah : 1 unit

Jenis : Beton kedap air

Data :

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Laju massa air, F : 5111,9594 kg/jam = 187,8304 lbm/men

Densitas air : 995,68 kg/m3 = 62,1599 lbm/ft3

Laju air volumetrik, 33

F 5111,9594 kg/jamQ= = = 0,0855 m /sekonρ 995,68 kg/m x 60 menit/jam

= 3,0217 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) :

0υ = 1,57 ft/min atau 8 mm/s

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :

Kedalaman tangki 10 ft (3,0480 m)

Lebar tangki 2 ft (0,6096 m)

Kecepatan aliran 3

t

Q 3,0217 ft /minv 0,1511 ft/minA 10 ft x 2 ft

= = =


Desain panjang ideal bak : L = K ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

0υh v (Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5

h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft.

Maka : L = 1,5 x (10/1,57) x 0,1511 = 1,4435 ft = 0,4400 m

Diambil panjang bak = 1,5 ft = 0,4572 m

Uji desain :

= panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik

Waktu retensi (t) : QVat =

3

3

(10 x 2 x 1,5) ft3,021 ft / min

= = 6,6187 menit

Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991).

Surface loading : =AQ

=

3,0217 ft3/min (7,481 gal/ft3)

2 ft x 1,5 ft

laju alir volumetrik luas permukaan masukan air

= 11,3028 gpm/ft2

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2

(Kawamura, 1991).

Headloss (Δh); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :

Δh = K v2

2 g

= 0,12 [0,1511 ft/min. (1min/60s) . (1m/3,2808 ft) ]2

2 (9,8 m/s2)

= 4,1786 x 10-7 m dari air.


LD.3. 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 = 30oC

Tekanan = 1 atm

Laju massa air (F1) = 5111,9594 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,2556 kg/jam (Perhitungan BAB VII)

Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,1380 kg/jam (Perhitungan BAB VII)

Laju massa total, m = 5112,3530 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 = 1,3630 gr/ml (Perry, 1997)

Densitas Na2CO3 = 1,3270 gr/ml (Perry, 1997)

Densitas air = 0,99568 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

- Settling time = 1-3 jam

Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m

Settling time = 1 jam

Diameter dan Tinggi Clarifier

Densitas larutan,

( )5111,9594 5111,9594 0,2556 0,1380

995,68 1363 1327

ρ =+ +

= 995,6234 kg/m3


Volume cairan, V = 35111,9594 kg/jam 1 jam 5,1344 m995,6235

×=

V = ¼ D2H π

D = 1/2

1/24V 4 5,1344( ) 1,4765 mπH 3,14 3

×⎛ ⎞= =⎜ ⎟×⎝ ⎠

Maka, diameter clarifier = 1,4765 m

Tinggi clarifier = 1,5 × D = 2,2148 m

Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik:

Phid = × g × h ρ

= 995,6235 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,2148 m

= 21,6103 kPa


P = 21,6103 kPa + 101,3250 kPa = 122,9353 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) × (122,9353) kPa = 129,0821 kPa





Tebal shell tangki:

PDt n C2SE 1,2P

(129,0821 kPa) (1,4765 m) (10)(0,00318)2 (94458,21 kPa) (0,8) 1,2 (129,0821 kPa)0,04051 m 1,5948 in

= +−

×= +

× × − ×= =

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ¾ in (Walas, 1988)

Daya Clarifier

P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (1,4765)2 = 0,01308 kW = 0,018 hp

Dipilih daya standar 1/20 hp


LD.4. 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 = 30oC Tekanan = 1 atm Laju massa air = 5111,9594 kg/jam Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1600 lbm/ft3 (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.

Perhitungan :

a. Volume tangki

Volume air: a 3

5111,9594 kg/jam 0,25 jamV995,68 kg/m

×= = 1,2835 m3

Volume air dan bahan penyaring: Vt = (1 + 1/3) × 1,2835 = 1,7071 m3

Volume tangki = 1,2 × 1,7071 m3 = 2,0485 m3

b. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 1 : 3

2

3 2

3 3

1V πD H4

1 42,0485 m πD D4 312,0485 m πD3

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka: D = 1,2509 m

H = 3,7526 m



Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1


Tinggi tutup = ×41 1,2509 = 0,3127 m

Tinggi tangki total = 3,7526 + 2(0,3127) = 4,3780 m

d. Tebal shell dan tutup tangki

Tinggi penyaring = ×41 3,7526 = 0,9381 m


3

1,2835 m 3,7526 m2,0485 m

× = 2,3512 m

Phidro = ρ × g × h

= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,3512 m

= 22,9427 kPa

Ppenyaring = ρ × g × l

= 2089,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,9381 m

= 9,1541 kPa


PT = 22,9427 kPa + 9,1541 kPa + 101,325 kPa = 133,4219 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) × (133,4219 kPa) = 140,0930 kPa





Tebal shell tangki:

PDt nC2SE 1,2P

(140,0930 kPa) (1,2509 m) (10 0,0032)2 (94458,21 kPa) (0,8) 1,2 (140,0930 kPa)0,0398 m 1,5672 in

= +−

×= +

× × − ×= =

×



1 ¾ in.


LD.5. Tangki Penampungan – 01 (TU – 01)

Fungsi : Menampung air sementara dari klarifier.

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C

Kondisi operasi:

Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 5111,9594 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 (Geankoplis, 1997)


Faktor keamanan = 20%

Desain Tangki

a. Volume tangki

Volume air, a 3

5111,9594kg/jam 6 jamV995,68kg/m

×= = 31,5007 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 31,5007 m3 = 37,8008 m3

b. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

2

3 2

3 3

1V πD H41 337,8008 m πD D4 2337,8008 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka, D = 3,18 m

H = 4,77 m

c. Tebal tangki

Tinggi air dalam tangki = 3

3

31,5007 m 4,77 m37,8008 m

× = 3,9727 m

Tekanan hidrostatik: P = ρ × g × h

= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,9727 m

= 38,7646 kPa



P = 38,7646 kPa + 101,325 kPa = 140,0896 kPa







Tebal shell tangki:

PDt n C2SE 1,2P

(147,0941 kPa) (3,18 m) (10 0,0032)2 (94458,21 kPa) (0,8) 1,2 (147,0941 kPa)0,0533 m 2,0965 in

= +−

×= +

× × − ×= =

×

Tebal shell standar yang digunakan = 2 1/4 in (Walas, 1988)


Fungsi : Menampung air sementara dari Sand Filter (SF)



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm





Desain Tangki

a. Volume tangki

Volume air, a 3

5111,9594 kg/jam 12 jamV995,68kg/m

×= = 10,4604 m3



b. Diameter tangki


2

3 2

3 3

1V πD H4

1 312,5525 m πD D4 2312,5525 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka, D = 2,20 m

H = 3,30 m

c. Tebal tangki


3

10,4604m 3,30 m12,5525 m

× = 2,7511 m


= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,7511 m

= 25,9727 kPa


P = 26,8439 kPa + 101,325 kPa = 128,1689 kPa







Tebal shell tangki:

PDt n C2SE 1,2P

(134,5774 kPa) (2,20 m) (10 0,0032)2 (94458,21 kPa) (0,8) 1,2 (134,5774 kPa)0,0453 m 1,7859 in

= +−

×= +

× × − ×= =

×




Fungsi : Menampung air untuk keperluan domestik.



Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm





Desain Tangki

a. Volume tangki

Volume air, a 3

5111,9594 kg/jam 24 jamV995,68kg/m

×= = 20,9209 m3


b. Diameter tangki


2

3 2

3 3

1 V πD H41 325,1050 m πD D4 2325,1050 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka, D = 2,77 m

H = 4,16 m

c. Tebal tangki


3

20,9209m 4,16 m25,1050 m

× = 3,4661 m


= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,4661 m

= 33,8212 kPa



P = 33,8212 kPa + 101,325 kPa = 135,1462 kPa







Tebal shell tangki:

PDt n C2SE 1,2P

(141,9035 kPa) (2,77 m) (10 0,0032)2 (94458,21 kPa) (0,8) 1,2 (141,9035 kPa)0,04984 m 1,9623 in

= +−

×= +

× × − ×= =

×


LD.8. 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





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 = 0,7620 m

Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m


Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4

Tinggi tutup = ¼ × 0,6096 m= 0,1524 m

Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + (2 × 0,1524 m) = 1,2192 m


Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h

= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7620 m

= 7,4354 kPa


PT = 7,4354 kPa + 101,325 kPa = 108,7604 kPa


Maka, Pdesain = (1,05) (108,7604 kPa) = 114,1984 kPa





Tebal shell tangki:

in 1,3758m 0,0349

)0032,010(kPa) 841,2(114,19kPa)(0,8) 2(94458,21

m) (0,6069 kPa) (114,19841,2P2SE

PDt

==

×+−

=

+−

= nC



1 ½ in.


LD.9. Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)

Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm





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 = 0,7620

Tinggi silinder = (1 + 0,2) × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m

Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m

Direncanakan rasio Tinggi tutup : Diameter tangki = 1 : 4

Tinggi tutup = ¼ × 0,6096 m= 0,1524 m

Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 +2( 0,1524) = 1,2192 m



= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,7620 m

= 7,4321 kPa


PT = 7,4321 kPa + 101,325 kPa = 108,7571 kPa








Tebal shell tangki:

in 1,8692m 0,0475

)0032,010(kPa) 491,2(114,19kPa)(0,8)2(94458,21

m) (0,6096 kPa) (114,19491,2P2SE

PDt

==

×+−

=

+−

= nC



2 in.

LD.10. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)

Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]



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 = 0,26137 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30% = 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas Al2(SO4)3 30 % (μ)= 6,72 10-4 lbm/ft s (Othmer, 1968)




Desain Tangki

a. Ukuran Tangki

Volume larutan, l 3

0,2614 kg/jam 24 jam/hari 30 hariV1363kg/m× ×

= = 0,4602 m3


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3

2

3 2

3 3

1V πD H41 3 0,5523 m πD D4 230,5523 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka: D = 0,78 m; H = 1,17 m

Tinggi cairan dalam tangki = 0,4602 × 1,170,5523

= 0,97 m

b. Tebal Dinding Tangki


= 1363 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,97 m = 12,9727 kPa


PT = 12,9727 kPa + 101,325 kPa = 114,2977 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) × (114,2977 kPa ) = 120,0126 kPa





Tebal shell tangki:

PDt nC2SE 1,2P

(120,0126 kPa) (0,78 m) (10 0,0032)2 (94459,21 kPa) (0,8) 1,2 (120,0126 kPa)0,03237 m 1,2743 in

= +−

×= +

× × − ×= =

×



c. Daya pengaduk

Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller



Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,78 m = 0,259 m = 0,8497 ft

E/Da = 1 ; E = 0,259 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 × 0,259 m = 0,0647 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,259 m = 0,0518 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,78 m = 0,0647 m

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 = 3 putaran/det Bilangan Reynold,

( )μDNρ

N2


( )( )( )2

Re 4

85,0898 3 0,8497N 274.252,9406

6,72 10−= =⋅

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5

a3

T ρ.D.nK

cgP = (McCabe,1999)

KL = 6,3 (McCabe,1999)

3 5 3

2

6,3 (3 put/det) (0,8497 ft) (85,0915 lbm/ft ) 1 hpP32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft lbf/det× ×

= ×

0,3622 hp=

Efisiensi motor penggerak = 80 %

Daya motor penggerak = 0,3622

0,8= 0,4528 hp

Digunakan daya motor standar 1/2 hp


LD.11. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)

Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)



Jumlah : 1 unit

Data: Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat) Laju massa Na2CO3 = 0,2614 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 % = 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3 (Perry, 1999)

Viskositas Na2CO3 30 % (μ) = 3,69 10-4 lbm/ft s = 0,549 cP (Othmer, 1968)


Faktor keamanan = 20% Desain Tangki

a. Ukuran tangki

Volume larutan, l 3

0,2614 kg/jam 24 jam/hari 30 hariV0,3 1327 kg/m

× ×=

× = 0,0766 m3


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 2

3 2

3 3

1V πD H4

1 30,0919 m πD D4 230,0919 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka: D = 0,43 m

H = 0,64 m

b. Tebal dinding tangki

Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume

silindertinggicairanvolume ×

= 0,0766 0,640,0919

× = 0,53 m


Tekanan hidrostatik, Phid = ρ × g × h

= 1327 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,53 m

= 6,9468 kPa

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 6,9468 kPa + 101,325 kPa = 108,2718 kPa







Tebal shell tangki:

PDt nC2SE 1,2P

(129,9262 kPa) (0,43 m) (10 0,0032)2(94459,21 kPa)(0,8) 1,2(129,9262 kPa)0,0343 m 1,3504 in

= +−

= +−

= =

×


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 × 0,43 m = 0,1424 m = 0,4673 ft E/Da = 1 ; E = 0,1424 m L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,1424 m = 0,0356 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,1202 m = 0,0285 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,43 m = 0,0356 m 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 = 4 putaran/det Bilangan Reynold,

( )μDNρ

N2


( )( )( )2

Re 4

82,8423 4 0,4673N 19613,6608

3,69 10−= =⋅


c

5a

3T

gρ.D.nK

P = (McCabe,1999)

KL = 6,3 (McCabe,1999) 3 5 3

2

6,3(4 put/det) .(0,3945 ft) (82,8423 lbm/ft ) 1hpP 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft.lbf/det

0,0421hp

= ×

=

Efisiensi motor penggerak = 80%


0,8= 0,0526 hp

Maka daya motor yang dipilih 1/8 hp.

LD.12. Tangki Pelarutan NaOH (TP-03)

Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH)



Jumlah : 1 unit

Data:

Laju alir massa NaOH = 0,0096 kg/jam (Perhitungan BAB VII)

NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat)

Densitas larutan NaOH 4% = 1039,76 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3 (Perry, 1999)

Viskositas NaOH 4 % (μ) = 0,00043 lbm/ft s = 0,64 cP (Othmer, 1968)



Desain Tangki


a. Diameter tangki

Volume larutan, V1 = 3

(0,0096 kg/jam)(24 jam/hari)(60hari)(0,04)(1039,76kg/m )

= 0,0221 m3

Volume tangki = 1,2 × 0,0221 m3 = 0,0266 m3

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 2 : 3

2

3 2

3 3

1 V πD H41 30,0266m πD D4 230,0266m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka: D = 0,28 m

H = 0,42 m


Tinggi larutan NaOH dalam tangki = 3

3

0,0221 m ×0,42 m0,0266 m

= 0,35 m


= 1518 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,35 m = 3,5993 kPa



Faktor kelonggaran = 5 %. Maka,

Pdesign = (1,05) (104,9243) = 110,1705 kPa





Tebal shell tangki:

PDt= +nC2SE-1,2P

(110,1705 kPa) (0,28 m)= +(10×0,0032)2(87218,714 kPa)(0,8)-1,2(110,1705 kPa)

=0,03318 m = 1,3063 in



c. Daya pengaduk




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,28 m = 0,0942 m = 0,3090 ft

E/Da = 1 ; E = 0,0942 m

L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,0942 m = 0,0235 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,0942 m = 0,0188 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,28 m = 0,0235 m

Kecepatan pengadukan, N = 2 putaran/det

Bilangan Reynold:

( )μDNρ

N2


( )( ) 2

Re

94,7662 2 (0,3090)N

0,0004= = 30.996,03781

Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c

5a

3T

gρ.D.nK

P = (McCabe,1999)

KT = 6,3 (McCabe,1999) 3 5 3

2

6,3.(2 put/det) .(0,3090 ft) (94,7662 lbm/ft ) 1hpP 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft.lbf/det

0,0167hp

= ×

=



0,8= 0,0209 hp


LD.13. Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-04)

Fungsi : Membuat larutan asam sulfat



Jumlah : 1 unit


Kondisi pelarutan:

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5% (% berat)

Laju massa H2SO4 = 0,0042 kg/hari

Densitas H2SO4 5 % (ρ) = 1028,86 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas H2SO4 5 % (μ) = 3,5 cP (Othmer, 1968)



Desain Tangki

a. Diameter tangki

Volume larutan, 3l kg/m1028,860,05hari90kg/hari0,0194V

××

= = 0,1783 m3


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3.

2

3 2

3 3

1V πD H41 30,2139 m πD D4 230,2139 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka: D = 0,57 m

H = 0,85 m

b. Tebal Dinding Tangki

Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki = 3

3

0,1783 m ×0,85 m0,2139 m

= 0,71 m


= 1061,7 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,71 m

= 7,138 kPa



Faktor kelonggaran = 5 %.


Maka, Pdesign = (1,05) (108,4631 kPa) = 113,8863 kPa





Tebal shell tangki:

PDt nC2SE 1,2P

(113,8863 kPa) (0,57 m) (10 0,0032)2(94458,21kPa)(0,8) 1,2(113,8863 kPa)0,03471 m 1,3666 in

= +−

= +−

= =

×


c. Daya Pengaduk




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,57 m = 0,1888 m = 0,3785 ft

E/Da = 1 ; E = 0,1888 m

L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,1888 m = 0,0472 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,1888 m = 0,0378 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,57 m = 0,0472 m

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik

Viskositas H2SO4 5% = 0,012 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold:

( )μDNρ

N2


( )( ) 2

Re

66,2801 1 (0,6194)N

0,012= = 2053,3537

Untuk NRe < 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:


c

3a

2L

g.D.nKP μ

= (McCabe,1999)

KL = 71 (McCabe,1999) 2 3

2

71(1 put/det) .(0,6194 ft) (66,2801 lbm/ft ) 1hpP 32,174 lbm.ft/lbf.det 550 ft.lbf/det

0,0235hp

= ×

=



0,8= 0,02936 hp


LD.14. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)

Fungsi : Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik



Jumlah : 1 unit

Data:

Kaporit yang digunakan = 2 ppm

Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat)

Laju massa kaporit = 0,0025 kg/jam (Perhitungan BAB VII)

Densitas larutan kaporit 70% = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1997)

Viskositas Ca(ClO)2 70 % (μ)= 0,00067 lbm/ft s = 1 cP (Othmer, 1968)



Desain Tangki

a. Diameter tangki

Volume larutan, V1 = 3

(0,0025kg/jam)(24 jam/hari)(90hari)(0,7)(1272kg/m )

= 0,0139 m3

Volume tangki = 1,2 × 0,0139 m3 = 0,0167 m3

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 2 : 3


33

23

2

πD83m 0,0167

D23πD

41m 0,0167

HπD41V

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

=

Maka: D = 0,24 m

H = 0,36 m


Tinggi larutan NaOH dalam tangki = m36,0m 0,0167m0139,0

3

3

× = 0,30 m


= 1272 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,30 m

= 3,7741 kPa



Faktor kelonggaran = 5 %.

Maka, Pdesign = (1,05) (105,0991 kPa) = 110,3541 kPa





Tebal shell tangki:

in 1,2983m 0,0329

)0032,010(kPa) 411,2(110,35kPa)(0,8) 2(94458,21

m) (0,24 kPa) (110,35411,2P2SE

PDt

==

×+−

=

+−

= nC


c. Daya Pengaduk





Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 × 0,24 m = 0,0807 m = 0,2649 ft

E/Da = 1 ; E = 0,0807 m

L/Da = ¼ ; L = ¼ × 0,0807 m = 0,0202 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,0807 m = 0,0161 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 × 0,24m = 0,0202 m

Kecepatan pengadukan, N = 2 putaran/det

Bilangan Reynold:

( )μDNρ

N2


( )( )0,00067

) (0,2649279,4088N

2

Re = = 16631,4386

Untuk NRe > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c

5a

3T

gρ.D.nK

P =

(McCabe,1999)

KT = 6,3 (McCabe,1999)

hp0,0095ft.lbf/det 5501hp

.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (79,4088ft) .(0,2649put/det) 6,3.(2P 2

353

=

×=



0,0095= 0,0118 hp


LD.15. 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


Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 970,5067 kg/jam (Dari Perhitungan Bab 7)


Kebutuhan perancangan = 1 hari = 24 jam


Perhitungan:

a. Ukuran tangki

Volume air, a 3

970,5067 kg/jam 24 jamV995,68 kg/m

×= = 23,3932 m3


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3

2

3 2

3 3

1 V πD H41 328,0719 m πD D4 2328,0719 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=

Maka: D = 2,88 m

H = 4,32 m

Tinggi cairan dalam tangki = 23,3932 × 4,32 m28,0719

= 3,5976 m

b. Diameter dan tinggi tutup


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = 1 2,88 m 0,72 m4× = (Walas, 1988)

Tinggi tangki total = 4,32 + 0,72 = 5,04 m

c. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = ρ × g × h

= 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,597 m

= 35,1042 kPa



P = 35,1042 kPa + 101,325 kPa = 136,4292 kPa







Tebal shell tangki:

PDt nC2SE 1,2P

(143,2507 kPa) (2,88 m) (10 0,0032)2(94458,21 kPa)(0,8) 1,2(143,2507 kPa)0,05071 m 1,9964 in

= +−

= +−

= =

×


Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal

tutup 2 in.

LD.16. Ketel Uap (KU)

Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis : Water tube boiler


Jumlah : 3 unit

Kondisi operasi :

Uap jenuh yang digunakan bersuhu 5500C dan tekanan 15,79 atm.

Dari steam table, Reklaitis (1983) diperoleh panas laten steam 2.729 kJ/kg =

1173,239 Btu/lbm.

Kebutuhan uap = 746,5436 kg/jam = 1645,845 lbm/jam

Menghitung Daya Ketel Uap

H,P,W 3970534 ××

=


dimana: P = Daya boiler, hp

W = Kebutuhan uap, lbm/jam

H = Panas laten steam, Btu/lbm

Maka,

1645,845×1173,239P=34,5×970,3×3

= 56,904 hp

Menghitung Jumlah Tube

Luas perpermukaanan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/hp

= 56,904 hp × 10 ft2/hp

= 569,04 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:

- Panjang tube = 30 ft

- Diameter tube = 3 in

- Luas perpermukaanan pipa, a’ = 0,9170 ft2 / ft (Kern, 1965)

Sehingga jumlah tube:

Nt = 'aLA×

= 2

2

(569,04 ft )30ft×0,9170ft /ft

Nt = 20,6847

Nt = 21 buah

LD.17. Menara Air Pendingin /Water Cooling Tower (CT)

Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 60oC

menjadi 28oC

Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B

Kondisi operasi:

Suhu air masuk menara (TL2) = 600C = 1400F

Suhu air keluar menara (TL1) = 280C = 82,40F

Suhu udara (TG1) = 280C = 82,40F

Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh suhu bola basah, Tw = 770F.


Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,02 kg uap air/kg udara kering.

Dari Gambar 12-14, Perry (1999) diperoleh konsentrasi air = 2,3 gal/ft2⋅menit

Densitas air (600C) = 983,2400 kg/m3 (Geankoplis, 1997)

Laju massa air pendingin = 51104,5824 kg/jam (Perhitungan Bab VII)

Laju volumetrik air pendingin = 51104,5824 / 983,2400 = 51,9757 m3/jam

Kapasitas air, Q = 51,9757 m3/jam × 264,17 gal/m3 / 60 menit/jam

= 228,8403 gal/menit


Luas menara, A = 1,2 × (kapasitas air/konsentrasi air)

= 1,2 × (228,8403 gal/menit/2,3 gal/ft2.menit)

= 119,3950 ft2

Laju alir air tiap satuan luas (L) = 2

2 2

51104,5824 kg/jam×1 jam×(3,2808 ft)119,3950 ft ×3600s×1m

= 1,2798 kg/s.m2

Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6

Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 1,5357 kg/s.m2

Perhitungan Tinggi Menara

Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis (1997):

Hy1 = (1,005 + 1,88.H).103 (T – T0) + H.λ0

Hy1 = (1,005 + 1,88 × 0,02).103 (28 – 0) + 2,5014.106 (0,02)

= 76085,0 J/kg

Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis (2003) diperoleh:

G (Hy2 – Hy1) = L . cL . (TL2 – TL1)

1,5357 (Hy2 – 76085,0) = 1,2798 (4,187.103) (60-28)

Hy2 = 145718,3333 J/kg


Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)

Ketinggian menara, z = G . (Geankoplis, 1997)

M.kG.a.P ∫

Hy

Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin

Hy Hy* 1/(hy*-hy)

76,0850 78,0000 0,522193211

90 96,0000 0,166666667

110 128,0000 0,055555556

130 170,0000 0,025

145,7183 210,0000 0,015556535

−

2

1* HyHy

dHy

Hy


Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*–Hy)

Luasan daerah di bawah kurva dari Hy = 79,2128 sampai 214871,6 pada Gambar

D.3 adalah ∫ −

2

1*

Hy

Hy HyHydHy = 5,0279

Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997).

Maka ketinggian menara , z = 7 5

1,5357 8,139329 1, 207 10 1,013 10− −

×× × × ×

= 7,0213 m

Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry (1997) diperoleh

tenaga kipas 0,03 Hp/ft2.

Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2 × 119,3950 ft2 = 3,5818 hp

Digunakan daya standar 3 3/4 hp.

LD.18. Pompa Screening (PU-01)

Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak pengendapan (BS)


Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

- Temperatur = 300C


- Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1599 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

- Viskositas air (μ) = 0,8007 cP = 0,00054 lbm/ft⋅jam (Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F) = 5111,9594 kg/jam = 3,2535 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, 3

F 5227,4292 kg/jamQρ 995,68 kg/m 3600 s

= =×

= 0,001458 m3/s = 0,0515 ft3/s

Desain pompa

Di,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)

= 0,363 × (0,0515 ft3/s)0,45 × (62,1599 lbm/ft3)0,13

= 0,163 ft = 1,9613 in

Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 1997), dipilih pipa commercial steel :

- Ukuran nominal : 2 in

- Schedule number : 80

Diameter Dalam (ID) : 1,939 in = 0,1616 ft

Diameter Luar (OD) : 2,375 in = 0,1979 ft

Luas penampang dalam (At) : 0,0205 ft2

Kecepatan linier: v = AQ =

3

2

0,0515 ft /s0,0205ft

= 2,5122 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = μ

Dvρ ××

=3(62,1599 bm / ft )(2,5122 ft / s)(0,1616 ft)

0,00054 lbm/ft.s

= 46.895,809

Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen α = 1.

Dari Gambar. 12.1, Geankoplis (1997):

- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00005

- Untuk NRe = 46.895,809 dan Dε = 0,00034, diperoleh f = 0,007

Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc =0,5α2

12

1

2 vAA

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛− = 0,5 ( )

22,51221 02(1)

− =1,5778 ft.lbf/lbm


3 elbow 90°: hf = n.Kf.cg

v.2

2

= 3(0,75)22,5122

2(32,174) = 0,2207 ft.lbf/lbm

1 check valve: hf = n.Kf.cg

v.2

2

= 1(2)22,5122

2(32,174) = 0,0981 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 70 ft: Ff = 4fcgD

vL.2.. 2Δ

= 4(0,007)( ) ( )

( ) ( )

270 . 2,51220,1342 .2. 32,174

= 1,1897 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit: hex = ncg

vAA

..21

22

2

1

α⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛− = 1 ( ) ( )( )

22 2,51221 0

2 1 32,174−

= 0,0981 ft.lbf/lbm

Total friction loss: ∑ F = 3,1843 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli:

( ) ( ) 021 12

122

12

2 =+∑+−

+−+− sWFPP

zzgvvρα

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2

P1 = P2

ΔZ = 50 ft

maka : ( )2

2

32,174 /0 50 3,1843 032,174 . / . s

ft s ft Wft lbm lbf s

+ + + =

Ws = -53,1842 ft.lbf/lbm

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka:

Ws = - η × Wp

–53,1842 = –0,8 × Wp

Wp = 66,48034 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m × Wp

=( )( )

5227,4292 lbm/s×66,4803 ft.lbf/lbm0,45359 3600

×slbfft

hp/.550

1

= 0,3869 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.


LD.19. Pompa Sedimentasi (PU-02)

Fungsi : Memompa air dari bak pengendapan ke klarifier.



Jumlah : 1 unit

Dengan menggunakan perhitungan yang analog pada pompa screening (PU-01),

maka dapat ditabulasikan hasil perhitungan sebagai berikut :

Tabel LD.2 Hasil Perhitungan Pompa Sedimentasi (PU-02) Suhu (T) 30 0C

Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft

Laju alir massa(F) 5111,9594 kg/jam

Jumlah unit 1

Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s

Laju alir volume (Q) 0,00146 m3/s 0,0229 ft3/s

Spesifikasi Pipa

Do 0,16345 ft 1,96138 in

Schedule number 80

Ukuran nominal 2 in 0,166665 ft

Diameter dalam (Di) 1,939 in 0,1615817 ft

Diameter luar (Do) 2,375 in 0,1979147 ft

Luas permukaan 0,0205 ft2

Kecepatan linear (v) 2,1909 ft/s

Nre 46895,8093

Dari geankoplis

Pipa comercial steel ) ( 0,000046

Relative roughness ( /Di) 0,0003

Friction factor (f) 0,0800

Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2

Perhitungan ekivalensi

1 check valve fully L/D 0,0981 ft lbf/lbm

4 elbow 90 L/D 0,2942 ft lbf/lbm

Sharp edge entrance 0,0539 ft,lbf/lbm

sharp edge exit L/D 0,0981 ft lbf/lbm

pipa lurus 30 ft 5,8270 ft lbf/lbm

Total ekivalensi pipa (∑ F) 6,3713 ft lbf/lbm

delta Z 30 ft


Ws 36,3713 ft lbf/lbm

Perhitungan daya pompa

Efisiensi 0,8

P1 1 atm

P2 1 atm

Beda tekanan 0

Kerja pompa (Wp) 45,4642 ft,lbf/lbm

Daya pompa, P 0,2646 Hp

Pemilihan Pompa 1/2 Hp

LD.20. Pompa Alum (PU-03)

Fungsi : Memompa larutan alum dari Tangki Pelarutan Alum (TP-01) ke Clarifier (CL) Jenis : Pompa injeksi


Jumlah : 1 unit



Tabel LD.3 Hasil Perhitungan Pompa Alum (PU-03) Suhu (T) 30 0C

Densitas ( ) 1363 kg/m3 85,0915 lbm/ft

Laju alir massa(F) 0,2613 kg/jam

Jumlah unit 1

Viskositas ( ) 6,72E-07 cP 4,516E-07 lbm/ft,s

Laju alir volume (Q) 5,326E-08 m3/s 0,00565 ft3/s

Spesifikasi Pipa

Do 0,06299 ft 0,5256 in

Schedule number 40

Ukuran nominal 1 in 0,0833

Diameter dalam (Di) 1,049 in 0,0874 ft

Diameter luar (Do) 1,315 in 0,1096 ft

Luas permukaan 0,006 ft2

Kecepatan linear (v) 0,9420 ft/s

Nre 15517258,7527

Dari geankoplis


Pipa comercial steel ) ( 0,000046

Relative roughness ( /Di) 0,000526221

Friction factor (f) 0,004

Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2

Perhitungan ekivalensi

1 check valve fully L/D 0,0276 ft lbf/lbm

2 elbow 90 L/D 0,0207 ft lbf/lbm

Sharp edge entrance 0,0076 ft,lbf/lbm

sharp edge exit L/D 0,0138 ft lbf/lbm

pipa lurus 30 ft 0,0757 ft lbf/lbm

Total ekivalensi pipa (∑ F) 0,1454 ft lbf/lbm

delta Z 30 ft

Ws 32,2859 ft lbf/lbm

Perhitungan daya pompa

Efisiensi 0,8

P1 1 atm

P2 1 atm

Beda tekanan 0

Kerja pompa (Wp) 40,3573 ft,lbf/lbm

Daya pompa, P 0,2349 Hp

Pemilihan Pompa 1/4 Hp

LD.21. Pompa Soda Abu (PU-04)

Fungsi : Memompa Larutan soda abu dari Tangki Pelarutan Soda Abu (TP-02) ke Clarifier (CL) Jenis : Pompa injeksi


Jumlah : 1 unit



Tabel LD.4 Hasil Perhitungan Pompa Soda Abu (PU-04)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 1327 kg/m3 82,8440 lbm/ft Laju alir massa(F) 0,1411 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 3,69E-07 cP 2,48E-07 lbm/ft,s


Laju alir volume (Q) 2,954E-08 m3/s 1,043E-06 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,001310897 ft 0,015730925 in Schedule number 40 Ukuran nominal 1/8 in 0,0104 ft Diameter dalam (Di) 0,269 in 0,0224 ft Diameter luar (Do) 0,405 in 0,0337 ft Luas permukaan 0,0004 ft2 Kecepatan linear (v) 0,0026 ft/s Nre 19533,7988 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,00205 Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 2,11E-07 ft lbf/lbm 2 elbow 90 L/D 1,59E-07 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 5,81E-08 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 1,06E-07 ft lbf/lbm pipa lurus 30 ft 4,53E-05 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 4,58E-05 ft lbf/lbm delta Z 20 ft Ws 20,0000 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 25,0001 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,1455 Hp Pemilihan Pompa 1/4 Hp

LD.22. Pompa Tangki Utilitas I (PU-05)

Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas I (TU-1) ke Sand Filter (SF) Jenis : Pompa sentrifugal


Jumlah : 1 unit




Tabel LD.5 Hasil Perhitungan Pompa Tangki Utilitas I (PU-05)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 5111,9594 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,0015 m3/s 0,0515 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,1634 ft 1,9614 in Schedule number 40 Ukuran nominal 2 in 0,1667 ft Diameter dalam (Di) 2,067 in 0,1722 ft Diameter luar (Do) 2,375 in 0,1979 ft Luas perpermukaanan 0,023 in Kecepatan linear (v) 2,2103 ft/s Nre 43983,9919 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0003 Friction factor (f) 0,0080 Gravitasi (gc) 32,1740 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,1518 ft lbf/lbm elbow 90 L/D 0,1708 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0418 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0759 ft lbf/lbm pipa lurus 50 ft 0,7052 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 1,1456 ft lbf/lbm delta Z 30 ft Ws 31,1456 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 38,9320 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,2266 Hp Pemilihan Pompa ¼ Hp

LD.23. Pompa Tangki Utilitas II (PU-06)

Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas II (TU-02) ke Tangki Utilitas III (TU-03)




Jumlah : 1 unit



Tabel LD.6 Hasil Perhitungan Pompa Filtrasi (PU-06)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 5111,9594 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,0015 m3/s 0,0515 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,1634 ft 1,9614 in Schedule number 40 Ukuran nominal 2 in 0,1667 ft Diameter dalam (Di) 2,067 in 0,1722 ft Diameter luar (Do) 2,375 in 0,1979 ft Luas permukaan 0,023 in Kecepatan linear (v) 2,2103 ft/s Nre 43983,9919 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0003 Friction factor (f) 0,0080 Gravitasi (gc) 32,1740 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,0759 ft lbf/lbm 3 elbow 90 L/D 0,1708 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0418 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0759 ft lbf/lbm pipa lurus 50 ft 0,7052 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 1,0696 ft lbf/lbm delta Z 50 ft Ws 51,0696 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 63,8371 ft,lbf/lbm


Daya pompa, P 0,3716 Hp Pemilihan Pompa 1/2 Hp

LD.24. Pompa Tangki Utilitas II (PU-07)

Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas II ke Cation Exchanger (CE)



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.7 Hasil Perhitungan Pompa ke Cation Exchanger (PU-07)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 194,1013 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,0001 m3/s 0,0019 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,0371 ft 0,4456 in Schedule number 40 Ukuran nominal ½ in Diameter dalam (Di) 0,622 in 0,0417 ft Diameter luar (Do) 0,840 in 0,0518 ft Luas permukaan 0,0021 ft2 Kecepatan linear (v) 0,9106 ft/s Nre 5452,8252 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0009 Friction factor (f) 0,009 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,0258 ft lbf/lbm 3 elbow 90 L/D 0,0290 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0071 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0129 ft lbf/lbm pipa lurus 20 ft 0,1790 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 0,2537 ft lbf/lbm


delta Z 40 ft Ws 40,2537 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 50,3172 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,0109 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp

LD.25. Pompa Asam Sulfat, H2SO4 (PU-08)

Fungsi : Memompa Larutan Asam Sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-04) ke Cation Exchanger (CE)

Jenis : Pompa injeksi


Jumlah : 1 unit



Tabel LD.8 Hasil Perhitungan Pompa Asam Sulfat (PU-08)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 1061,7 kg/m3 66,2815 lbm/ft Laju alir massa(F) 0,0194 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,012 cP 0,0002 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 1,111E-09 m3/s 1,961E-10 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 2,681E-05 ft 0,000321 in Schedule number 40 Ukuran nominal 1/8 in Diameter dalam (Di) 0.269 in 0,0224 ft Diameter luar (Do) 0,405 in 0,0337 ft Luas permukaan 0,0004 ft2 Kecepatan linear (v) 4,903E-07 ft/s Nre 3,399E-03 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,002052


Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 7,472E-15 ft lbf/lbm 3 elbow 90 L/D 8,406E-15 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 2,055E-15 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 3,736E-15 ft lbf/lbm pipa lurus 30 ft 1,600E-12 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 3,28E-12 ft lbf/lbm delta Z 30 ft Ws 30,000 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 37,500 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 1,773E-07 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp

LD.26. Pompa NaOH (PU-09)

Fungsi : Memompa Larutan Natrium Hidroksida dari tangki pelarutan NaOH (TP-03) ke Anion Exchanger (AE)



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.9 Hasil Perhitungan Pompa NaOH (PU-09)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 1518 kg/m3 94,7681 lbm/ft Laju alir massa(F) 0,0096 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,0006 Pas 0,0423 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 1,76E-09 m3/s 2,48E-09 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 8,80E-05 ft 0,00105 in Schedule number 40 Ukuran nominal 1/8 in Diameter dalam (Di) 0,269 in 0,0224 ft


Diameter luar (Do) 0,405 in 0,0337 ft Luas permukaan 0,0004 ft2 Kecepatan linear (v) 6,20E-06 ft/s Nre 3,11E-04 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0021 Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 1,19E-12 ft lbf/lbm 2 elbow 90 L/D 1,34E-12 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 3,28E-13 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 5,97E-13 ft lbf/lbm pipa lurus 30 ft 2,56E-10 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 2,59E-10 ft lbf/lbm delta Z 20 ft Ws 20,0000 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 25,0000 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 1,07E-08 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp

LD.27. Pompa Cation Exchanger (PU-10)

Fungsi : Memompa air hasil Cation Exchanger (CE) ke Anion Exchanger (AE)



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.10 Hasil Perhitungan Pompa Cation Exchanger (PU-10)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 194,1013 kg/jam Jumlah unit 1


Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,0001 m3/s 0,0019 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,0371 ft 0,4456 in Schedule number 40 Ukuran nominal ½ in 0,04167 ft Diameter dalam (Di) 0,622 in 0,05183 ft Diameter luar (Do) 0,84 in 0,07000 ft Luas permukaan 0,0021 ft2 Kecepatan linear (v) 0,9106 ft/s Nre 5452,8252 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0009 Friction factor (f) 0,007 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,0258 ft lbf/lbm 3 elbow 90 L/D 0,0290 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0071 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0129 ft lbf/lbm pipa lurus 20 ft 0,1790 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 0,2537 ft lbf/lbm delta Z 40 ft Ws 40,2537 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 50,3172 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,0109 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp

LD.28. Pompa Anion Exchanger (PU-11)

Fungsi : Memompa air hasil dari Anion Exchanger (AE) ke Deaeator (DE)



Jumlah : 1 unit




Tabel LD.11 Hasil Perhitungan Pompa Anion Exchanger (PU-11)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 194,1013 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,0001 m3/s 0,0019 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,0371 ft 0,445598906 in Schedule number 40 Ukuran nominal ½ in Diameter dalam (Di) 0,622 in 0,0518 ft Diameter luar (Do) 0,84 in 0,0670 ft Luas permukaan 0,0021 ft2 Kecepatan linear (v) 0,9106 ft/s Nre 5452,8252 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0009 Friction factor (f) 0,007 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 2 check valve fully L/D 0,0258 ft lbf/lbm 3 elbow 90 L/D 0,0290 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0071 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0129 ft lbf/lbm pipa lurus 20 ft 1,5911 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 1,6658 ft lbf/lbm delta Z 20 ft Ws 21,6658 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 27,0823 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,0059 Hp Pemilihan Pompa 1/8 Hp

LD.29. Pompa Deaerator (PU-12)


Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU)



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.12 Hasil Perhitungan Pompa Deaerator (PU-12)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 746,5436 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,0002 m3/s 0,0074 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,0681 ft 0,8170 in Schedule number 80 Ukuran nominal 1 in 0,0833 ft Diameter dalam (Di) 0,957 in 0,0797 ft Diameter luar (Do) 1,315 in 0,1096 ft Luas permukaan 0,00499 ft2 Kecepatan linear (v) 1,47450466 ft/s Nre 13579,64845 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0003 Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,06758 ft lbf/lbm 3 elbow 90 L/D 0,07602 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,01858 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,03379 ft lbf/lbm pipa lurus 70 ft 0,71177 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 0,90774 ft lbf/lbm delta Z 30 ft Ws 30,9077 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm


P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 38,6346 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,03211 Hp Pemilihan Pompa 1/8 Hp

LD.30. Pompa Kaporit (PU-15)

Fungsi : Memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) ke Tangki Utilitas 3 (TU-03)



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.13 Hasil Perhitungan Pompa Kaporit (PU-15)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 1272 kg/m3 79,4104 lbm/ft Laju alir massa(F) 3,47E-09 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 4,52E-07 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 5,4154E-10 m3/s 2,6773E-14 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 5,00E-07 ft 6,00E-06 in Schedule number 40 Ukuran nominal 1/8 in 0,0104 ft Diameter dalam (Di) 0,269 in 0,0224 ft Diameter luar (Do) 0,405 in 0,0337 ft Luas permukaan 0,0004 ft2 Kecepatan linear (v) 6,69E-11 ft/s Nre 33,3255 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0021 Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 1,392E-22 ft lbf/lbm 2 elbow 90 L/D 5,222E-23 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 3,829E-23 ft,lbf/lbm


sharp edge exit L/D 6,962E-23 ft lbf/lbm pipa lurus 30 ft 2,982E-20 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 3,012E-20 ft lbf/lbm delta Z 30 ft Ws 30 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 37,5 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 1,44961E-13 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp

LD.31. Pompa Tangki Utilitas III (PU-16)

Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas 3 (TU-03) ke Kebutuhan Domestik



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.14 Hasil Perhitungan Pompa Tangki Utilitas III (PU-16)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 867,9372 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,00024 m3/s 0,00855 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,0729 ft 0,8744 in Schedule number 40 Ukuran nominal 1 in 0,0833 Diameter dalam (Di) 1,049 in 0,0874 ft Diameter luar (Do) 1,315 in 0,1096 ft Luas permukaan 0,006 ft2 Kecepatan linear (v) 1,426 ft/s Nre 14392,442 Dari geankoplis


Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0005 Friction factor (f) 0,008 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,0632 ft lbf/lbm 0 elbow 90 L/D 0,0000 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0316 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0873 ft lbf/lbm pipa lurus 100 ft 11,5633 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 11,6754 ft lbf/lbm delta Z 30 ft Ws 41,6754 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 52,0943 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,0503 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp

LD.32. Pompa Water Cooling Tower (PU-17)

Fungsi : Memompa air dari Menara Air Pendingin (CT) ke unit proses



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.15 Hasil Perhitungan Pompa Water Cooling Tower (PU-17)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 995,68 kg/m3 62,1599 lbm/ft Laju alir massa(F) 51104,5824 kg/jam Jumlah unit 1 Viskositas ( ) 0,8007 cP 0,0005 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 0,0143 m3/s 0,5037 ft3/s Spesifikasi Pipa


Do 0,4560 ft 5,4726 in Schedule number 80 Ukuran nominal 6,0000 in 0,5000 ft Diameter dalam (Di) 5,7610 in 0,4801 ft Diameter luar (Do) 6,6250 in 0,5521 ft Luas permukaan 0,1810 ft2 Kecepatan linear (v) 2,7827 ft/s Nre 154276,9609 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0001 Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,1203 ft lbf/lbm 1 elbow 90 L/D 0,0903 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0662 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,1203 ft lbf/lbm pipa lurus 30 ft 2,4064 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 2,8035 ft lbf/lbm delta Z 30 ft Ws 32,8035 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 41,0044 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 2,3333 Hp Pemilihan Pompa 2 1/2 Hp

LD.33. Pompa Tangki Bahan Bakar I (PU-13)

Fungsi : Memompa solar dari Tangki Bahan Bakar (TB) ke

Ketel Uap (KU).



Jumlah : 1 unit




Tabel LD.16 Hasil Perhitungan Pompa Tangki Bahan Bakar I (PU-13)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 890,0712 kg/m3 79,4104 lbm/ft Laju alir Volume (Q) 75,7880 L/jam Jumlah unit 2 Viskositas ( ) 1,1 Cp 7,392E-04 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 2,11E-05 m3/s 7,43E-04 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,0239 ft 0,28706 in Schedule number 40 Ukuran nominal 0,5 in 0,0417 ft Diameter dalam (Di) 0,6220 in 0,0518 ft Diameter luar (Do) 0,8400 in 0,0700 ft Luas permukaan 0,00211 ft2 Kecepatan linear (v) 0,3523 ft/s Nre 1372,9283 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0009 Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,0019 ft lbf/lbm 2 elbow 90 L/D 0,0029 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0011 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0019 ft lbf/lbm pipa lurus 30 ft 0,2382 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 0,2460 ft lbf/lbm delta Z 20 ft Ws 30,2460 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8 P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 37,8075 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,0032 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp


LD.34. Pompa Tangki Bahan Bakar II (PU-14)

Fungsi : Memompa solar dari Tangki Bahan Bakar (TB) ke

Generator



Jumlah : 1 unit



Tabel LD.17 Hasil Perhitungan Pompa Tangki Bahan Bakar II (PU-14)

Suhu (T) 30 0C Densitas ( ) 890,0712 kg/m3 79,4104 lbm/ft Laju alir Volume (Q) 27,1054 L/jam Jumlah unit 2 Viskositas ( ) 1,1 Cp 7,392E-04 lbm/ft,s Laju alir volume (Q) 7,53E-06 m3/s 2,66E-04 ft3/s Spesifikasi Pipa Do 0,0151 ft 0,180732952 in Schedule number 80,0000 Ukuran nominal 0,2500 in 0,0208 ft Diameter dalam (Di) 0,3020 in 0,0252 ft Diameter luar (Do) 0,5400 in 0,0450 ft Luas permukaan 0,0005 ft2 Kecepatan linear (v) 0,5318 ft/s Nre 1006,0812 Dari geankoplis Pipa comercial steel ) ( 0,000046 Relative roughness ( /Di) 0,0018 Friction factor (f) 0,08 Gravitasi (gc) 32,174 ft/s2 Perhitungan ekivalensi 1 check valve fully L/D 0,0044 ft lbf/lbm 1 elbow 90 L/D 0,0088 ft lbf/lbm Sharp edge entrance 0,0024 ft,lbf/lbm sharp edge exit L/D 0,0044 ft lbf/lbm pipa lurus 30 ft 1,1176 ft lbf/lbm Total ekivalensi pipa (∑ F) 1,1376 ft lbf/lbm delta Z 20 ft Ws 21,1376 ft lbf/lbm Perhitungan daya pompa Efisiensi 0,8


P1 1 atm P2 1 atm Beda tekanan 0 Kerja pompa (Wp) 26,4220 ft,lbf/lbm Daya pompa, P 0,0008 Hp Pemilihan Pompa 1/20 Hp

LD.35. Tangki Bahan Bakar (TB)

Fungsi : Tempat penyimpanan bahan bakar

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal.

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C.

Kondisi operasi:

Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm

Laju Volume Solar = 102,8934 L/jam (Perhitungan BAB VII)

Densitas Solar = 890,0712 kg/m3= 55,56 lbm/ft3 (Perry, 1997)



Jumlah = 2 unit

Perhitungan

Desain Tangki

a. Volume tangki

Volume air, 3

a

102,8934L/jam×7 hari × 24 jam/hari1000 L/mV =

2 unit = 8,6430 m3


b. Diameter tangki


2

3 2

3 3

1V πD H41 310,3717 m πD D4 2310,3717 m πD8

=

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

=


LD-56

Maka, D = 2,07 m

H = 3,10 m



Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = ×41 2,07 = 0,52 m

Tinggi tangki total = 3,10 + 2(0,52) = 4,13 m

d. Tebal shell dan tutup tangki


3

8,6430 m 3,10 m10,3717 m

× = 2,5815 m

Phidro = ρ × g × h

= 890,0712 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,5815 m

= 22,5177 kPa


PT = 22,5177 kPa + 101,325 kPa = 123,8427 kPa







Tebal shell tangki:

PDt n C2SE 1,2P

(130,0348 kPa) (2,07 m) (10 0,0032)2 (94458,21 kPa) (0,8) 1,2 (130,0348 kPa)0,04409 m 1,7358 in

= +−

×= +

× × − ×= =

×

Tebal shell standar yang digunakan = 1 3/4 in (Walas, 1988)


1 3/4 in.


LAMPIRAN E

PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan asam benzoat ini digunakan

asumsi sebagai berikut:

1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

2. Kapasitas maksimum adalah 6.000 ton/tahun.

3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-

equipment delivered (Timmerhaus et al, 2004).

4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah :

US$ 1 = Rp 8.523,- (www.bi.go.id, 05 Mei 2011)

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 = 24.580 m2

Biaya tanah pada lokasi pabrik di Kabupaten Bangkalan, Jawa Timur

berkisar Rp 1.100.000,- /m2. (www.kompas.com, 2011)

Harga tanah seluruhnya= 24.580 m2 × Rp 1.100.000/m2 = Rp 27.038.000.000 ,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5%

Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 27.038.000.000 = Rp 1.351.900.000,-

Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp 28.389.900.000,-

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya

No Nama Bangunan Luas (m2)Harga

(Rp/m2) Jumlah

(Rp) 1 Pos keamanan 50 1.000.000 50.000.0002 Parkir 350 750.000 262.500.0003 Taman 400 250.000 100.000.0004 Areal bahan baku 500 1.250.000 625.000.0005 Ruang kontrol 150 1.250.000 187.500.0006 Areal proses 6500 1.750.000 11.375.000.0007 Areal produk 1000 1.250.000 1.250.000.0008 Perkantoran 500 1.250.000 625.000.000


http://www.kompas.com/

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ................. (lanjutan)

No Nama Bangunan Luas (m2)Harga

(Rp/m2) Jumlah

(Rp) 9 Laboratorium 800 1.250.000 1.000.000.00010 Poliklinik 350 1.250.000 437.500.00011 Kantin 200 500.000 100.000.00012 Tempat ibadah 80 1.250.000 100.000.00013 Gudang peralatan 500 1.250.000 625.000.00014 Bengkel 700 1.250.000 875.000.00015 Unit pemadam kebakaran 300 1.250.000 375.000.00016 Unit pengolahan air 1500 1.250.000 1.875.000.00017 Unit pembangkit listrik 500 1.250.000 625.000.00018 Unit pengolahan limbah 900 1.250.000 1.125.000.00019 Areal perluasan *) 2000 200.000 400.000.00020 Jalan *) 1000 500.000 500.000.00021 Perumahan Karyawan 4500 1.250.000 5.625.000.00022 Perpustakaan 300 1.000.000 300.000.00023 Area antara bangunan dan lainnya 1500 500.000 750.000.000 TOTAL 24580 29.187.500.000

Harga bangunan saja = Rp 27.175.000.000,-

Harga sarana = Rp 2.012.500.000,-

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 29.187.500.000,-

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

IXXCC

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2011

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1 = kapasitas alat yang tersedia

X2 = kapasitas alat yang diinginkan

Ix = indeks harga pada tahun 2011

Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia

m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)


Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2011 digunakan metode regresi

koefisien korelasi:

[ ]( )( ) ( )( )2

i2

i2

i2

i

iiii

ΣYΣYnΣXΣXn

ΣYΣXYΣXnr

−⋅×−⋅

⋅−⋅⋅= (Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift

No. Tahun

(Xi) Indeks

(Yi) Xi.Yi Xi² Yi²

1 1987 814 1617418 3948169 6625962 1988 852 1693776 3952144 7259043 1989 895 1780155 3956121 8010254 1990 915,1 1821049 3960100 837408,015 1991 930,6 1852824,6 3964081 866016,366 1992 943,1 1878655,2 3968064 889437,617 1993 964,2 1921650,6 3972049 929681,648 1994 993,4 1980839,6 3976036 986843,569 1995 1027,5 2049862,5 3980025 1055756,2510 1996 1039,1 2074043,6 3984016 1079728,8111 1997 1056,8 2110429,6 3988009 1116826,2412 1998 1061,9 2121676,2 3992004 1127631,6113 1999 1068,3 2135531,7 3996001 1141264,8914 2000 1089 2178000 4000000 118592115 2001 1093,9 2188893.9 4004001 1196617,2116 2002 1102,5 2207205 4008004 1215506,25

Total 31912 15846,4 31612010,5 63648824 15818164,44Sumber: Tabel 6-2, Timmerhaus et al, 2004 Data : n = 16 ∑Xi = 31912 ∑Yi = 15846,4

∑XiYi = 31612010,5 ∑Xi² = 63648824 ∑Yi² = 15818164,44

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE.2, maka diperoleh harga

koefisien korelasi:

r = (16) . (31612010,5) – (31912)(15846,4) [(16). (63648824) – (31912)²] x [(16)( 15818164,44) – (15846,4)² ]½

≈ 0,9808 = 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 (2011)

X = variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi

Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery, 1992)

( ) (( ) ( )

)2

i2

i

iiii

ΣXΣXnΣYΣXYΣXn

b−⋅

⋅−⋅=

a 22

2

Xi)(Xin.Xi.YiXi.XiYi.

Σ−ΣΣΣ−ΣΣ

=

Maka :

b = 16 .( 31612010,5) – (31912)(15846,4) 16. (63648824) – (31912)²

= 18,7226

a = (15846,4)( 63648824) – (31912)(31612010,5) 16. (63648824) – (31912)²

= -36351,9196

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:

Y = a + b ⋅ X

Y = 18,7226X – 36351,9196

Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2011 adalah:

Y = 18,7226 (2011) – 36351,9196

Y = 1299,32

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 Toluena (TK-102)

Kapasitas tangki , X2 = 133,233 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.

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki

Pelarutan.(Peters et.al., 2004)

Indeks harga tahun 2011 (Ix) adalah 1318,05. Maka estimasi harga tangki untuk (X2)

146,5563 m3 adalah :

Cx = US$ 6700 × 0,49133,2330

1× 1299,32

1103

Cx = US$ 86.751,-

Cx = Rp 739.382.073,-/unit


b. Kolom Distilasi I (T-201)

Pada proses, kolom distilasi yang dipergunakan berukuran diameter 0,3197

m, dengan tinggi kolom 3,200 m dengan banyaknya tray dalam kolom sebanyak 8

buah. Dari Gambar LE.2, didapat bahwa untuk spesifikasi tersebut didapat harga

peralatan pada tahun 2002 (Iy= 1103) adalah US$ 15.600,-. Maka harga pada tahun

2011 adalah :

Gambar LE.2 Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi. Harga Tidak Termasuk Trays,

Packing, atau Sambungan. (Peters et.al., 2004)

Cx,kolom = US$ 15.600 × 1299,321103

Cx = US$ 18.377,-

Cx,kolom = Rp 156.624.221,-/unit

Harga tiap sieve tray adalah US$ 500,- untuk kolom berdiameter 1 m. Maka untuk

tray sebanyak 8 piring dengan diameter 0,3197 m diperoleh:


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)

Cx,tray = 8 x US$ 500 x 0,860,3197

1× 1299,32

1103 × (Rp 8.523)/(US$ 1)

Cx,tray = Rp 24.226.453,-

Jadi total harga keseluruhan unit distilasi (T-201) adalah

= Rp 156.624.221,- + Rp 24.226.453,-

= Rp 180.850.675,52,-

Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat

pada Tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel E.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: - 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 TK-101 8 I 2.006.181.977 13.430.451.930 2 TK-102 8 I 774.731.710 5.915.056.583 3 TK-202 2 I 190.936.214 381.872.428 4 TK-203 2 I 271.685.435 543.370.870 5 C-101 1 I 432.922.038 432.922.038 6 C-102 1 I 26.156.397 26.156.397 7 C-103 1 I 1.042.169.782 1.042.169.782 8 E-101 1 I 18.222.660 18.222.660 9 E-102 1 I 13.737.907 13.737.907 10 E-103 1 I 17.135.117 17.135.117 11 E-104 1 I 32.312.727 32.312.727 12 E-105 1 I 20.366.897 20.366.897 13 E-106 1 I 19.839.900 19.839.900 14 M-101 1 I 320.967.168 320.967.168 15 M-102 1 I 358.856.557 358.856.557 16 R-101 1 I 652.952.350 652.952.350 17 D-201 1 I 2.792.190.870 2.792.190.870 18 V-101 1 I 196.508.131 196.508.131 19 E-110 1 I 356.935.351 356.935.351 20 E-201 1 I 54.260.422 54.260.422 21 E-202 1 I 34.040.929 34.040.929 22 E-203 1 I 47.291.382 47.291.382 23 E-204 1 I 37.239.319 37.239.319 24 E-205 1 I 15.218.922 15.218.922 25 E-206 1 I 16.243.503 16.243.503


Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ..........................................(Lanjutan) No. Kode Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 26 E-207 1 I 36.992.791 36.992.791 27 E-208 1 I 58.677.774 58.677.774 28 T-201 1 I 128.928.434 128.928.434 29 Tray 8 I 1.882.708 15.061.665 30 V-201 1 I 51.483.563 51.483.563 31 RB-201 1 I 37.457.171 37.457.171 32 T-202 1 I 205.923.984 205.923.984 33 Tray 17 I 2.689.499 45.721.478 34 V-202 1 I 27.278.688 27.278.688 35 RB-202 1 I 30.239.736 30.239.736 36 CR-201 1 I 76.109.793 76.109.793 37 DE-201 1 I 30.445.817 30.445.817 38 J-101 1 NI 26.058.391 26.058.391 39 J-102 1 NI 26.090.961 26.090.961 40 J-103 1 NI 25.881.578 25.881.578 41 J-104 1 NI 12.108.103 12.108.103 42 J-105 1 NI 15.946.620 15.946.620 43 J-201 1 NI 25.799.927 25.799.927 44 J-202 1 NI 24.627.392 24.627.392 45 J-203 1 NI 11.670.052 11.670.052 46 J-204 1 NI 24.904.837 24.904.837 47 J-205 1 NI 16.801.770 16.801.770 48 J-206 1 NI 21.751.167 21.751.167 49 J-207 1 NI 22.987.166 22.987.166 50 J-208 1 NI 16.768.070 16.768.070 51 J-209 1 NI 14.836.619 14.836.619 52 J-210 1 NI 11.660.433 11.660.433 53 J-211 1 NI 14.717.580 14.717.580 54 C-201 1 I 216.434.321 216.434.321 55 C-202 1 I 216.250.791 216.250.791

Harga Total Rp 28.265.936.812,-Import Rp 27.953.326.148,-

Non import Rp 312.610.664,-


Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas

No. Kode Alat

Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp)

1 SC 1 NI 103.178.030 103.178.0302 BS 1 NI 60.996.815 60.996.8153 CL 1 I 204.649.354 204.649.3544 SF 1 I 156.465.959 156.465.9595 TU-01 1 I 130.958.139 130.958.1396 TU-02 1 I 76.301.807 76.301.8077 TU-03 1 I 107.161.682 107.161.6828 CT 1 I 157.929.417 157.929.4179 DE 1 I 189.523.942 189.523.94210 KU 3 I 2.051.582.100 6.154.746.30011 CE 1 I 6.786.230 6.786.23012 AE 1 I 6.786.230 6.786.23013 TB 2 I 211.048.482 422.096.96514 TP-01 1 I 50.289.220 50.289.22015 TP-02 1 I 20.884.964 20.884.96416 TP-03 1 I 11.376.303 11.376.30317 TP-04 1 I 31.594.568 31.594.56818 TP-05 1 I 9.056.079 9.056.07919 PU-01 1 NI 5.817.606 5.817.60620 PU-02 1 NI 5.820.238 5.820.23821 PU-03 1 NI 2.683.655 2.683.65522 PU-04 1 NI 2.209.275 2.209.27523 PU-05 1 NI 5.872.384 5.872.38424 PU-06 1 NI 5.872.384 5.872.38425 PU-07 1 NI 2.402.726 2.402.72626 PU-08 1 NI 1.496.683 1.496.68327 PU-09 1 NI 1.742.061 1.742.06128 PU-10 1 NI 2.402.726 2.402.72629 PU-11 1 NI 2.402.726 2.402.72630 PU-12 1 NI 3.020.259 3.020.25931 PU-13 1 NI 1.437.863 1.437.86332 PU-14 1 NI 1.023.403 1.023.40333 PU-15 1 NI 1.180.707 1.180.707


Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas ..........................................(Lanjutan) 34 PU-16 1 NI 3.207.554 3.207.55435 PU-17 1 NI 12.358.485 12.358.48536 GE 2 NI 125.000.000 250.000.000

Harga Total Rp 8.211.732.741,- Import Rp 7.736.607.158,-

Non import Rp 475.125.583,-Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan non impor.

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah:

= 1,43 x ( Rp. 27.953.326.148,- + Rp. 7.736.607.158,- )

+ 1,21 x ( Rp. 312.610.664,- + Rp. 475.125.583,- )

= Rp. 51.989.765.487,-

Biaya pemasangan diperkirakan 39 % dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004).

Biaya pemasangan = 0,39 × Rp 51.989.765.487,-

= Rp. 20.276.008.540,- 1.1.3 Harga peralatan + biaya pemasangan (C) :

= Rp 51.989.765.487,- + Rp 20.276.008.540,-

= Rp 72.265.774.027,-

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 26% dari total harga

peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,26 × Rp. 51.989.765.487,-

= Rp. 13.517.339.027,-

1.1.5 Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 60% dari total harga peralatan


Biaya perpipaan (E) = 0,6 × 51.989.765.487,-

= Rp. 31.193.859.292,-


1.1.6 Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 20% dari total harga peralatan


Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 × 51.989.765.487,-

= Rp 10.397.953.097,-

1.1.7 Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 20% dari total harga peralatan


Biaya insulasi (G) = 0,2 × 51.989.765.487,-

= Rp 10.397.953.097,-

1.1.8 Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 3% dari total harga peralatan


Biaya inventaris kantor (H) = 0,03 × 51.989.765.487,-

= Rp 1.559.692.965,-

1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2% dari total

harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I )

= 0,02 × 51.989.765.487,-

= Rp. 1.039.795.310,-


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 Dewan Komisaris 2 BMW X6 xDrive 50i 2.058.000.000 4.116.000.000 2 General Manager 1 Toyota Alphard 3,5 V A/T 1.034.000.000 1.034.000.000 3 Manajer 4 Toyota Fortuner 2.7 V A/T 479.300.000 1.917.200.000 4 Kepala Seksi 16 Honda CR-V 2.0 i-VTEC 359.000.000 5.744.000.000 5 Bus karyawan 2 Bus Mercedes Benz 620.000.000 1.240.000.000 6 Motor Karyawan 105 Honda Supra X125 R 13.600.000 1.428.000.000 7 Truk 5 FUSO 320 PD 6x4 618.000.000 3.090.000.000 8 Bulldozer 2 Komatsu 705 445.000.000 890.000.000 9 Mobil Patroli 3 Isuzu Panther Pick Up 136.000.000 408.000.000 10 Mobil pemasaran 3 Minibus L-300 191.500.000 574.500.000

11 Mobil pemadam kebakaran

2 Mercedes Benz 950.000.000 1.900.000.000

12 Excavator 2 Komatsu 605 615.000.000 1.230.000.000 Total Rp 23.571.700.000

(sumber: www.oto.co.id, 2011)

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J

= Rp 221.521.466.816,-

1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

1.2.1 Biaya Pra Investasi

Diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya Pra Investasi (K) = 0,07 × Rp 51.989.765.487,-

= Rp. 3.639.283.584,-

1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi


Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 × Rp 51.989.765.487,-

= Rp. 15.596.929.646,-


http://www.oto.co.id/

1.2.3 Biaya Legalitas


Biaya Legalitas (M) = 0,04 × Rp 51.989.765.487,-

= Rp. 2.079.590.619,-

1.2.4 Biaya Kontraktor


Biaya Kontraktor (N) = 0,19 × Rp 51.989.765.487,-

= Rp. 9.878.055.443,-

1.2.5 Biaya Tak Terduga

Diperkirakan 37% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) .

Biaya Tak Terduga (O) = 0,37 × Rp 51.989.765.487,-

= Rp. 19.236.213.230,-

Total MITTL = K + L + M + N+O

= Rp. 50.430.072.523,-

Total MIT = MITL + MITTL

= Rp. 221.521.466.816,- + 50.430.072.523,-

= Rp. 271.951.539.339,-

2 Modal Kerja

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 1 bulan (= 30 hari). 2.1 Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku proses

1. Toluena (C7H8)

Kebutuhan = 1.069,565 kg/jam = 1.246,58 L/jam

Harga C7H8 = Rp 210.052/ L (www.merck-chemical.com, 2011)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hr × 1.246,58 L/jam × Rp 210.052,- / L

= Rp 2.073.830.242.105,-

2. Oksigen (O2)

Kebutuhan = 516,4640 kg/jam


http://www.merck-chemical.com/

Harga = Rp. 34.759,-/ kg (www.lookchem.com, 2011)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 742,9120 kg/jam x Rp. 34.759,-/ kg

= Rp 142.178.035.634,-

3. Katalis (Mangan Asetat)

Kebutuhan = 24,600 kg/ jam

Harga = US$ 70 /kg = Rp. 600.296,-/kg (ICIS Pricing, 2011)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari x 24,600 kg/ jam x Rp 154.880,-/kg

= Rp 4.873.202.928,-

2.1.2 Persediaan bahan baku utilitas

1. Alum, Al2(SO4)3


Harga = Rp 1.000 ,-/kg (www.indonetwork.co.id,2011)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 0,2614 kg/jam × Rp 1.000,- /kg

= Rp 2.070.062,-

2. Soda abu, Na2CO3


Harga = Rp 6.000,-/kg (P.T Noah Funtastic Pools, 2009)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 0,1411 kg/jam × Rp 6.000,-/kg

= Rp 6.707.001,-

3. Kaporit


Harga = Rp 17.000,-/kg (P.T Noah Funtastic Pools, 2009)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 0,0025 kg/jam × Rp 17.000,-/kg

= Rp 333.883,-

4. H2SO4

Kebutuhan = 0,0042 kg/jam = 0,0105 L/jam

Harga = Rp 35.500-/L (PT. Bratachem, 2009)

Harga total = 330 hari × 24 jam x 0,0042 L/jam × Rp 35.500-/L

= Rp 648.724,-


http://www.lookchem.com/

5. NaOH


Harga = Rp 3250,-/kg (PT. Bratachem 2009)

Harga total = 330 hari × 24 jam × 0,0096 kg/jam × Rp 3250,-/kg

= Rp 246.918,-

6. Solar

Kebutuhan = 102,8934 L/jam

Harga solar untuk industri = Rp.6.860,-/liter (PT.Pertamina, 2011)

Harga total = 330 hari × 24 jam/hari × 102,8934 L/jam × Rp. 6.860,-/liter

= Rp 5.590.321.793,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun

(330 hari) adalah = Rp 2.226.481.809.048,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 bulan

(30 hari) adalah = Rp 2.226.481.809.048,-/12 = Rp. 185.540.150.754,-

2.2 Kas

2.2.1 Gaji Pegawai

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai No Jabatan Jumlah Gaji/orang (Rp) Total Gaji (Rp)

1 Dewan Komisaris 2 15.000.000 30.000.0002 General Manager 1 25.000.000 25.000.0003 Staf Ahli 2 12.000.000 24.000.0004 Sekretaris 2 4.500.000 9.000.0005 Manajer Produksi 1 12.000.000 12.000.0006 Manajer Teknik 1 12.000.000 12.000.0007 Manajer Umum dan Keuangan 1 12.000.000 12.000.0008 Manajer Pembelian dan Pemasaran 1 12.000.000 12.000.0009 Kepala Seksi Proses 1 8.000.000 8.000.00010 Kepala Seksi Laboratorium QC 1 8.000.000 8.000.00011 Kepala Seksi Laboratorium QA 1 8.000.000 8.000.00012 Kepala Seksi R&D 1 8.000.000 8.000.00013 Kepala Seksi Utilitas 1 8.000.000 8.000.00014 Kepala Seksi Mesin 1 8.000.000 8.000.000


15 Kepala Seksi Listrik 1 8.000.000 8.000.00016 Kepala Seksi Instrumentasi 1 8.000.000 8.000.00017 Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 8.000.000 8.000.00018 Kepala Seksi Keuangan 1 8.000.000 8.000.00019 Kepala Seksi Administrasi 1 8.000.000 8.000.00020 Kepala Seksi Personalia 1 8.000.000 8.000.00021 Kepala Seksi Humas 1 8.000.000 8.000.00022 Kepala Seksi Keamanan 1 8.000.000 8.000.00023 Kepala Seksi Pembelian 1 8.000.000 8.000.00024 Kepala Seksi Penjualan 1 8.000.000 8.000.00025 Karyawan Produksi 50 2.500.000 125.000.00026 Karyawan Teknik 20 2.500.000 50.000.00025 Karyawan Umum dan Keuangan 20 2.500.000 50.000.000

26 Karyawan Pembelian dan Pemasaran

15 2.500.000 37.500.000

27 Dokter 1 2.500.000 2.500.00028 Perawat 2 2.500.000 5.000.00029 Petugas Keamanan 8 1.700.000 13.600.00030 Petugas Kebersihan 5 1.300.000 6.500.00031 Supir 2 1.300.000 2.600.000

Total 150 556.700.000

Diperkirakan seluruh karyawan bekerja lembur, dimana gaji lembur dihitung

dengan rumus: 1/173 x gaji per bulan, dimana untuk 1 jam pertama dibayar 1,5 kali

gaji perjam dan jam berikutnya 2 kali dari gaji satu jam. (Kepmen, 2003)

Diperkirakan dalam 1 tahun 12 hari libur dengan 8 jam kerja untuk tiap

harinya, artinya dalam satu bulan memiliki 1 hari libur yang dimanfaatkan sebagai

lembur, maka:

Gaji lembur untuk 8 jam kerja yaitu:

1 jam pertama = 1,5 x 1 x 1/173 x Rp. 556.700.000 = Rp. 4.826.879,-

7 jam berikutnya = 2 x 7 x 1/173 x Rp. 556.700.000 = Rp. 45.050.867,-

Total gaji lembur dalam 1 bulan = Rp 49.877.746,-

Jadi, gaji pegawai selama 1 bulan beserta lembur = Rp 49.877.746,- + Rp 571.500.000

= Rp 606.577.746,-

Total gaji pegawai selama 1 tahun beserta lembur = Rp 7.278.932.948,-


2.2.2 Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 7.278.932.948,-

= Rp 1.455.786.590,-

2.2.3. Biaya Pemasaran

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 7.278.932.948,-

= Rp 1.455.786.590,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Gaji Pegawai Rp 7.278.932.948,- 2. Administrasi Umum Rp 1.455.786.590,- 3. Pemasaran Rp 1.455.786.590,-

Total Rp 10.190.506.127,- Biaya kas untuk 1 bulan = Rp 10.190.506.127,-/12 = Rp 849.208.844,-

2.3 Biaya Start – Up

Diperkirakan 8 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).

= 0,08 × Rp 271.951.539.339,-

= Rp 21.756.123.147,- 2.4 Piutang Dagang

HPT12IPPD ×=

dimana: PD = piutang dagang

IP = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan

Penjualan :

1. Asam Benzoat

Harga jual Asam Benzoat = US$ 43,02/ kg (www.ICISpricing.com,2011)

Maka Harga Asam Benzoat = Rp 366.489,- /kg

Produksi Asam Benzoat = 757,5760 kg/jam

Hasil penjualan Asam Benzoat tahunan

= 757,5760 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 366.489,- /kg

= Rp 2.199.747.798.119,-


2. Benzaldehide

Harga jual Benzaldehide = US$ 32,29/ kg (www.ICISpricing.com,2011)

Maka Harga Benzaldehide = Rp 263.357,- /kg

Produksi Benzaldehide = 125,2300 kg/jam

Hasil penjualan Benzaldehide tahunan


= Rp 261.202.786.212,-

3. Benzil Alkohol

Harga jual Benzil Alkohol = US$ 38,90 / kg (www.merck-chemical.com, 2011)

Maka Harga Benzil Alkohol = Rp 331.545,- /kg

Produksi Benzil Alkohol = 251,2900 kg/jam

Hasil penjualan Benzil Alkohol tahunan


= Rp 659.845.831.891,-

Piutang Dagang = 121× Rp 3.120.796.416.222,-

= Rp 260.066.368.019,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja

No. Jenis Biaya Jumlah

1. Bahan Baku Proses dan Utilitas Rp 2.226.481.809.048,- 2. Kas Rp 10.190.506.127,- 3. Start Up Rp 21.756.123.147,- 4. Piutang Dagang Rp 260.066.368.019,-

Total Rp 2.518.494.806.340,-

Total Modal Kerja 1 bulan = Rp. 2.518.494.806.340,-/12 = Rp. 468.211.850.763,-

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 271.951.539.339,- + Rp. 468.211.850.763,-

= Rp 740.163.390.102,-


http://www.merck-chemical.com/

Modal ini berasal dari:

- Modal sendiri = 60 % dari total modal investasi

= 0,6 × Rp 740.163.390.102,-

= Rp 444.098.034.061,-

- Pinjaman dari Bank = 40 % dari total modal investasi

= 0,4 × Rp 740.163.390.102,-

= Rp 296.065.356.041,-

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 606.577.746,-

= Rp 8.492.088.439,-

3.1.2 Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 13,5 % dari total pinjaman (Bank Mandiri,

2011).

Bunga bank (Q) = 0,135 × Rp 296.065.356.041,-

= Rp 39.968.823.066,-

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 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 berdasarkan tarif (%) penyusutan untuk setiap kelompok harta

berwujud sesuai dengan umur peralatan.

%D xP=

dimana: D = Depresiasi per tahun

P = Harga peralatan

% = Tarif penyusutan

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000

Komponen Biaya (Rp) Umur

(tahun) Depresiasi (Rp)

Bangunan 29.187.500.000 20 1.459.375.000Peralatan proses dan utilitas 72.265.774.027 17 4.516.610.877Instrumentrasi dan pengendalian proses 13.517.339.027 5 1.689.667.378Perpipaan 31.193.859.292 5 3.899.232.412Instalasi listrik 10.397.953.097 5 1.299.744.137Insulasi 10.397.953.097 5 1.299.744.137Inventaris kantor 1.559.692.965 4 389.923.241Perlengkapan keamanan dan kebakaran 1.039.795.310 5 129.974.414Sarana transportasi 23.571.700.000 10 2.946.462.500

TOTAL 17.630.734.096

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 50.430.072.523,-

= Rp 12.607.518.131,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R)

= Rp 17.630.734.096 + Rp 12.607.518.131,-

= Rp 30.238.252.227,-

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 72.265.774.027,-

= Rp 7.226.577.403,-

2. Perawatan bangunan

Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan bangunan = 0,1 × Rp 29.187.500.000,-

= Rp 2.918.750.000,-

3. Perawatan kendaraan

Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan kendaraan = 0,1 × Rp 23.571.700.000,-

= Rp 2.357.170.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol

Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat control. (Timmerhaus et

al, 2004).


Perawatan instrumen = 0,1 × Rp. 13.517.339.027,-

= Rp 1.351.733.903,-

5. Perawatan perpipaan

Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan perpipaan = 0,1 × Rp. 31.193.859.292,-

= Rp 3.119.385.929,-

6. Perawatan instalasi listrik

Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan listrik = 0.1 × Rp 10.397.953.097,-

= Rp 1.039.795.310,-

7. Perawatan insulasi

Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan insulasi = 0.1 × Rp 10.397.953.097,-

= Rp 1.039.795.310,-

8. Perawatan inventaris kantor

Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 1.559.692.965,-

= Rp 155.969.296,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran

Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004).

Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 × Rp 1.039.795.310,-

= Rp 103.979.531,-

Total biaya perawatan (S) = Rp 19.313.156.682,-

3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap.

Plant Overhead Cost (T) = 0,2 x Rp 271.951.539.339,-

= Rp 54.390.307.868,-

3.1.6 Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = Rp. 1.455.786.590,-


3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 1 tahun = Rp 1.455.786.590,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga :

Biaya distribusi = 0,5 x Rp 1.455.786.590 = Rp 727.893.295,-

Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 2.183.679.884,-

3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004).

Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp 54.390.307.868,-

= Rp 2.719.515.393,-

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 271.951.539.339,-

= Rp 2.719.515.393,-

3.1.10 Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik.

Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap

langsung. (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2009).

= 0,0031 × Rp 271.951.539.339,-

= Rp 686.716.547,-

2. Biaya asuransi karyawan.

Biaya asuransi karyawan adalah 4,24% dari gaji (PT. Jamsostek, 2007).

Maka biaya asuransi karyawan = 0,0424 x Rp 7.278.932.948,-

= Rp 308.626.757,-

Total biaya asuransi (Y) = Rp 995.343.304,-


3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada

Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea

Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan

(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).

Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU

No.20/00).

Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp.

30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).

Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak

dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Asam Benzoat

Nilai Perolehan Objek Pajak

• Tanah Rp 27.038.000.000,-

• Bangunan Rp 27.175.000.000,-

Total NJOP Rp 54.213.000.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. 30.000.000,- )

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 54.243.000.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) (Z) Rp 2.712.150.000,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y +Z

= Rp 165.188.618.845,-


3.2 Biaya Variabel

3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 330 hari adalah

Rp 2.226.481.809.048,-

3.2.2 Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan

Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku

Biaya variabel Perawatan dan Penanganan Lingkungan:

= 0,01 × Rp 2.226.481.809.048,-

= Rp 22.264.818.090,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku

Biaya Pemasaran dan Distribusi = 0,1 × Rp 2.226.481.809.048,-

= Rp 222.648.180.905,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 244.912.998.995,-

3.2.3 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan

= 0,05 × Rp 244.912.998.995,-

= Rp 12.245.649.950,-

Total biaya variabel = Rp 2.483.640.457.993,-

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 165.188.618.845,- + Rp 2.483.640.457.993,-

= Rp 2.648.829.076.838,-

4. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

= Rp 3.120.796.416.222,- − Rp 2.648.829.076.838,-

= Rp 471.967.339.384,-


Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan

= 0,005 x Rp 471.967.339.384,-

= Rp 2.359.836.697,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00

Pasal 6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 471.967.339.384,- − Rp 2.359.836.697,-

= Rp 469.607.502.687,-

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 %.

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% × (Rp 196.589.854.331,- – Rp 100.000.000) = Rp 140.852.250.806,-

Total PPh = Rp 140.864.750.806,-

Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp 469.607.502.687,- – Rp 140.864.750.806,-

= Rp 328.742.751.881,-

5 Analisa Aspek Ekonomi

5.1 Profit Margin (PM)

PM = penjualantotal

pajaksebelumLaba× 100 %


PM = Rp 469.607.502.687,- x 100% Rp 3.120.796.416.222,-

= 15,05 %

5.2 Break Even Point (BEP)

BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal

TetapBiaya−

× 100 %

BEP = Rp 165.188.618.845,- x 100% Rp 3.120.796.416.222,- - Rp 2.483.640.457.993,-

= 40,29 %

Kapasitas produksi pada titik BEP = 40,29 % × 6.000 ton/tahun

= 2.417,40 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 40,29 % x Rp 3.120.796.416.222,-

= Rp 1.257.368.876.096,-

5.3 Return on Investment (ROI)

ROI = investasi modal Total

pajak setelah Laba× 100 %

ROI = Rp 328.742.751.881,- x 100% Rp 740.163.390.102,-

= 44,41 %

5.4 Pay Out Time (POT)

POT = 1 x 1 tahun0,4441

POT = 2,25 tahun

5.5 Return on Network (RON)

RON = sendiriModal

pajaksetelahLaba× 100 %

RON = Rp 132.742.751.881,- x 100% Rp 469.512.925.569,-

RON = 29,31%


LE-29

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.

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 56,43%


Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Thn Laba Sebelum

Pajak (Rp) Pajak (Rp)

Laba Sesudah

Pajak (Rp)

Penyusutan

(Rp)

Net Cash Flow

(Rp)

P/F

pada i

=56%

PV pada i = 56%

P/F

pada i

=57%

PV pada i = 57%

0 - - - - -740.163.390.102) 1,0000 -740.163.390.102 1,000 -740.163.390.102

1 469.607.502.687 140.864.750.806 328.742.751.881 30.238.252.227 358.981.004.108 0,6410 230.116.028.274 0,637 228.650.321.088

2 516.568.252.956 154.952.975.887 361.615.277.069 30.238.252.227 391.853.529.296 0,4109 161.018.051.157 0,406 158.973.398.229

3 568.225.078.252 170.450.023.475 397.775.054.776 30.238.252.227 428.013.307.003 0,2634 112.741.413.745 0,258 110.600.811.703

4 625.047.586.077 187.496.775.823 437.550.810.254 30.238.252.227 467.789.062.480 0,1689 78.986.281.704 0,165 76.993.037.499

5 687.552.344.684 206.248.203.405 481.304.141.279 30.238.252.227 511.542.393.506 0,1082 55.367.974.911 0,105 53.626.983.554

6 756.307.579.153 226.874.773.746 529.432.805.407 30.238.252.227 559.671.057.633 0,0694 38.831.597.606 0,067 37.371.018.511

7 831.938.337.068 249.564.001.120 582.374.335.948 30.238.252.227 612.612.588.174 0,0445 27.246.688.591 0,043 26.054.836.351

8 915.132.170.775 274.522.151.232 640.610.019.542 30.238.252.227 670.848.271.769 0,0285 19.126.148.281 0,027 18.173.019.225

9 1.006.645.387.852 301.976.116.356 704.669.271.497 30.238.252.227 734.907.523.723 0,0183 13.431.091.519 0,017 12.680.483.751

10 1.107.309.926.638 332.175.477.991 775.134.448.646 30.238.252.227 805.372.700.873 0,0117 9.435.195.885 0,011 8.851.163.852

6.137.081.570 -8.188.316.340

IRR = 56% + Rp 6.137.081.570,- Rp 6.137.081.570,- (-Rp 8.188.316.340,-)−

× (57% - 56%)

= 56,43%


LE-31

Gambar LE.4 Kurva Break Even Point Pabrik Pembuatan Asam Benzoat


lampiran a perhitungan neraca massarepository.usu.ac.id/bitstream/123456789/28841/1/appendix.pdf ·...

Documents