neraca massa

III-144

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

LA.1 PERHITUNGAN NERACA MASSA

Basis perhitungan = 1 jam operasi

Satuan operasi = kg/jam

Waktu operasi per tahun = 330 hari

Kapasitas produksi = 25.000 ton/tahun

Bahan baku = Sorbitol (C6H14O6)

Asam Oleat (C18H34O2)

Asam p-Toluensulfonik

Kapasitas produksi sorbitan monooleat dalam 1 jam operasi :

= jam24

hari1

hari330

tahun1

ton1

kg101

tahun1

ton102 34

×××

××

= 2525,25 kg/jam

Komposisi produk yang diinginkan :

Kemurnian Produk : 99%

Sorbitan monooleat : kg/jam 99,2499kg/jam25,2525%99 =×

Impurities (zat-zat pengotor) yang terkandung dalam produk :

Air : kg/jam 75,24kg/jam25,2525%98,0 =×

Sorbitol : kg/jam 0,51 kg/jam25,2525%0,02 =×

Perhitungan neraca massa yang dilakukan adalah alur mundur.

LA-1

III-145

1. FILTER PRESS (H-330)

Filter press (H-330) digunakan untuk memisahkan karbon aktif dari

produk. Pemisahan ini dapat dilakukan karena karbon aktif sebagai padatan

tertahan diakibatkan molekul-molekul karbon aktif tidak dapat melewati saringan

di dalam filter press. Sedangkan produk yang berbentuk cairan dapat melewatinya

(Coulson dan Richardson, 2005).

sorbitan monooleat 19 21 asam p-toluensulfonik air asam p-toluensulfonik sorbitol sorbitol karbon aktif karbon aktif 20 sorbitan monooleat air sorbitol Neraca massa total

F19 = F21 + F20

Neraca massa komponen

Sorbitan monooleat

Sorbitan monooleat di dalam filter press (H-330), tidak mengalami

perubahan massa, sehingga massanya tetap. Adapun neraca massanya sebagai

berikut :

F19 sorbitan monooleat = F20 sorbitan monooleat

F19 sorbitan monooleat = 2499,99 kg/jam

Sorbitol

Untuk sorbitol, massanya mengalami perubahan. Hal ini disebabkan

sebagian massa sorbitol terserap oleh karbon aktif, dimana penyerapan yang

terjadi sebesar 65 % (Stockburger, 1981). Adapun neraca massanya sebagai

berikut :

F19 sorbitol = F21 sorbitol + F20 sorbitol

dimana, F20 sorbitol = 35 % x F19 sorbitol = 0,51 kg/jam

H-330

III-146

sehingga, F19 sorbitol = kg/jam 46,10,35

0,51

% 35

F20

sorbitol ==

maka, F21 sorbitol = 1,46 kg/jam – 0,51 kg/jam = 0,95 kg/jam

Asam p-toluensulfonik

Untuk asam p-toluensulfonik, neraca massanya mengalami perubahan. Hal

ini disebabkan asam p-toluensulfonik terserap seluruhnya oleh karbon aktif.

Penyerapan ini dapat terjadi karena molekul-molekul asam p-toluensulfonik yang

mudah terserap oleh karbon aktif akibar dai pengaruh pH asam p-toluensulfonik

yang rendah, dimana semakin rendah pH semakin besar penyerapan yang terjadi

(http://aryafatta.wordpress.com, 2010). Adapun neraca massanya sebagai berikut :

20

oniktoluensulf-p asam

21


19

oniktoluensulf-p asam FFF +=

dimana, F20 asam p-toluensulfonik = 0 kg/jam

sehingga didapat persamaan baru yaitu :

21


19

oniktoluensulf-p asam FF = ... (1)

Dengan mensubstitusikan nilai F19 asam p-toluensulfonik dari persamaan (2),

maka didapat :

kg/jam 0,58F21

oniktoluensulf-p asam =

Asam-asam lemak

Setelah dari tangki pencampur (M-310), asam-asam lemak mengalami perubahan

massa, dimana asam-asam lemak tersebut terserap sebanyak 98% oleh karbon

aktif. Hal ini disebabkan zat organik (asam-asam lemak) dapat terserap dengan

baik oleh karbon aktif (Kirk dan Othmer, 1998), sehingga neraca massanya

menjadi :

kg/jam 32,94100

98 F21

miristat asam ×= = 32,28 kg/jam

kg/jam 32,28 -kg/jam 32,94 F20

miristat asam = = 0,66 kg/jam

kg/jam 35,26100

98F21

palmitat asam ×= = 25,82 kg/jam

kg/jam 25,82- kg/jam 35,26F21

palmitat asam = = 0,53 kg/jam

III-147

kg/jam 19,77100

98F21

stearat asam ×= = 19,38 kg/jam

kg/jam 19,38 - kg/jam 19,77F20

stearat asam = = 0,39 kg/jam

kg/jam 183,52100

98F21

linoleat asam ×= = 179,85 kg/jam

kg/jam 179,85 - kg/jam 183,52F21

linoleat asam = = 3,67 kg/jam

Air

Untuk air, massanya tidak mengalami perubahan. Maka neraca massanya

sebagai berikut :

F19 air = F20 air

F20 air = 24,75 kg/jam

Karbon aktif

Karbon aktif di dalam filter press (H-330) berhasil dipisahkan dari produk

sebesar 100% dari jumlah karbon aktif yang masuk (Perry, 2008). Adapun jumlah

karbon aktif yang masuk sebanyak 10 % dari jumlah produk, sehingga neraca

massanya sebagai berikut :

F19 karbon aktif = F21 karbon aktif

Dimana, F19 karbon aktif = 10 % (2525,25 kg/jam) = 252,53 kg/jam

jadi, F19 karbon aktif = 50,51 kg/jam

2. TANGKI PENCAMPUR (M-310)

Tangki pencampur (M-310) digunakan untuk mencampurkan karbon aktif

dengan produk, yang terlebih dahulu didinginkan dengan cooler (E-242).

Pencampuran ini dilakukan untuk mendapatkan produk dengan warna kuning

terang (Stocburger, 1981).

Sorbitan monooleat Sorbitan monooleat Air 17 Air Sorbitol Sorbitol Asam p-toluensulfonik 19 Asam p-toluensulfonik Karbon aktif 18 Karbon aktif

M-310

III-148

Pada tangki pencampur (M-310) tidak terjadi perubahan massa, sehingga

neraca massa tetap.

Neraca massa total

F17 + F18 = F19


Sorbitan monooleat

kg/jam 99,2499FF 19

monooleatsorbitan

17

monooleatsorbitan ==

Sorbitol

kg/jam 46,1FF 19

sorbitol

17

sorbitol ==


19


17

oniktoluensulf-p asam FF = … (2)

Dari persamaan (3), didapat nilai F17 asam p-toluensulfonik adalah 0,58 kg/jam,

sehingga :

kg/jam 58,0F19


Asam-asam lemak

Di dalam tangki pencampur (M-310), asam-asam lemak tidak mengalami

perubahan massa, sehingga neraca massanya tetap :

kg/jam 32,94 F16

miristat asam =

kg/jam 35,26F16

palmitat asam =

kg/jam 19,77F16

stearat asam =

kg/jam 183,52F16

linoleat asam =

Air

kg/jam 75,24FF 19

air

17

air ==

III-149

Karbon aktif

kg/jam 50,51 FF 19

aktifkarbon

18

aktifkarbon ==

3. EVAPORATOR (V-240)

Evaporator (V-240) digunakan untuk mengurangi kandungan air di dalam

produk pada alur 14 dengan cara menguapkan air tersebut.

Sorbitan monooleat 14 15 Air Air Sorbitol Asam p-toluensulfonik

16 Sorbitan monooleat Air Sorbitol Asam p-toluensulfonik

Neraca massa total

F14 = F15 + F16


Sorbitan monooleat

Sorbitan monooleat di dalam evaporator tidak mengalami perubahan

massa, sehingga massanya tetap. Adapun neraca massanya :

kg/jam 99,2499FF 16

monooleatsorbitan

14


Sorbitol

Sorbitol di dalam evaporator tidak mengalami perubahan massa, sehingga

massanya tetap. Adapun neraca massanya :

kg/jam 1,46 FF 16

sorbitol

14

sorbitol ==


Dari persamaan (4), didapat nilai F18 asam p-toluensulfonik adalah 0,58

kg/jam, sehingga :

V-240

III-150

16


14

oniktoluensulf-p asam FF = … (3)

kg/jam 58,0F16


Asam-asam lemak

Di dalam evaporator, sebanyak 20% dari asam-asam lemak teruapkan, sehingga

neraca massanya menjadi :

kg/jam 18,41100

20F15

miristat asam ×= = 8,24 kg/jam,

kg/jam 32,94 kg/jam 8,24 -kg/jam 18,41F16

miristat asam ==

kg/jam 94,32100

20F15


kg/jam 35,26 kg/jam 6,59 - kg/jam 94,32F16

palmitat asam ==

kg/jam 71,24100

20F15



stearat asam ==

kg/jam 5,230100

20F15



linoleat asam ==

Air

Di dalam evaporator, air pada produk di alur 14 diasumsikan dapat

diuapkan sebesar 70,06 % dari jumlah total air yang terkandung pada produk pada

alur 14. Adapun neraca massanya adalah :

16

air

15

air

14

air FFF +=

dimana, ( )15

air

14

air

15

air x FF = , dan kg/jam 19,5F16

air =

Sehingga, ( ) 16

air

15

air

14

air

14

air Fx FF +=

( ) kg/jam 19,50, FF 14

air

14

air +=

( ) kg/jam 19,50,7006-1F14

air =

kg/jam 65,13 F14

air =

Maka, ( ) kg/jam 63,450,7006 kg/jam 65,13F15

air ==

III-151

4. DEKANTER CENTRIFUGE (H-220)

Produk dari alur 11, dialirkan ke heater (E-212) untuk memanfaatkan

panasnya. Lalu didinginkan di dalam cooler (E-223) sebelum dialirkan ke dalam

dekanter centrifuge (H-220). Di dalam dekanter centrifuge (H-220) terjadi

pemisahan antara sorbitan monooleat dengan asam p-toluensulfonik dan beberapa

pengotor lainnya seperti air dan sorbitol sisa. Pemisahan ini dapat dilakukan

karena adanya perbedaan densitas masing-masing zat, dimana zat dengan densitas

ringan akan terpisah ke aliran 12, sedangkan zat dengan densitas berat akan

terpisah ke aliran 13 (Coulson dan Richardson, 2005).

Sorbitan monooleat 11 12 Sorbitan monooleat Air Sorbitol Air Asam p-toluensulfonik Sorbitol

Asam p-toluensulfonik 13

Sorbitan monooleat Air Sorbitol Asam p-toluensulfonik

Adapun efisiensi dari dekanter yang digunakan adalah 98 %.

Neraca massa total

F11 = F12 + F13


Sorbitan monooleat

Sorbitan monooleat dalam dekanter akan terpisah sebagai zat dengan

densitas ringan. Hasil pemisahan ini sebesar 98 % dari jumlah sorbitan monooleat

pada alur 11. Adapun neraca massanya adalah :

13

monooleatsorbitan

12

monooleatsorbitan

11

monooleatsorbitan FFF +=

dimana, ( )11

monooleatsorbitan

12

monooleatsorbitan F % 98F =

F11 sorbitan monooleat = kg/jam 01,255198,0

99,2499

0,98

F12


H-240

III-152

Sehingga, F13 sorbitan monooleat = 2551,01 kg/jam – 2499,99 kg/jam

= 51,02 kg/jam

Sorbitol

Sorbitol dalam dekanter akan terpisah sebagai zat dengan densitas berat.

Hasil pemisahan ini sebesar 98 % dari jumlah sorbitol pada alur 11. Adapun

neraca massanya adalah :

13

sorbitol

12

sorbitol

11

sorbitol FFF +=

dimana, ( )11

sorbitol

12

sorbitol F 02,0F =

F11 sorbitol = kg/jam 7302,0

1,46

0,02

F12

sorbitol ==

Sehingga, F13 sorbitol = 73 kg/jam – 1,46 kg/jam

= 71,54 kg/jam

Asam-asam lemak

kg/jam 02,42100

98F12

miristat asam ×= = 41,18 kg/jam,

kg/jam 0,84 kg/jam 41,18 -kg/jam 02,42F13

miristat asam ==

kg/jam 61,33100

98F12



palmitat asam ==

kg/jam 21,25100

98F12



stearat asam ==

kg/jam 29,235100

98F12



linoleat asam ==


III-153

Asam p-toluensulfonik dalam dekanter akan terpisah sebagai zat dengan

densitas berat. Hasil pemisahan ini sebesar 98 % dari jumlah asam p-toluen

sulfonik pada alur 10. Adapun neraca massanya adalah :

13


12


11

oniktoluensulf-p asam FFF += ….(4)

dimana, ( )11


12

oniktoluensulf-p asam F 02,0F = … (5)

dengan mensubstitusikan nilai F11 asam p-toluensulfonik dari persamaan (6) ke

dalam persamaan (5) maka dapat diketahui nilai F12 asam p-toluensulfonik, yaitu :

( ) kg/jam 0,58 kg/jam 28,92 02,0F12

oniktoluensulf-p asam ==

Sehingga, F13 asam p-toluensulfonik = 28,92 kg/jam – 0,58 kg/jam

= 28,34 kg/jam

Air

Air dalam dekanter akan terpisah sebagai zat dengan densitas ringan. Hasil

pemisahan ini sebesar 98 % dari jumlah air pada alur 11. Adapun neraca

massanya adalah :

13

air

12

air

11

air FFF +=

dimana, ( )11

air

12

air F % 98F =

F11 air = kg/jam 46,6698,0

65,13

0,98

F12

air ==

Sehingga F13 air = 66,46 kg/jam – 65,13 kg/jam

= 1,33 kg/jam

5. REAKTOR (R-210)

III-154

Larutan sorbitol dan asam p-toluensulfonik yang telah dipanaskan sampai

temperatur 1600C dimasukkan ke dalam reaktor bersamaan dengan larutan asam

oleat yang telah terlebih dahulu dipanaskan sampai 1600C dengan tekanan operasi

sebesar 0,3 atm. Di dalam reaktor, konversi yang dihasilkan dari reaksi yang

terjadi adalah 100 % terhadap asam oleat (sebagai reaktan pembatas)

(Sabtyawiraji dan Budiman, 2007).

Air 8 Sorbitol Sorbitol Air 5 Air Asam p-toluen Asam p-toluen Sulfonik 9 sulfonik 7 Asam oleat Asam oleat Sorbitan monooleat

Reaksi yang terjadi

C18H34O2 + C6H14O6 C24H44O6 + 2H2O

Dimana koefisien stoikimetri dari reaksi diatas adalah sebagai berikut

2 ,1 ,1 ,1 airmonooleat sorbitansorbitololeat asam +=+=−=−= σσσσ

Neraca massa total

F5 + F7 = F8 + F9


Sorbitan monooleat

Untuk sorbitan monooleat, maka neraca massanya adalah sebagai berikut :

rNN masuk

monooleatsorbitan

keluar

monooleatsorbitan σ+= ,

Dimana, kmol/jam 95,5kg/kmol 61,428

kg/jam 2551,01N keluar


(r) 10kmol/jam 5,95 +=

Sehingga didapat nilai kmol/jam 5,95r =

Asam oleat

R-210

Xasam oleat = 100 %

III-155

Untuk asam oleat, neraca massanya adalah sebagai berikut :

rNN masuk

oleat asam

keluar

oleat asam σ+=

kmol/jam 5,95 kmol/jam 5,95 (-1) - kmol/jam 0 N masuk

oleat asam ==

kg/jam 1680,64 kg/kmol 282,46kmol/jam5,95Fmasuk

oleat asam =×= , dimana asam oleat

yang digunakan memiliki konsentrasi sebesar 80%, sehingga :

kg/jam 64,1680 kg/jam 64,1680100

20Fmasuk

oleat asam +×= = 2016,77 kg/jam

dimana 20% sisanya terdiri dari asam miristat sebesar 2,5%, asam palmitat

sebesar 2%, stearat sebesar 1,5%, dan linoleat sebesar 14 %. Maka didapat

konsentrasi masing-masing asam-asam lemak tersebut yaitu (www.ioioleo.com) :

kg/jam 64,1680100

5,2Fmasuk

miristat asam ×= = 42,02 kg/jam

kg/jam 64,1680100

2Fmasuk


kg/jam 64,1680100

5,1Fmasuk


kg/jam 64,1680100

14Fmasuk


Untuk menjaga bahan baku asam oleat dari proses oksidasi, maka ditambahkan

gas nitrogen ke dalam tangki bahan baku. Adapun perhitungannya adalah :

Kandungan Udara dalam tangki bahan baku sebesar 20% dari volume total tangki,

sehingga :

Volume asam oleat =ρ

m= hari 10jam 24

kg/m 1137

kg 2016,773

×× = 425,7 m3

Volume tangki = (1 + 0,2) x 425,7 m3 = 510,84 m3

Volume udara = 510,84 – 425,7 = 85,14 m3

Dimana kandungan oksigen dalam udara sebesar 20,049 % (Funny mitho

blogspot.com, diunduh tanggal 23 juni 2011).

Volume Oksigen = 85,14 m3 udara x 20,049 % oksigen

= 17,07 m3

F Oksigen = 17,07 x densitas oksigen,

dimana densitas oksigen = 1304,64 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

III-156

F Oksigen = 17,07 m3 x 1304,64 kg/m3 = 22.270,21 kg/10 hari

= 92,79 kg/jam

Maka untuk menghilangkan oksigen sebanyak 92,79 kg/jam maka perlu

ditambahkan gas nitrogen sebanyak jumlah oksigen yang terdapat dalam tangki

bahan baku asam oleat.

Sorbitol

Untuk sorbitol, neraca massanya sebagai berikut :

rNN masuk

sorbitol

keluar

sorbitol σ+= ,

Dimana, kmol/jam 40,0kg/kmol 17,182

kg/jam 73N keluar

sorbitol ==

kmol/jam 6,35 kmol/jam 5,95 (-1)- kmol/jam 0,40Nmasuk

sorbitol ==

kg/jam 1156,78 kg/kmol 182,17kmol/jam6,35Fmasuk

sorbitol =×=


Untuk asam p-toluensulfonik, neraca massanya tidak mengalami

perubahan karena asam p-toluensulfonik hanya sebagai katalis dalam reaksi yang

terjadi. Adapun neraca massanya :

9


5

oniktoluensulf-p asam FF =

Karena jumlah asam p-toluensulfonik yang ditambahkan sebesar 2,5 % dari

jumlah sorbitol yang masuk (Sabtyawiraji dan Budiman, 2007), maka :

( )5

sorbitol

5

oniktoluensulf-p asam F % 2,5F = ,

Sehingga didapat persamaan baru yaitu :

( ) 9


5

sorbitol FF % 2,5 = … (6)

Dari persamaan (6) diatas, maka dapat diketahui jumlah asam p-toluensulfonik

yang digunakan yaitu :

( ) 9


5

sorbitol FF % 2,5 =

( ) 9

oniktoluensulf-p asamFkg/jam 1156,78 % 2,5 =

kg/jam 28,92 F9


kg/jam 92,28FF 9


5

oniktoluensulf-p asam ==

III-157

Air

Untuk air, neraca massanya terbagi atas air yang menguap dan air yang

terkandung dalam produk.

F9 air kg/jam 66,46 produk) dalam(air =

Sedangkan air yang menguap adalah

F5 + F7 = F8 + F9, dimana F8 = total air yang menguap

Sehingga, F8 = ( F5 + F7 ) - F9

kg/jam 2719,39 -kg/jam 1680,64) 1185,70 ( F8 +=

kg/jam 95,146 )(F menguap yangair 8 =

Untuk neraca massa dalam sistem reaksi, dapat dihitung dengan

menentukan terlebih dahulu reaktan pembatas dalam reaksi yang terjadi

(Reklaitis, 1983).

Reaktan pembatas dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

sσ−

=masuk

sN r (Reklaitis, 1983)

Maka didapat r dari masing-masing reaktan, yaitu

oleat asam

masuk

oleat asamN r

σ−= ;

sorbitol

masuk

sorbitolN r

σ−= ….. (a)

Dimana N masuk masing-masing reaktan adalah

kg/kmol 46,282

F N

masuk

oleat asammasuk

oleat asam = ; kg/kmol 17,182

F N

masuk

sorbitolmasuk

sorbitol =

kmol/jam 5,95 kg/kmol 46,282

kg/jam 64,1680

kg/kmol 46,282

F N

masuk

oleat asammasuk

oleat asam ===

kmol/jam 6,35 kg/kmol 17,182

kg/jam 78,1156

kg/kmol 17,182

F N

masuk

sorbitolmasuk

sorbitol ===

Lalu substitusikan harga N masuk masing-masing reaktan ke dalam persamaan (a)

kmol/jam 95,5)1(

kmol/jam 5,95 r oleat asam =

−−=

kmol/jam 35,6)1(

kmol/jam 6,35 rsorbitol =

−−=

III-158

Reaktan pembatas ditentukan berdasarkan jumlah mol reaktan yang paling kecil,

sehingga dapat disimpulkan bahwa asam oleat merupakan reaktan pembatas

dalam reaksi ini karena jumlah molnya paling kecil dibandingkan sorbitol.

Kemudian setelah diketahui reaktan pembatasnya, selanjutnya ditentukan

konversi reaksinya, dengan menggunakan rumus :

oleat asam

oleat asam

masuk

oleat asam X N r

σ−= (Reklaitis,1983)

Maka didapat, 15,9488 )1(

5,9488 X =

−−=

Konversi yang didapat adalah 100% terhadap reaktan pembatas yaitu asam oleat.

6. TANGKI PENCAMPUR (M-140)

Pada tangki pencampur (M-140) larutan sorbitol (70% sorbitol dan

30% air) dan asam p-toluensulfonik dicampurkan sampai homogen pada

temperatur 300C (Stockburger, 1981).

Air 3

Sorbitol 70 % Air 30 % 1 Sorbitol

4 Air 2 Asam Asam p-toluensulfonik p-toluensulfonik Adapun neraca massa pada tangki pencampur (M-140), yaitu :

Neraca massa total

F1 + F2 + F3 = F4

dimana : F4 = 1185,70 kg/jam


Sorbitol

Pada pencampuran di tangki pencampur (M-140) tidak ada terjadi reaksi,

sehingga

F1 sorbitol = F4 sorbitol

Dimana, F4 sorbitol = 0,7 x (F4 – (F3 + F2)) kg/jam

M-140

III-159

F4 sorbitol = 0,7 x (1185,70 – (53,36 + 28,92)) kg/jam

F4 sorbitol = 0,7 x 1103,42 kg/jam = 772,39 kg/jam

Sehingga, F1 sorbitol = F4 sorbitol = 772,39 kg/jam

Air

Pada pencampuran di tangki pencampur (M-140) tidak ada terjadi reaksi,

sehingga

F1 air + F3 air = F4 air

dimana air pada alur 3 diasumsikan sebesar 4,5 % dari F4. Hal ini didasarkan pada

perbandingan fraksi massa antara asam p-toluensulfonik dengan air sebesar 0,67

(www.wikipedia.org, 2010), sehingga :

F3 air = 0,045 x 1185,70 kg/jam = 53,36 kg/jam

Sedangkan air pada alur 1 diasumsikan sebesar 30% dari jumlah total sorbitol

pada alur 1, sehingga :

F1 = (1185,70– (53,36 + 28,92)) kg/jam

= 1103,42 kg/jam

Maka, F1 air = 0,3 x F1 = 0,3 x 1103,42 kg/jam = 331,03 kg/jam

Sehingga didapat F1 air sebesar 331,03 kg/jam


Untuk asam p-toluensulfonik, neraca massanya adalah

F3 asam p-toluensulfonik = F4 asam p-toluensulfonik

F3 asam p-toluensulfonik = 28,92 kg/jam

III-160

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Dasar Perhitungan = 1 jam operasi

Suhu Referensi = 25 oC (298 oK)

Satuan Perhitungan = kiloJoule (kJ)

LB.1 Kapasitas Panas (Cp)

1. Asam oleat (BM = 282,46 g/mol)

( ) COOHCH-CHCH)(CHCH72723 = … (Ketaren, 1986)

Untuk menghitung Cp asam oleat, maka digunakan metode Chueh dan

Swanson (Lyman, dkk. 1982), dimana kontribusi gugus dan persamaan yang

digunakan dapat dilihat pada tabel LB.1 sebagai berikut :

Tabel LB.1 Nilai ∆E untuk estimasi Cp Asam Oleat

Gugus ∆E (kJ/kmol.K)

−3CH-

-CH=

−2CH-

-COOH-

36,82

21,34

30,38

79,91

(Sumber : Lyman, dkk. 1982)

Cp =∑=

∆n

i 1

ii E.N … (Lyman, 1982)

Cp asam oleat = ( −3CH- ) + 2(-CH=) + 14( −2CH- )+ (-COOH-)

= 36,82 + 2 (21,34) + 14 (30,38) + (79,91)

= 584,73 kJ/kmol.K

LB-1

III-161

2. Sorbitol (BM = 182,17 g/mol)

Anhidrasi

…( Poedjiadi, 1994) … (Kirk dan Othmer, 1998)

(Sorbitol) (Anhidrat Sorbitol)

Untuk menghitung Cp anhidrat sorbitol, maka digunakan metode Chueh dan

Swanson (Lyman, dkk. 1982), dimana kontribusi gugus dan persamaan yang

digunakan dapat dilihat pada tabel LB.2 sebagai berikut :

Tabel LB.2 Nilai ∆E untuk estimasi Cp Anhidrat Sorbitol

(Lyman, dkk. 1982)


−2CH- (in a ring)

CH (in a ring) -OH

CH

-O-

−2CH-

25,94

18,41

44,77

20,92

35,15

30,38

(Sumber : Lyman dkk, 1982)

Cp =∑=

∆n

i 1

ii E.N … (Lyman, 1982)

Cp Anhidrat Sorbitol = ( −2CH- ) + ( CH ) + 4(-OH-) + ( −2CH- (in a ring)) +

3( CH (in a ring)) + (-O-)

= (30,38) + (20,92) + 4(44,77) + 25,94 + 3(18,41) + 35,15

= 346,7 kJ/kmol.K

H2C

HCOH

HOCH

HC

HCOH

H2COH

O

CH2OH

HCOH

HOCH

HCOH

HCOH

CH2OH

III-162

3. Sorbitan monooleat (BM = 428,61 g/mol)

…..(www.wikipedia.org, 2010)

Untuk menghitung Cp sorbitan monooleat, maka digunakan metode Chueh

dan Swanson (Lyman dkk, 1982), dimana kontribusi gugus dan persamaan

yang digunakan dapat dilihat pada tabel LB.3 sebagai berikut :

Tabel LB.3 Nilai ∆E untuk estimasi Cp Sorbitan Monooleat


−2CH- (in a ring)

CH (in a ring)

−2CH-

CH -OH- -O-

−3CH-

-CH=

-COO-

25,94

18,41

30,38

20,92

44,77

35,15

36,82

21,34

60,67

(Sumber : Lyman, dkk. 1982)

Cp =∑=

∆n

i 1

ii E.N …(Lyman, 1982)

Cp Sorbitan monooleat = 15( −2CH- ) + ( CH ) + 3(-OH-)

+ ( −2CH- (in a ring)) + 3( CH (in a ring)) + (-O-)

+ ( −3CH- ) + 2 (-CH=) + ( -COO-)

H2C

HCOH

HOCH

HC

HCOH

H2C

O

O C

O

(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

III-163

= 15(30,38) + (20,92) + 3(44,77) + (25,94) + 3(18,41) +

(35,15) + (36,82) + 2(21,34) + (60,67)

= 769,51 kJ/kmol.K

4. Asam p-Toluensulfonik (BM = 172,20 g/mol)

CH3

S

O

OOH

….. (Perry dkk, 1999)

Untuk menghitung Cp asam p-toluensulfonik yang berupa padatan dapat

menggunakan metode Hurst dan Harrison, dimana kontribusi elemen atom dan

persamaan yang digunakan dapat dilihat pada tabel LB.4 sebagai berikut :

Cp =∑=

∆n

i 1

ii E.N … (Perry dkk, 1999)

Asam p-Toluensulfonik (CH3C6H4SO3H)

Sehingga Cp Asam p-Toluensulfonik, dapat dihitung :

Tabel LB.4 Nilai ∆E untuk estimasi Cp Asam p-Toluensulfonik

Elemen atom ∆E (kJ/kmol.K)

C

H

S

O

10,89

7,56

5,54

13,42

(Sumber : Perry, dkk. 1999)

Cp Asam p-Toluensulfonik = 7 (∆C) + 8 (∆H) + ∆S + 3 (∆O)

= 7 (10,89) + 8 (7,56) + 5,54 + 3 (13,42)

= 182,51 kJ/kmol.K

5. Air (BM = 18 g/mol)

Cpl H2O = 7,986 + 4,633.10-4T + 1,403.10-6T2 + (-6,579.10-10T3) +

9,795.10-14T4

Cpl H2O = 18,296 + 4,7211.10-1T + (-1,339.10-3T2) +1,314.10-6T3

(Reklaitis, 1983)

III-164

LB.2 Panas Pembentukan ( 0

fH∆ )

Untuk menghitung panas pembentukan ( 0

fH∆ ) dapat menggunakan

metode Joback dan energi ikatan reaktan, dimana kontribusi gugus dan persamaan

yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut :

0

fH∆ = 68,29 + ∑=

∆n

i 1

i

0

fi )H.(N … (Perry dkk, 1999)

Tabel LB.5 Nilai Gugus Untuk Estimasi 0

fH∆

Gugus 0

fH∆ (kJ/kmol)

−3CH-

-CH=

−2CH-

-COOH-

−2CH- (in a ring)

CH (in a ring) -OH-

CH -O- (in a ring) -COO- -S- =O -CH= (ring increments)

C (ring increments)

-76,45.103

37,97.103

-20,64.103

-426,72.103

-26,80.103

8,67.103

-208,04.103

29,89.103

-138,16.103

-337,92.103

41,87.103

-247,61.103

2,09.103

46,43.103

(Sumber : Perry dkk, 1999)

III-165

1. Asam Oleat

( ) COOHCH-CHCH)(CHCH72723 =

0

fH∆ asam oleat = 68,29 + ( −3CH- ) + 2(-CH=) + 14( −2CH- ) + (-COOH-)

= 68,29 + (-76,45.103) + 2(37,97.103) + 14(-20,64.103)

+ (-426,72.103)

= -716.121,71 kJ/kmol

2. Sorbitol

Anhidrasi

Sorbitol Anhidrat Sorbitol

0

fH∆ Anhidrat Sorbitol = 68,29 + ( −2CH- ) + ( CH ) + 4(-OH-)


= 68,29 + (-20,64.103) + 29,89.103 + 4(-208,04.103)

+ (-26,80.103) + 3(8,67.103) + (-138,16.103)

= -961.791,71 kJ/kmol

3. Asam p-Toluensulfonik

CH3

S

O

OOH

0

fH∆ APT = {68,29 + ( −3CH- ) + (-S-) + 2 (=O) + (-OH-) +

4(-CH= (ring increments)) + 2( C (ring increments)}

= 68,29 + (-76,45.103) + 41,87.103 + 2(-247,61.103)

+ (-208,04.103) + 4(2,09.103) + 2(46,43.103)

= -636.552 kJ/kmol

H2C

HCOH

HOCH

HC

HCOH

H2COH

O

CH2OH

HCOH

HOCH

HCOH

HCOH

CH2OH

III-166

4. Sorbitan monooleat

0

fH∆ Sorbitan monooleat = 68,29 + 15( −2CH- ) + ( CH ) + 3(-OH-)


+ ( −3CH- ) + 2 (-CH=) + ( -COO-)

= 68,29 + 15(-20,64.103) + 29,89.103 + 3(-208,04.103)

+ (-26,80.103) + 3(8,67.103) + (-138,16.103)

+ (-76,45.103) + 2(37,97.103) + (-337,92.103)

= -1.381.141,17 kJ/kmol

5. Air

0

fH∆ air = -241.835 kJ/kmol (Reklaitis, 1983)

LB.3 Neraca Panas

Persamaan-persamaan termodinamika yang digunakan dalam perhitungan

neraca energi atau panas ini adalah sebagai berikut :

• Panas Masuk dan Keluar

∫°=

==T

C25T

dT Cp. .n H Q … (Smith dkk, 2005)

• Panas Penguapan

H .n Q vl= … (Smith dkk, 2005)

Steam yang digunakan adalah saturated steam pada suhu 182ºC dan

tekanan 10,5 bar (10,36 atm) dan Hvl (panas laten steam) = 2005,9 kJ/kg

(Reklaitis, 1983). Air pendingin yang digunakan dalam pabrik ini merupakan air

H2C

HCOH

HOCH

HC

HCOH

H2C

O

O C

O

(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

III-167

yang memiliki suhu 10ºC (283 K) dan selanjutnya keluar pada suhu 28ºC (301 K)

dengan tekanan 1 atm.

H(100C) = ∫K 283

K 298

2 dT . OH Cp

( ) ( ) ( )

( )446

333

22

2982834

10.314,1

2982833

10.336,1298283

2

0,472 298-283 296,18

−+

−−−+=

−

−

= -274,44 + (-2056,74) - (-1691,56)+ (-483,52) = -1123,14 kJ/kmol

H(100C) = - 62,397 kJ/kg

H(280C) = ∫K 301

K 298

2 dT . OH Cp

( ) ( ) ( )

( )446

333

22

2983014

10.314,1

2983013

10.336,1298301

2

0,472 298-301 296,18

−+

−−−+=

−

−

= 54,888 + 424,092 – 359,52 + 105,91

H(280C) = 225,37 kJ/kmol = 12,52 kJ/kg

1. Tangki Pencampur 1 (M-140)

Didalam Tangki Pencampur 1 (M-140), larutan Sorbitol (Sorbitol-Air)

dicampur dengan Asam p-Toluensulfonik pada suhu 30ºC (303 K). Dari proses

pencampuran ini dihasilkan panas yang disebut panas pelarutan. Kemudian

M-140

Sorbitol

AirAsam p-Toluensulfonik

Sorbitol

Air


Air Proses

Steam

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

Kondensat

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

III-168

didapat produk hasil pencampur berupa larutan sorbitol dan asam p-toluensulfonik

dengan suhu 30ºC (303 K).

Perhitungan neraca panas pada Tangki Pencampur 1 (E-142)

a. Panas yang masuk (Qmasuk) ke dalam Tangki Pencampur 1 (M-140) pada suhu

30ºC (303 K).

Untuk harga laju alir (F) diperoleh dari lampiran A

1. Sorbitol dan air (Larutan Sorbitol)

Q sorbitol = ∆TCpBM

Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298303(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 772,39−××

Q sorbitol = 7349,94 kJ/jam

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ××

dimana Cp air 250C = 18,296 + 4,7211.10-1(298) + (-1,339.10-3(2982))

+ 1,314.10-6(2983)

Cp air 250C = 74,85 kJ/kmol.K (Reklaitis, 1983)

Q air = K)298303(kJ/kmol.K 74,85kg/kmol 18

kg/jam 384,39 −××

Q air = 7992,04 kJ/jam

Q Larutan Sorbitol = Q sorbitol + Q air = 15.341,98 kJ/jam

2. Asam p-Toluensulfonik (APT)

Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

Q APT = K)298303(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 28,92 −××

Q APT = 153,26 kJ/jam

Total panas masuk pada M-140 adalah

Q masuk = (15341,98 kJ/jam + 153,26 kJ/jam) = 15.495,24 kJ/jam

III-169

b. Panas yang keluar (Qkeluar) dari Tangki Pencampur 1 (M-140) pada suhu 30ºC

(303 K)



Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298303(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 772,39−××


Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ××

dimana Cp air 250C = 18,296 + 4,7211.10-1(298) + (-1,339.10-3(2982))

+ 1,314.10-6(2983)


Q air = K)298303(kJ/kmol.K 74,85kg/kmol 18

kg/jam 384,39 −××




Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××


kg/jam 28,92 −××


Total panas keluar pada M-140 adalah

Q keluar = (15341,98 kJ/jam + 153,26 kJ/jam) = 15.495,24 kJ/jam

c. Panas Pelarutan

∆Hsolution = ∆Hmixing / x1 …(1) (Smith dkk, 2005)

Dimana ∆Hmixing = H – Σ xiHi …(2) (Smith dkk, 2005)

Dari Bab III tabel 3.6, diketahui :

Fair untuk melarutkan asam p-toluensulfonik sebanyak 28,92 kg/jam adalah

53,36 kg/jam.

III-170

Mol air =kg/kmol 18

kg/jam 53,56 = 2,96 Mol APT =

kg/kmol 172,20

kg/jam 28,92 = 0,17

1. Hair = ∆TCpBM

Fair

air

air ××

Hair = K)298303(kJ/kmol.K 74,85kg/kmol 18

kg/jam 53,56 −××

Hair = 1109,44 kJ/jam

2. HAPT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

HAPT = K)298303(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 28,92 −××

HAPT = 153,26 kJ/jam

2. xAPT =Air mol APT mol

APT mol

+=

2,96 0,17

0,17

+= 0,05

xair = 1-xAPT = 1-0,05 = 0,95

Maka, ∆Hmix = ( ) ( )[ ]kJ/jam 44,110995,0kJ/jam 153,260,05 -kJ/jam 1109,44 +

∆Hmix = 47,809 kJ/jam

∆Hsolution = ∆Hmixing / x1 = 47,809 kJ/jam / 0,05 = 956,18 kJ/jam

d. Panas yang diserap

(Qserap) = Qkeluar – Qmasuk + ∆Hsolution

= 15.495,24 kJ/jam – 15.495,24 kJ/jam + 956,18 kJ/jam

= 956,18 kJ/jam

e. Jumlah steam yang dibutuhkan (m)

Jumlah steam yang dibutuhkan, m = Qserap /λ

Dimana λ (panas laten steam) pada T =182ºC ; P = 10,5 bar = 2005,9 kJ/kg

yang diperoleh dari tabel steam. (Reklaitis, 1983)

Sehingga, m = 956,18 kJ/jam / 2005,9 kJ/kg

= 0,48 kg/jam

III-171

2. Heat Exchanger 1 (Heater 1 (E-142))

Didalam heater 1 (E-142), bahan baku dengan suhu 30ºC (303 K),

dipanaskan sampai 160ºC (433 K).

Perhitungan neraca panas pada heater 1 (E-142)

a. Panas yang masuk (Qin) ke dalam heater 1 (E-142) pada suhu 30ºC (303 K)




Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298303(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 772,39−××


Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ××

dimana Cp air 250C = 18,296 + 4,7211.10-1(298) + (-1,339.10-3(2982))

+ 1,314.10-6(2983)


= K)298303(kJ/kmol.K 74,85kg/kmol 18

kg/jam 384,39 −××



E-142

Sorbitol

Air


T= 30ºC

Sorbitol

Air


T= 160ºC

Steam

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

Kondensat

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

4 5

III-172


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××


kg/jam 28,92 −××


Total panas masuk pada E-142 adalah

Q masuk = (15.341,98 kJ/jam + 153,26 kJ/jam) + panas pelarutan

= (15.341,98 kJ/jam + 153,26 kJ/jam) + 956,18 kJ/jam

= 16.451,42 kJ/jam

b. Panas yang keluar (Qout) dari heater 1 (E-142) pada suhu 160ºC (433 K)



Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298433(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 772,39−××

Q sorbitol = 198.448,31 kJ/jam

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ××

= K)298433(kJ/kmol.K 74,85kg/kmol 18

kg/jam 384,39 −××

Q air = 215.785,16 kJ/jam



Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××


kg/jam 28,92 −××


Total panas keluar pada E-142 adalah

Q keluar = (414.233,47 kJ/jam + 4137.95 kJ/jam) = 418.371,42 kJ/jam

III-173

c. Panas yang diserap

(Qserap) = Qkeluar – Qmasuk

= 418.371,42 kJ/jam – 16.451,42 kJ/jam = 401.920 kJ/jam

d. Jumlah steam yang dibutuhkan (m)




Sehingga, m = 401.920 kJ/jam / 2005,9 kJ/kg

= 200,37 kg/jam

3. Heat Exchanger 2 (Heater 2 (E-122))

Fungsi : Untuk memanaskan asam oleat dari suhu 30ºC menjadi 160 ºC

sebelum direaksikan ke dalam reaktor (M-210)


a. Panas yang masuk (Qin) ke dalam heater 2 (E-122) pada suhu 30ºC (303 K)


Asam oleat

Q asam oleat = ∆TCpBM

Foleat asam

oleat asam

oleat asam ××

= K)298303(kJ/kmol.K 584,73kg/kmol 282,46

kg/jam 1680,64−××

Q asam oleat = 17.395,75 kJ/jam

E-122

Asam oleat

T= 30ºC

Asam oleat

T= 160ºC

Steam

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

Kondensat

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

6 7

III-174


Q masuk = 17.395,75 kJ/jam

b. Panas yang keluar (Qout) dari heater 2 (E-122) pada suhu 160ºC (433 K)

Asam oleat


Foleat asam

oleat asam

oleat asam ××

= K)298433(kJ/kmol.K 584,73kg/kmol 282,46

kg/jam 1680,64−××

Q asam oleat = 469.685,21 kJ/jam

Total panas keluar pada E-122 adalah Q keluar = 469.685,21 kJ/jam


(Qserap) = Qkeluar – Qmasuk

= 469.685,21 kJ/jam - 17.395,75 kJ/jam = 452.289,46 kJ/jam





Sehingga, m = 452.289,46 kJ/jam / 2005,9 kJ/kg

= 225,48 kg/jam

III-175

4. Reaktor (R-210)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi esterifikasi antara asam oleat

dengan sorbitol untuk menghasilkan sorbitan monooleat.

Reaksi yang terjadi

C18H34O2 + C6H14O6 C24H44O6 + 2H2O

Dimana koefisien stoikimetri dari reaksi diatas adalah sebagai berikut

2 ,1 ,1 ,1 airmonooleat sorbitansorbitololeat asam +=+=−=−= σσσσ

Perhitungan neraca panas pada Reaktor (M-210)

a. Panas yang masuk (Qin) ke dalam Reaktor (M-210) pada suhu 160ºC (433 K)




Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298433(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 772,39−××


Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ××

= K)298433(kJ/kmol.K 74,85kg/kmol 18

kg/jam 384,39 −××

Q air = 215.785,16 kJ/jam

9

8Steam ejector

M-210

5 7

Larutan sorbitol (Sorbitol ; Air)


T= 160ºC

Asam oleat

T= 160ºC

Steam

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

Sorbitol

Air


Sorbitan monooleat

T= 160ºC

Air

T= 160ºC

Air Pendingin

T= 10ºC

Air Pendingin Bekas

T= 28ºC

R-210

III-176



Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××


kg/jam 28,92 −××


5. Asam oleat


Foleat asam

oleat asam

oleat asam ××

= K)298433(kJ/kmol.K 584,73kg/kmol 282,46

kg/jam 1680,64−××

= 469.685,21 kJ/jam

Total panas masuk pada M-210 adalah

Q masuk = 414.233,47 + 4137,95 + 469.685,21 = 888.056,63 kJ/jam

b. Panas yang keluar (Qout) dari reaktor (M-210) pada suhu 160ºC (433 K)


Q sorbitan monooleat = ∆TCpBM

Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan

monooleatsorbitan ××

= K)298433(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2551,01−××

= 618.298,08 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

∆Hvl H2O = 40.656,2 kJ/kmol (Reklaitis, 1983)

Q air pada alur 8 = ( )( ) O)H Hvl( ∆TCpBM

F2air

air

air ∆+××

= ( )[ ]kJ/kmol 40.656,2 K)298433(kJ/kmol.K 85,74kg/kmol 18

kg/jam 146,95+−××

= 414.406,08 kJ/jam

III-177


F2air

air

air ∆+××


kg/jam 66,46+−××

= 187.420,40 kJ/jam

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298433(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 73−××

= 18.755,71 kJ/jam

4. Asam P-toluensulfonik (APT)

Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298433(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 28,92−××

= 4137,95 kJ/jam

Total panas keluar pada M-210 adalah

Q keluar = 618.298,08 + 414.406,08 + 187.420,40 + 18.755,71 + 4137,95

=1.243.018,22 kJ/jam

c. ∆Hr (433 K = 1600C)

C18H34O2 + C6H14O6 C24H44O6 + 2H2O

∆Hr (433 K = 1600C) = ∆Hr (298 K = 250C) +

∑ ∫∑ ∫ +433

298

tantan

433

298

reakreakprodukproduk CpCp σσ …(1)

Dimana, ∆Hr (298 K) = ∆H0f produk - ∆H0f reaktan….(2)

= ∆H0f sorbitan monooleat + 2(∆H0f air) – (∆H0f asam oleat +∆H0f sorbitol)

= (-1.381.141,71 + 2(-241.835)) - (-716.121,71 + (-961.791,71))

∆Hr (298 K) = -186.898,58 kJ/kmol

∆Hr(433 K) = -186.898,58+ ∫433

298

monooleatsorbitan dT Cp + 2[ dT Cp433

298

air∫ + ∆Hvl H2O]

III-178

- dT Cp433

298

oleatt asam∫ - ∫433

298

sorbitol dT Cp

= -186.898,58 + 103.883,85 + 2(50.760,95) – 78.938,55

– 46.804,50

∆Hr(433 K) = -107.235,88 kJ/kmol

d. dQ/dt

dQ/dt = (r . ∆Hr (433 K)) + Qout – Q in (Reklaitis, 1983)

dimana r = 5,95 kmol/jam (diperoleh dari Lampiran A)

sehingga, dQ/dt = 5,95 (-107.235,88) + 1.243.018,22 - 888.056,63

dQ/dt = -283.091,90 kJ/jam (melepaskan panas)

Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas

yang dilepaskan oleh reaksi di dalam reaktor (M-210).

Q air pendingin = -(dQ/dt)

= -(-283.091,90 kJ/jam)

= 283.091,90 kJ/jam

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan, m = Qair pendingin /(H(301 K) – H(283 K))

Sehingga, m = 283.091,90 kJ/jam / (12,52 kJ/kg -(-62,397 kJ/kg))

= 3778,74 kg/jam

III-179

5. Heat Exchanger 3 (Economizer (E-223))

Didalam heater 3 (E-223), produk dari alur 12 dipanaskan terlebih dahulu

sebelum dialirkan ke dalam evaporator (V-240) dengan memanfaatkan panas dari

produk pada alur 9.


a. Panas yang masuk (Qmasuk) ke dalam heater 3 (E-223) pada suhu 30ºC (303 K)

Untuk harga laju alir (F) diperoleh dari Bab III tabel 3.4



Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298303(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2499,99−××

= 22.441,93 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

Q air = ( )∆TCpBM

Fair

air

air ××

= ( )[ ]K)298303(kJ/kmol.K 85,74kg/kmol 18

kg/jam 65,13−××

= 1354,16 kJ/jam

14

E-223

12

Sorbitan monooleat

Sorbitol


Air

T= 30oCSorbitan monooleat

Sorbitol


Air

T= 148oC

Sorbitan monooleat

Sorbitol


Air

T= 90oC

9

10

Sorbitan monooleat

Sorbitol


Air

T= 160oC

III-180

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298303(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 1,46−××

= 13,89 kJ/jam


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298303(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 0,58−××

= 3,07 kJ/jam


Q masuk = 22.441,93 + 1354,16 + 13,89 + 3,07

= 23.813,05 kJ/jam

b. Panas yang keluar (Qkeluar) dari heater 3 (E-223) pada suhu 90ºC (363 K)



Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298363(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2499,99−××

= 291.745,12 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

Q air = ( )∆TCpBM

Fair

air

air ××

= ( )[ ]K)298363(kJ/kmol.K 85,74kg/kmol 18

kg/jam 65,13−××

= 17.604,10 kJ/jam

III-181

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298363(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 1,46−××

= 180,61 kJ/jam


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298363(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 0,58−××

= 39,96 kJ/jam


Q keluar = 291.745,12 + 17.604,10 + 180,61 + 39,96 = 309.569,79 kJ/jam


(Qserap) = (Qkeluar – Qmasuk)

= (309.569,79 kJ/jam - 23.813,05 kJ/jam) = 285.756,74 kJ/jam

d. Jumlah produk dari alur 9 yang dibutuhkan untuk pemanasan (m)

Sehingga, m = 285.756,74 kJ/jam / (Cp Produk ∆T)

m = 285.756,74 kJ/jam/ x 8,919986 kJ/kg.K (433 K- 421 K)

m = 2669,63 kg/jam

III-182

6. Heat Exchanger 4 (Cooler 1 (E-212)

Fungsi :Untuk mendinginkan produk dari suhu 148ºC menjadi 30ºC

sebelum dipisahkan di dalam decanter centrifuge (H-220).

Perhitungan neraca panas pada cooler 1 (E-212)

a. Panas yang masuk (Qin) ke dalam cooler 1 (E-212) pada suhu 148ºC (421 K)




Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298421(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2551,01−××

= 563.338,25 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

Q air = ( )( ) O)H Hvl( ∆TCpBM

F2air

air

air ∆+××


kg/jam 66,46+−××

= 184.104,35 kJ/jam

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298421(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 73−××

E-212

Sorbitan monooleat

Air

Sorbitol


T= 148ºC

Sorbitan monooleat

Air

Sorbitol


T= 30ºC

Air Pendingin

T= 10ºC

Air pendingin bekas

T= 28ºC

10 11

III-183



Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298421(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 28,92−××

= 3770,14 kJ/jam


Q masuk = 563.338,25 + 184.104,35 + 17.088,54 + 3770,14

= 768.301,28 kJ/jam

b. Panas yang keluar (Qkeluar) dari cooler 1 (E-212) pada suhu 30ºC (303 K)



Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298303(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2551,01−××

= 22.899,93 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

= K)298303(kJ/kmol.K 85,74kg/kmol 18

kg/jam 66,46−×× = 1381,80 kJ/jam

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298303(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 73−××

= 694,66 kJ/jam


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

III-184

= K)298303(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 28,92−××

= 153,26 kJ/jam

Total panas keluar (Qkeluar) pada E-212 adalah

Q keluar = 22.899,93 + 1381,80 + 694,66 + 153,26 = 25.129,65 kJ/jam

c. Panas yang dilepas

(Qlepas) = -(Qout - Qin)

= -(25.129,65 kJ/jam – 768.301,28 kJ/jam) = 743.171,63 kJ/jam

d. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan (m)

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan, m = Qair pendingin/(H(301 K)– H(283 K))


= 9919,93 kg/jam

7. Evaporator (V-240)

Fungsi :Untuk menguapkan sebagian air dalam produk sorbitan monooleat

Perhitungan neraca panas pada Evaporator (V-240)

a. Panas yang masuk (Qmasuk) ke dalam evaporator (E-240) pada suhu 90ºC

(363 K)

Untuk harga laju alir (F) diperoleh dari Bab III tabel 3.3

16

V-240

Sorbitan monooleat

Air

Sorbitol


T= 110ºC

Sorbitan monooleat

Air

Sorbitol


T= 90ºC

1415

Air

T= 110ºC

Steam

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

Kondensat

T= 182ºC ; P= 10,5 bar

III-185



Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298363(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2499,99−××

= 291.745,12 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

= K)298363(kJ/kmol.K 85,74kg/kmol 18

kg/jam 65,13−××

= 17.604.10 kJ/jam

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298363(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 1,46−××

= 180,61 kJ/jam


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298363(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 0,58−××

= 39,96 kJ/jam

Total panas masuk pada V-240 adalah

Q masuk = 291.745,12 + 17.604,10 + 180,61 + 39,96 = 309.569,79 kJ/jam

b. Panas yang keluar (Qout) dari evaporator (E-212) pada suhu 110ºC (383 K)



Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298383(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2499,99−××

III-186

= 381.512,85 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;


F2air

air

air ∆+××


kg/jam 40,38+−××

= 105.478,06 kJ/jam


F2air

air

air ∆+××


kg/jam 24,75+−××

= 64.650,37 kJ/jam

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298383(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 1,46−××

= 236,18 kJ/jam


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298383(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 0,58−××

= 52,25 kJ/jam

Total panas keluar pada V-240 adalah

Q keluar = 381.512,85 + 105.478,06 + 64.650,37 + 236,18 +52,25

= 551.929,71 kJ/jam

III-187


(Qserap) = (Qkeluar – Qmasuk)

= (551.929,71 kJ/jam – 309.569,79 kJ/jam) = 242.359,92 kJ/jam





Sehingga, m = 242.359,92 kJ/jam / 2005,9 kJ/kg = 120,82 kg/jam

8. Heat Exchanger 5 (Cooler 2 (E-242))

Fungsi :Untuk mendinginkan produk dari suhu 110ºC menjadi 30ºC

Perhitungan neraca panas pada cooler 2 (E-242)

a. Panas yang masuk (Qin) ke dalam cooler 2 (E-242) pada suhu 110ºC (383 K)




Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298383(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2499,99−××

= 381.512,85 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

Q air = ( )( ) O)H Hvl( ∆TCpBM

F2air

air

air ∆+××

E-242

Sorbitan monooleat

Air

Sorbitol


T= 110ºC

Sorbitan monooleat

Air

Sorbitol


T= 30ºC

16 17

Air Pendingin

T= 10ºC

Air pendingin bekas

T= 28ºC

III-188


kg/jam 24,75+−××

= 64.650,37 kJ/jam

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

= K)298383(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 1,46−××

= 236,18 kJ/jam


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298383(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 0,58−××

= 52,25 kJ/jam


Q masuk = 381.512,85 + 64.650,37 + 236,18 + 52,25 = 446.451,65 kJ/jam

b. Panas yang keluar (Qout) dari cooler 2 (E-212) pada suhu 30ºC (303 K)



Fmonooleatsorbitan

monooleatsorbitan


= K)298303(kJ/kmol.K 769,51kg/kmol 428,61

kg/jam 2499,99−××

= 22.441,93 kJ/jam

2. Air

Q air = ∆TCpBM

Fair

air

air ×× ;

= K)298303(kJ/kmol.K 85,74kg/kmol 18

kg/jam 24,75−×× = 514,59 kJ/jam

3. Sorbitol


Fsorbitol

sorbitol

sorbitol ××

III-189

= K)298303(kJ/kmol.K 346,7kg/kmol 182,17

kg/jam 1,46−××

= 13,89 kJ/jam


Q APT = ∆TCpBM

FAPT

APT

APT ××

= K)298303(kJ/kmol.K 182,51kg/kmol 172,20

kg/jam 0,58−××

Q APT = 3,07 kJ/jam


Q keluar = 22.441,93 + 514,59 + 13,89 +3,07 = 22.973,48 kJ/jam

c. Panas yang dilepas

(Qlepas) = -(Qout - Qin)

= -(22.973,49 kJ/jam – 446.451,58 kJ/jam) = 423.478,17 kJ/jam

d. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan (m)

Jumlah air pendingin yang dibutuhkan, m = Qair pendingin/(H(301 K)– H(283 K))


= 5652,63 kg/jam

III-190

LAMPIRAN C

SPESIFIKASI ALAT

LC.1 Tangki Bahan Baku Larutan Sorbitol (F-110)

Fungsi : menyimpan larutan sorbitol untuk kebutuhan 15 hari

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan : Carbon steel, SA-285, Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Temperatur (T) : 30 oC (303 OK)

Tekanan (P) : 1 atm

Laju Alir Massa = 1103,42 kg/jam (Tabel 3.6)

Densitas Sorbitol = 1,489 g/cm3 (www.wikipedia.org, 2010)

= 1489 kg/m3

Waktu tinggal (t) = 15 hari

Faktor Kelonggaran = 20%

Gambar LC.1 Ukuran Tangki Sorbitol (F-110)

Perhitungan perencanaan desain tangki :

a) Volume tangki (VT)

Kebutuhan Sorbitol = 1103,42 kg/jam

Kebutuhan untuk 1 hari = 1103,42 kg/jam x 24 jam/hari

= 26.482,08 kg/hari

Kebutuhan untuk 15 hari = 26.482,08 kg/hari x 15 hari

= 397.231,2 kg

Volume Sorbitol (VC) = ρ

m=

3kg/m 1489

kg 397.231,2= 266,78 m3

HT

HC HSDT

HH

LC-1

III-191

Faktor kelonggaran (fk) = 20%

Volume tangki (VT) = (1 + 0,2) x 266,78 m3 = 320,136 m3

b) Tinggi tangki (HT) dan tinggi cairan dalam tangki (HC)

1) Volume silinder (VS)

Vs = 2

t s

πD H

4

Direncanakan :

- Tinggi silinder (Hs) : Diameter (Dt) = 4 : 3

- Tinggi head : Diameter (Dt) = 1 : 4

Maka :

Vs = 2 3 3

t t t t

π 4 D x D D 1,0467 D

4 3 3

π = =

2) Volume head ellipsoidal (Vh)

Vh = 2 2 3 3

t t t t

π 1 1 x D x D = D = 0,1308 D

3 3 2 4 24R

π π =

3) Volume tangki (Vt)

Vt = Vs + Vh

320,136 m3 = 1,0467 Dt3 + 0,1308 Dt3

Dt = m 478,61,1775

m 320,136

1,1775

V3/1

33/1

T =

=

Sehingga desain tangki yang digunakan :

Diameter tangki (Dt) = 6,478 mm 1

in 73,39× = 257,371 in

Jari-jari tangki (R) = ½ x 6,478 m

= 3,239 mm 1

in 73,39× = 128,685 in

Tinggi silinder (Hs) = m 6,4781,33Dt3

4×=×

= 8,6157 m

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = m 1,6195 m 6,4780,25Dt4

1=×=×

4) Tinggi tangki (HT)

HT = Hs + Hh = (8,6157 + 1,6195) m = 10,2352 m

III-192

5) Tinggi cairan dalam tangki (Hc)

Hc = m 2352,108,0H 0,2)-(1 s ×= = 8,188 mm 1

in 73,39× = 325,309 in

Sehingga letak jendela pengamatan ketinggian cairan dalam tangki

berada pada ketinggian 8,188 m.

c) Tekanan desain (Pdesain)

Po = 1 atm = 14,696 psia

Phidrostatis = cH g ρ = 1489 kg/m3(9,8 m/s2)(8,188 m) = 119.480,93 kg/m.s2

= 119.480,93 PaPa106,89476

psia 13×

× = 17,33 psia

Phidrostatis = 17,33 psia

Poperasi = Po + Phidrostatis = 14,696 psia + 127,33 psia = 32,026 psia

Pdesain = (1 + fk) Poperasi

Dimana : faktor keamanan (fk) = 0,2

Sehingga :

Pdesain = (1 + 0,2) x 32,026 psia = 38,43 psiapsia 14,696

atm 1× = 2,615 atm

d) Tebal silinder tangki (d)

Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon

steel, SA-285, Grade C sebagai berikut :

Faktor korosi (C) = 0,125 in/tahun ( Silla, 2003)

Allowable working stress (S) = 13.750 psia (Brownell dkk, 1959)

Efisiensi sambungan (E) = 0,85 (Peters, 2004)

Jenis Sambungan = Double-welded butt joints

(Peters, 2004)

Umur alat (A) direncanakan = 10 tahun

Tebal silinder (d) = ( ). 0,6

P x RC x A

S E P+

− (Peters, 2004)

Dimana : d = tebal tangki bagian silinder (in)

P = tekanan desain (psi)

R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2

S = stress yang diizinkan ; E = Efisiensi sambungan

III-193

d = ( ) ( )

×+

−

× tahun10

tahun

in 125,0

psia 38,436,085,0psia 13.750

in 128,65 psia 38,43

d = 1,674 in

Maka dipilih tebal silinder tangki in 4

31 atau 1,75 in.

e) Tebal head tangki (dh)

Direncanakan tebal head tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon

steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut:


Allowable working stress (S) = 13.750 lb/in2 (Brownell dkk, 1959)




Tebal head tangki (dh) = ( )2 . 0,2

tP x DC x A

S E P+

− (Peters, 2004)

Dimana : dh = tebal head tangki (in)

Dt = diameter tangki (in)

S = stress yang diizinkan

E = Efisiensi sambungan

dh =( )( ) ( )

×+

−

× tahun10

tahun

in 125,0

psia 38,432,085,0psia 13.7502

in 257,371 psia 38,43

dh = 1,673 in

Maka dipilih tebal head tangki in 4

31 atau 1,75 in. Head terbuat dari bahan

yang sama dengan dinding tangki.

III-194

LC.2 Tangki Bahan Baku Asam oleat (F-120)

Fungsi : menyimpan larutan asam oleat untuk kebutuhan 10 hari



Jumlah : 1 unit


Tekanan (P) : 1 atm

Laju Alir Massa = 1680,64 kg/jam (Tabel 3.5)

Densitas Asam Oleat = 0,895 g/cm3 (www.wikipedia.org, 2010)

= 895 kg/m3



Gambar LC.2 Ukuran Tangki Asam Oleat (F-120)

Perhitungan perencanaan desain tangki (Analog seperti perhitungan LC.1

tangki F-110), maka diperoleh :


Kebutuhan Asam Oleat = 1680,64 kg/jam

Kebutuhan untuk 1 hari = 1680,64 kg/jam x 24 jam/hari

= 40.335,36 kg/hari

Kebutuhan untuk 10 hari = 40.335,36 kg/hari x 10 hari

= 403.353,60 kg

Volume Asam Oleat (VC) = 450,67 m3

Volume tangki (VT) = 540,804 m3

HT

HC HSDT

HH

III-195


1) Diameter tangki (Dt) = 7,715 mm 1

in 73,39× = 306,517 in


= 3,858 mm 1

in 73,39× = 153,258 in

Tinggi silinder (Hs) = m 7,7151,33Dt3

4×=× = 10,261 m


1=×=×


HT = 12,19 m


Hc = 8,21 mm 1

in 73,39× = 326,18 in.

Sehingga letak jendela pengamatan ketinggian cairan dalam tangki berada

pada ketinggian 8,21 m.


Po = 1 atm = 14,696 psia

Phidrostatis = 72.009,91 kg/m.s2

= 72.009,91 PaPa106,89476

psia 13×

× = 10,44 psia




atm 1× = 2,05 atm




Faktor korosi (C) = 0,125 in/tahun (Silla, 2003)




III-196



P x RC x A

S E P+

− (Peters, 2004)





d = 1,646 in


31 atau 1,75 in.










tP x DC x A

S E P+

− (Peters, 2004)





dh = 1,646 in




III-197

LC.3 Tangki Penyimpanan Asam P-Toluensulfonik (F-230)

Fungsi : menyimpan Asam p-toluensulfonik untuk

kebutuhan 15 hari



Jumlah : 1 unit


Tekanan (P) : 1 atm

Laju Alir Massa.... (Tabel 3.5)

Sorbitan monooleat = 51,02 kg/jam

Sorbitol = 71,54 kg/jam

Asam p-toluensulfonik = 28,34 kg/jam

Air = 1,33 kg/jam

F total = 152,23 kg/jam

Densitas :

Asam p-toluensulfonik = 1,24 g/cm3 (www.jtbaker.com, 2010)

= 1240 kg/m3

Sorbitan monooleat = 1,09 g/cm3 (www.sciencelab.com, 2010)

= 1090 kg/m3

Sorbitol = 1,489 g/cm3 (www.wikipedia.org, 2010)

= 1489 kg/m3

Air = 0,996 g/cm3 (Geankoplis, 2003)

= 996 kg/m3



Tabel LC.1 Komposisi Bahan Yang Masuk Ke Tangki Penyimpanan (F-230)

Komposisi F

(kg/jam)

ρ

(kg/m3)

Q

(m3/jam)

Sorbitan monooleat Sorbitol Asam p-toluensulfonik Air

51,02 71,54 28,34 1,33

1090 1489 1240 996

0,047 0,048 0,023 0,001

Total 152,23 - 0,119

III-198

3

3kg/m 1279,24

/jamm 0,119

kg/jam 152,23

Q

Fρ ===∑∑∑

Gambar LC.3 Ukuran Tangki asam p-toluensulfonik (F-230)




Volume larutan asam p-toluensulfonik (VC) = 42,84 m3





in 73,39× = 139,85 in

Jari-jari tangki (R) = ½ x 3,52 m = 1,76 mm 1

in 73,39× = 69,92 in

Tinggi silinder (Hs) = 4,68 m


1=×=×


HT = Hs + Hh = 5,449 m


Hc = 3,744 mm 1

in 73,39× = 148,75 in




Po = 1 atm = 14,696 psia

HT

HC HSDT

HH

III-199

Phidrostatis = 46.936,85 kg/m.s2 = 6,8076 psia

Poperasi = 21,5036 psia


atm 1× = 1,756 atm










P x RC x A

S E P+

− (Peters, 2004)

d = 1,4 in


11 atau 1,5 in.










tP x DC x A

S E P+

− (Peters, 2004)

dh = 1,4 in




III-200

LC.4 Tangki Penyimpan Sorbitan Monooleat (F-350)

Fungsi : menyimpan sorbitan monooleat untuk kebutuhan 15 hari



Jumlah : 2 unit


Tekanan (P) : 1 atm

Laju Alir Massa.... (Tabel 3.1)

Sorbitan monooleat = 2499,99 kg/jam

Sorbitol = 0,51 kg/jam

Air = 24,75 kg/jam

F total = 2525,25 kg/jam

Densitas :

Sorbitan monooleat = 1,09 g/cm3 (www.sciencelab.com, 2010)

= 1090 kg/m3

Sorbitol = 1,489 g/cm3 (www.wikipedia.org, 2010)

= 1489 kg/m3

Air = 0,996 g/cm3 (Geankoplis, 2003)

= 996 kg/m3



Tabel LC.2 Komposisi Bahan Yang Masuk Ke Tangki Penyimpanan (F-350)

Komposisi F

(kg/jam)

ρ

(kg/m3)

Q

(m3/jam)

Sorbitan monooleat Sorbitol Air

2499,99 0,51

24,75

1090 1489 996

2,29 0,0003 0,025

Total 2525,25 - 2,3153

3

3kg/m 1090,68

/jamm 2,3153

kg/jam 2525,25

Q

Fρ ===∑∑∑

III-201

Gambar LC.4 Ukuran Tangki Sorbitan Monooleat (F-350)




Volume larutan sorbitan monooleat (VC) = 833.51 m3



Maka volume untuk 1 tangki = 2

m 1000,212 3

= 500,106 m3



in 73,39× = 298,77 in


in 73,39× = 149,385 in

Tinggi silinder (Hs) = 10,002 m


1=×=×


HT = Hs + Hh = 11,882 m


Hc = 8,0016 mm 1

in 73,39× = 317,90 in




Po = 1 atm = 14,696 psia

HT

HC HSDT

HH

III-202

Phidrostatis = 85.526,41kg/m.s2 = 12,4045 psia




Pdesain = 32,5206 psiapsia 14,696

atm 1× = 2,213 atm










P x RC x A

S E P+

− (Peters, 2004)

d = 1,66 in


31 atau 1,75 in.








Umur alat (A) direncanakan= 10 tahun


tP x DC x A

S E P+

− (Peters, 2004)

dh = 1,66 in

III-203




LC.5 Hopper Asam p-Toluensulfonik (F-130)

Fungsi : Tempat penyimpanan umpan asam p-toluensulfonik

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Grade C

Bentuk : Ellipsoidal Head Hopper

Jumlah : 1 unit

Gambar LC.5 Ellipsoidal Head Hopper umpan asam p-toluensulfonik

Kondisi penyimpanan

Temperatur : T = 30°C (303,15 K)

Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)

Kebutuhan perancangan : t = 15 hari

Laju alir massa (F) : 28,92 kg/jam = 63,76 lb (tabel 3.6)

Untuk 15 hari : jam 24 hari 15 jam

lb 76,63 ×× = 22.953,6 lb

Densitas (ρ) :

Asam p-toluensulfonik = 1,24 g/cm3 (www.jtbaker.com, 2010)

= 1240 kg/m3 = 77,41 lb/ft3

III-204

1. Menghitung sudut luar kerucut dasar hopper (Ө)

Ө = Өr + 5o

Өr = angle of repose (slide angle)

= 36o

(Sumber : Tabel Slide Angle untuk beberapa material)

Maka sudut luar kerucut dasar bin:

Ө = 41o

2. Trial jari-jari dalam bin ( R ) dan menghitung dimensi lainnya.

R ditrial sampai diperoleh volume bin (V) ~ volume asam p-toluensulfonik

yang disimpan (Vw)

Setelah beberapa trial, diperoleh :

R = 3,47266 ft = 1,05847 mm 1

in 73,39× = 42,05 in

Hc = R × tan Ө

= 3,019 ft

= 0,92 m

Hh = 2 × R × d (Untuk ellipsoidal head, d = 0,25)

= 1,736 ft

= 0,529 m

Dipilih, H = 3 × R

H = tinggi total bin = 10,418 ft = 3,1754 m

Hss = H – Hc – Hh

= 5,663 ft = 1,726 m

a. Menghitung Volume Bin (Vbin)

Vbin = Vh + Vss + Vc

Vh = a × (2R)3 (untuk ellipsoidal head, a = 0,131)

= 43,855 ft3

Vss = π × R2 × Hss

= 214,543 ft3

Vc = 3

2HcRπ

= 38,122 ft3 Maka,

Vbin = 296,520 ft3 = 8,397 m3

III-205

b. Menghitung volume asam p-toluensulfonik yang disimpan

Vw = w

F

ρ = 296,520 ft3

Terlihat bahwa Vbin ~ Vw

3. Menghitung diameter outlet partikel (Dd)

Dd = 0,75 × R

= 2,604 ft = 0,794 mm 1

in 73,39× = 31,54562 in

4. Menghitung Tebal Hopper

Tekanan, P = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %

Tekanan Design, Pdesign = (1,05) x 101,325 kPa

= 106,3913 kPaPa106,89476

psia 13×

× = 15,43 psia






Tebal shell Hopper (d) = P 0,6 -E S

R P+ C A

Dimana : d = tebal bagian silinder (in)


R = jari-jari dalam (in) = D/2


d =

×+

××

× tahun10

tahun

in 125,0

psia 15,43 0,6 -0,85 psia 13.750

in 42,05psia 15,43

d = 1,3055 in. Maka dipilih tebal shell Hopper standar in 8

31 atau 1,375 in.

Tebal Ellipsoidal Head (dh) = P 0,2 -E S 2

Dt P+ C A

III-206

dh =( )( ) ( )

×+

−

×× tahun10

tahun

in 125,0

psia 15,432,085,0psia 13.7502

in 2)42,05( psia 15,43

dh = 1,3055 in. Maka dipilih tebal head Hopper standar in 8

31 atau 1,375 in.

Tebal conical (dc) = ( ) α cos P 0,6 -E S 2

D P+ C A

dc =( )( ) ( )[ ]

×+

−

×× tahun10

tahun

in 125,0

41 cospsia 15,432,085,0psia 13.7502

in 2)(42,05 psia 15,43o

dc = 1,3055 in. Maka dipilih tebal conical Hopper standar in 8

31 atau 1,375 in

LC.6 Hopper Karbon Aktif (F-320)

Fungsi : Tempat penyimpanan umpan karbon aktif

Bahan konstruksi : Carbon steel

Bentuk : Ellipsoidal Head Hopper

Jumlah : 1 unit

Gambar LC.6 Elipsoidal Head Hopper umpan karbon aktif

Kondisi penyimpanan

Temperatur : T = 30°C (303,15 K)

Tekanan operasi : P = 1 atm (101,325 kPa)

Kebutuhan perancangan : t = 15 hari

III-207

Laju alir massa (F) : 50,51 kg/jam = 113,35 lb (tabel 3.6)

Untuk 15 hari : jam 24 hari 15 jam

lb 35,113 ×× = 40.806 lb

Densitas (ρ) : Karbon aktif = 2100 kg/m3 (Ullman, 2002)

= 131,098 lb/ft3

Perhitungan perencanaan desain hopper (Analog seperti perhitungan LC.5 Hopper

F-130), maka diperoleh :

1. sudut luar kerucut dasar hopper :

Ө = 41o

2. R = 3,5293 ft = 1,07573 mm 1

in 73,39× = 42,739 in

Hc = 3,068 ft = 0,935 m

Hh = 1,765 ft = 0,538 m

H = tinggi total bin = 10,5879 ft = 3,22718 m

Hss = 5,755 ft = 1,754 m

a. Menghitung Volume Bin (Vbin)

Vbin = Vh + Vss + Vc

Vh = 46,018 ft3

Vss = 225,210 ft3

Vc = 40,018 ft3

Vbin = 311,263 ft3 = 8,814 m3

b. Menghitung volume karbon aktif yang disimpan

Vw = w

F

ρ = 311,263 ft3

Terlihat bahwa Vbin ~ Vw

3. Menghitung diameter outlet partikel (Dd)

Dd = 2,647 ft = 0,807 mm 1

in 73,39× = 32,062 in

4. Menghitung Tebal Hopper

Tekanan, P = 101,325 kPa


Tekanan Design, Pdesign = 106,3913 kPaPa106,89476

psia 13×

× = 15,43 psia

III-208






Tebal shell Hopper (d) = P 0,6 -E S

R P+ C A

d = 1,306 in. Maka dipilih tebal shell Hopper standar in 8

31 atau 1,375 in.

Tebal Ellipsoidal Head (dh) = P 0,2 -E S 2

Dt P+ C A

dh = 1,306 in. Maka dipilih tebal head Hopper standar in 8

31 atau 1,375 in.

Tebal conical (dc) = ( ) α cos P 0,6 -E S 2

D P+ C A

dc = 1,306 in. Maka dipilih tebal conical Hopper standar in 8

31 atau 1,375 in

III-209

LC.7 Gudang penyimpanan Karbon aktif (F-340)

Fungsi : Menampung karbon aktif selama 10 hari

Jumlah : 10 unit

Spesifikasi :

- Tipe = Drum

- Bahan konstruksi = Drum fiber

Data Perhitungan

- Laju alir massa (F) : 252,53 Kg/jam

- Densitas bahan (ρ) : 2100 Kg/m3

Volume =

3/2100

/252,53

mKg

jamKg

= 0,12 m3/jam x 24 x 10 hari = 28,8 m3

Sehingga volume untuk 1 drum :

Volume = 28,8 m3 / 10 = 2,88 m3


Volume total = 2,88 x (1 + 0,2) = 3,456 m3

Maka dipilih drum dengan spesifikasi sebagai berikut (Perry dkk, 1997) :

Volume : 3,456 m3

Bahan kontruksi : fiber

III-210

LC.8 Belt Conveyor (J-131)

Fungsi : mengangkut asam p-toluensulfonik menuju bucket

elevator (J-132)

Jenis : Throughed Belt on Continous Plate


Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm

Temperatur = 30 oC

Laju alir massa,F = 28,92 kg/jam 1,063 lb/min

Densitas bahan,ρ = 1240 kg/m3 77,41 lb/ft3

Lama pengangkutan, t = 10 menit

Kapasitas Belt Conveyor = kg

tonxx

jam

kg

1000

1

min10

min6092,28

= 0,1735 ton/jam

Untuk kapasitas tersebut didapat spesifikasi Belt Conveyor sebagai berikut

(Perry dkk, 1999) :

- Lebar Belt = 14 in

- Panjang Belt = 20 ft

- Sudut elevasi = 18o

- Kecepatan Belt = 100 ft/min

- Ratio Hp/10 ft = 0,34

Daya yang dibutuhkan :

P = THp (H x 0,002) x C

Dimana :

THp = Kapasitas Belt

H = Panjang Belt

C = Material faktor = 1

Maka,

P = 0,1735 x (20 x 0,002) x 1

= 0,00694 hp

Ratio Hp/10 ft = 0,34 hp

Untuk 20 ft = 0,34 x (20/10)

III-211

= 0,68 hp

Daya motor = 0,00694 hp + 0,68 hp

= 0,687 hp

Efisiensi motor = 80 %

Daya motor = 0,687 hp / 0,8

= 0,859 hp

Maka digunakan motor 1 hp

LC.9 Bucket Elevator (J-132)

Fungsi : Mengangkut asam p-toluensulfonik dari belt

conveyor (J-131) ke tangki pencampur (M-140)

Jenis : Centrifugal discharge buckets

Bahan : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Temperatur : 30 OC (303 OK)

Tekanan : 1 atm

Gambar LC. 7 Centrifugal discharge buckets (Sumber : Perry dkk, 1999)

Perhitungan perencanaan desain bucket elevator :

a) Spesifikasi peralatan

Laju bahan yang diangkut (F) = 28,92 kg/jam = 0,008 kg/det

= 694,08 kg/hari = 0,694 ton/hari

Faktor kelonggaran (fk) = 12 % (Perry dkk, 1999)

Kapasitas = (1 + 0,12) x 28,92 kg/jam

= 32,39 kg/jam = 0,009 kg/det

III-212

Untuk bucket elevator dengan kapasitas ≤ 14 ton/jam, spesifikasi

peralatan sebagai berikut (Perry dkk, 1999) :

1) Tinggi elevator = 25 ft = 7,6196 m

2) Ukuran bucket = (6 x 4 x 4¼) in = 102 in = 2,5908 m

3) Jarak antar bucket = 12 in = 0,3048 m

4) Kecepatan bucket = 225 ft/menit = 68,5766 m/menit

= 1,1429 m/det

5) Kecepatan putaran = 43 putaran per menit

6) Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

b) Power bucket elevator (P)

∆Zm 0,07P 0,63= (Peters, 2004)

Dimana: P = Daya (kW)

m = Laju alir massa (kg/det)

∆Z = Tinggi conveyor (m)

Dari perhitungan di atas di dapat :

m = 0,009 kg/det

∆Z = 25 ft = 7,6196 m

Sehingga :

P = 0,07 x (0,009 kg/det)0,63 x 7,6196 m

= 0,027 kW xkW

hp

1

341,1 = 0,0368 hp

Digunakan daya motor 0,1 hp

III-213


Fungsi : mengangkut karbon aktif menuju bucket elevator (J-322)



Jumlah : 1 unit


Temperatur = 30 oC





tonxx

jam

kg

1000

1

min10

min6051,50

= 0,3031 ton/jam


(Perry dkk, 1999):





- Ratio Hp/10 ft = 0,34

Daya yang dibutuhkan : (Analog seperti perhitungan J-131)

P = 0,012 hp


Untuk 20 ft = 0,34 x (20/10)

= 0,68 hp

Daya motor = 0,012 hp + 0,68 hp

= 0,692 hp


= 0,865 hp


III-214

LC.11 Bucket Elevator (J-322)

Fungsi : Mengangkut karbon aktif dari belt conveyor (J-321)

ke tangki pencampur (M-310)

Jenis : Centrifugal discharge buckets

Bahan : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Temperatur : 30 OC (303 OK)

Tekanan : 1 atm

Gambar LC. 8 Centrifugal discharge buckets (Sumber : Perry dkk, 1999)

Perhitungan desain bucket elevator (analog seperti perhitungan J-132), maka

diperoleh :

a) Spesifikasi peralatan

Laju bahan yang diangkut (F) = 50,51 kg/jam = 0,014 kg/det

= 1212,24 kg/hari = 1,212 ton/hari

Faktor kelonggaran (fk) = 12 % (Perry dkk, 1999)

Kapasitas = (1 + 0,12) x 50,51 kg/jam

= 56,57 kg/jam = 0,0157 kg/det

Untuk bucket elevator dengan kapasitas ≤ 14 ton/jam, spesifikasi

peralatan sebagai berikut (Perry dkk, 1999) :

1) Tinggi elevator = 25 ft = 7,6196 m

2) Ukuran bucket = 102 in = 2,5908 m

3) Jarak antar bucket = 12 in = 0,3048 m

4) Kecepatan bucket = 225 ft/menit = 68,5766 m/menit

= 1,1429 m/det

III-215

5) Kecepatan putaran = 43 putaran per menit

6) Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

b) Power bucket elevator (P)

∆Zm 0,07P 0,63= (Peters, 2004)

Dimana: P = Daya (kW)

m = Laju alir massa (kg/det)

∆Z = Tinggi conveyor (m)

P = 0,0389 kW xkW

hp

1

341,1 = 0,05 hp

Digunakan daya motor standar 0,1 hp


Fungsi : mengangkut karbon aktif (cake) dari filter press (H-330)

menuju gudang penyimpanan karbon aktif (F-340)



Jumlah : 1 unit


Temperatur = 30 oC





tonxx

jam

kg

1000

1

min10

min6004,52

= 0,3122 ton/jam


(Perry dkk, 1999) :





III-216

- Ratio Hp/10 ft = 0,34

Daya yang dibutuhkan : (Analog seperti perhitungan J-131)

P = 0,0125 hp


Untuk 20 ft = 0,34 x (20/10)

= 0,68 hp

Daya motor = 0,0125 hp + 0,68 hp

= 0,6925 hp


Daya motor = 0,6925 hp / 0,8

= 0,866 hp


III-217

LC.13 Tangki Pencampur 1 (M-140)

Fungsi : Untuk mencampur sorbitol dengan asam

p-toluensulfonik

Jenis : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade A, Type 410.

Jumlah : 1 unit.

Temperatur (T) : 30 oC (303 OK).

Tekanan (P) : 1 atm.

Gambar LC.9 Ukuran Tangki Pencampur I (M-140)

Tabel LC.3 Data-Data Bahan yang Masuk Ke Tangki Pencampur I (M-140)

Komposisi Berat, Xi

%

F

(kg/jam)

ρ

(kg/m3)

µ

(cP)

Q

(m3/jam)

Sorbitol 97,5 % 1156,78 1489 185 0,7769

Asam p-toluen sulfonik

2,5 % 28,92 1240 30 0,023

Total 100 1185,70 - - 0,7999

(Sumber : wikipedia.com, 2010 ; Ullman, 2002 dan Tabel 3.6, Bab 3)

Perhitungan perencanaan desain tangki :

a) Volume bahan (VC) dan volume tangki (VT) :

Di dapat data-data dari Tabel LC.3, sebagai berikut :

F Σ = 1185,70 kg/jam

campuranΣµ = Xi x APTsorbitol x Xi µµ +

= (0,975 x 185 cP) + (0,025 x 30 cP)

= 181,125 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,122 lb/ft.det

Q Σ = 0,7999 m3/jam

HT

HC HS

DT

HH

HH

III-218

1) Volume bahan (VC)

campuranΣρ = jam/m 7999,0

kg/jam 1185,70

Q

F 3

=Σ

Σ

= 1482,31 kg/m3

3

3

kg/m 16,0185

lb/ft 1× = 92,537 lb/ft3

Atau = 1482,31 kg/m3

34

3

kg/m 10 x 2,767

lb/in 1× = 0,05357 lb/in3

Diasumsikan bahwa : Waktu tinggal (t) = 1jam

Sehingga :

VC = jam 1 kg/m 31,1482

kg/jam 1185,70t

ρ

F 3

sorbitolcampuran

×=×Σ

Σ= 0,7999 m3

2) Volume tangki (VT)


Volume tangki (VT) = (1 + 0,2) VC = 1,2 x 0,7999 m3

= 0,9599 m3


1) Volume silinder (VS)

Vs = 2

t s

πD H

4

Direncanakan :

- Tinggi silinder (Hs) : Diameter (Dt) = 1

- Tinggi head : Diameter (Dt) = 1 : 4

Maka :

Vs = ( ) 332 Dt 0,785 44

==× DtDtDtππ

2) Volume 2 tutup tangki ellipsoidal (Vh)

Tutup : Vh = 3322 Dt 26167,024

24

1

2

1

33=

=

××= DtDtDtR

πππ

3) Volume tangki (Vt)

Vt = Vs + Vh

0,9599 m3 = 0,785 Dt3 + 0,26167 Dt3

III-219

D = m 9716,01,04667

m 0,9599

1,04667

V3/1

33/1

T =

=


Diameter tangki (Dt) = 0,9716 m m 1

ft 3,2808× = 3,1876 ft

= 0,9716 m m 1

in 39,37× = 38,25 in


in 39,37× = 19,126 in

Tinggi silinder (Hs) = Dt = 0,9716 m

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = m 0,97160,25Dt4/1 ×=× = 0,2429 m


HT = Hs + Hh = (0,9716 + (2 x 0,2429) m = 1,4574 m


Hc = C T

T

V .H

V 3

3

m 0,9599

m 1,4574m 0,799 × = 1,213 m

m 1

in 39,37× = 47,756 in


Po = 1 atm = 14,696 psia

Phidrostatis = =−Σ )1(H Ccampuranρ 0,05357 lb/in3 (47,756-1) in = lb/in2

Dimana : 1 lb/in2 = 1 psia

Sehingga :


Poperasi = Po + Phidrostatis = 14,696 psi + 2,5047 psia = 17,2007 psia



Sehingga : Pdesain = (1 + 0,2) x 17,2007 psia = 20,641 psia


Direncanakan Tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi

Stainless steel, SA-240, Grade A, Type 410 sebagai berikut

(Brownell dkk, 1959) :

Faktor korosi (C) = 0,0042 in/thn

Allowable working stress (S) = 15.600 lb/in2

III-220

Efisiensi sambungan (E) = 0,85




P x RC x A

S E P+

− (Peters,2004)



R = jari-jari dalam tangki (in)



d =( ) ( )

×+

−

× tahun10

tahun

in 0042,0

psia 20,6416,085,0psia 15.600

in 19,126 psia 20,641

d = 0,0718 in

Maka di pilih tebal dinding silinder 1/10 in atau 0,1 in.


Direncanakan tebal head tangki menggunakan bahan konstruksi Stainless

steel, SA-240, Grade A, Type 410, sebagai berikut (Brownell dkk, 1959) :






Tebal head tangki (dh) = ( )2 . 0, 2

tP x DC x A

S E P+

− (Peters, 2004)





dh = ( ) ( )

×+

−×

× tahun10

tahun

in 0042,0

psia 20,6412,085,0psia 15.6002

in 38,25 psia 20,641

= 0,07178 in

III-221

Maka di pilih tebal head tangki 1/10 in atau 0,1 in. Head terbuat dari

bahan yang sama dengan dinding tangki.

f) Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk

Data-data perencanaan ukuran pengaduk, sebagai berikut

(Geankoplis, 2003) :

Jenis pengaduk : Flat six-blade turbine

Jumlah buffle (R) : 4

Gambar LC.10 Ukuran Turbin Untuk Tangki Pencampur I (McCabe, dkk, 1999)

Dimana :

Hc = Tinggi cairan di dalam tangki (ft)

Da = Diameter pengaduk (ft)

Dt = Diameter tangki (ft)

J = Lebar buffle (ft)

E = Tinggi daun pengaduk dari dasar tangki (ft)

Adapun data-data pengaduk standart sebagai berikut (McCabe, dkk, 1999)

1) Da = 1/3Dt = 1/3 (3,1876 ft) = 1,06253 ft

2) E = 1 (Da) = 1,06253 ft

3) L = 1/4 (Da) = 0,25 (1,06253 ft) = 0,2656 ft

Adapun data-data pengaduk jenis Flat six-blade turbine, sebagai berikut


2) W = 1/5 (Da) = 1/5 (1,06253 ft) = 0,2125 ft

3) J = 1/12 (Dt) = 1/12 (3,1876 ft) = 0,2656 ft

Dimana :

W = Lebar blade (daun) pengaduk (ft)

L = Panjang blade(daun) pengaduk (ft)

III-222

Data Perhitungan :

n = 120 putaran per menit = 2 putaran per detik

1) Bilangan Reynold (Nre)

Nre = 2n.Da .ρ

µ (Geankoplis,2003)

Nre = ( )

lb/ft.det 122,0

lb/ft .92,537ft 1,06253/det2 32

= 1712,65 = 1,71265 .103

2) Bilangan daya (Np)

Np = c

3 5

P.g

.n .Daρ (Geankoplis, 2003)

Untuk NRe = 1,71265 . 103, NP = 4 (Fig 3.4-5 Geankoplis,2003)

3) Daya pengaduk (P)

P = ( )

c

53

P

g

.Da.n N ρ=

( ) ( )

2

533

lbf.detik

ft lbm 32,174

ft 06253,12lb/ft 537,924 ×××

= 124,64 ft.lbf/det

Dimana : 1 hp = 550 ft lbf /det

Sehingga :

P = 124,64 ft.lbf/det lbf/det 550

hp 1× = 0,227 hp

Efisiensi 80 %

P = 0,8

hp 0,227 = 0,28375 hp

Digunakan pengaduk dengan daya 0,3 hp.

Koil Pemanas :

0,143

1

2

32

c

µ w

µ

k

µ Cp

µ

ρ N L0,87

k

Dh

= .... (Kern, 1965)

Direncanakan :

Koil berupa tube dengan OD = 1 in (0,08333 ft)

Diameter lingkar koil (Dk) = 59,05511 (4,9212 ft)

Dimana

Diameter Pengaduk (L) = 0,3239 m (1,06253 ft)

III-223

Diameter dalam tangki (D) = 0,9716 m x (3,2808 ft / 1 m) = 3,1876 ft

Putaran pengaduk (N) = 2 rps = 7200 rph

Densitas bahan (ρ) = 92,537 lbm/ft3

Viskositas bahan (µ) = 181,125 cp x cp 1

jamlbm/ft x 2,4191

= 438,16 lbm/ft x jam

Konduktivitas termal (k) = 0,38556 btu/jam.ft.oF

Kapasitas panas (Cp) = 1,13 btu/lbm.oF

Beban panas (Q) = 956,18 kJ/jam x kJ 1,05506

btu/jam 1

= 906,28 btu/jam

T campuran di luar koil = 30oC = 86oF

T steam di dalam koil = 182oC = 359,6oF

Perbedaan temperatur = 359,6oF – 86oF = 273,6oF

Rej = µ

ρ N L2

= 438,16

(92,537) (7200) ft) (1,06253 2

= 1716,7

Estimasi harga j dari Figure 20.2 (Hal. 718, Kern. 1965) diperoleh j = 90

3

1

k

µ Cp

=

3

1

0,38556

(438,16) 1,13

= 10,869

0,14

µ w

µ

= 1

hc =

0,143

1

µ w

µ

k

µ Cp

D

kj

= )1)(869,10(

3,1876

0,3855690 × = 118,32

untuk steam : hoi = 1500

Rd = 0,001 (appendix Tabel 12, hal. 845, Kern, 1950)

Maka

1000001,0

1

R

1h

d

d ===

F.ftjam

btu109,67

1500118,32

(1500)118,32

hh

hhU o2

oic

oicc =

+=

+

×=

III-224

98,831000109,67

(1000)109,67

hU

hUU

dc

dcd =

+=

+

×=

Maka luas perpindahan panas (A)

2

d

s ft 0335,06)98,83(273,

906,28

∆TU

QA ===

Nilai surface per lin ft, ft2 pada OD tube 1 in 12 BWG (a’ = 0,2618 ft2/ft)

diperoleh dari appendix tabel 10 (Hal. 843, kern, 1965).

Luas Permukaan lilitan koil (Ak) = a'Dπ k ××

= 4,045 ft2

Jumlah lilitan koil (n) = A/Ak

= 7,815 = 8 lilitan

Jarak antara lilitan koil (j) = 2 Dtube

= 0,1666 ft

Panjang pipa koil (l) = [ ]2

k 1)-(n j (1/2)-n)D(π π××

= 110,8 ft

Tinggi koil dari dasar tangki = ( )[ ] njDtube1n ++

= 2,0828 ft

III-225

LC.14 Tangki Pencampur 2 (M-310)

Fungsi : Untuk mencampur sorbitan monooleat dengan

karbon aktif

Jenis : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade A, Type 410.

Jumlah : 1 unit.

Temperatur (T) : 30 oC (303 OK).

Tekanan (P) : 1 atm.

Gambar LC.11 Ukuran Tangki Pencampur 2 (M-310)

Tabel LC.4 Data-Data Bahan yang Masuk Ke Tangki Pencampur 2 (M-310)

Komposisi Berat, Xi

%

F

(kg/jam)

ρ

(kg/m3)

µ

(cP)

Q

(m3/jam)

Sorbitol 0,06 1,46 1489 185 0,00098

Sorbitan monooleat

97 2499,99

1060 300 2,358

Air 0,96 24,75 996 0,8007 0,0025

Karbon aktif 1,95 50,51 2100 - 0,024

Asam p-toluen sulfonik

0,03 0,58

1240 30 0,00047

Total 100 2577,29 - - 2,38595

(Sumber : Geankoplis, 2003; wikipedia.com, 2010 ; Ullman, 2002 dan Tabel 3.2)

Perhitungan desain tangki (analog seperti perhitungan tangki pencampur M-140),

maka diperoleh :

a) Volume bahan (VC) dan volume tangki (VT) :

Di dapat data-data dari Tabel LC.4, sebagai berikut :

F Σ = 2577,29 kg/jam

campuranΣµ = Xi x Airmonooletsorbitan APTsorbitol x Xi x Xi x Xi µµµµ +++

HT

HC HS

DT

HH

HH

III-226

= (0,06 % x 185 cP) + (0,03 % x 30 cP)

+ (97 % x 300 cP) + (0,96 % x 0,8007 cP)

= 291,1277 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,1956 lb/ft.det

Q Σ = 2,38595 m3/jam

1) Volume bahan (VC)

campuranΣρ = jam/m 38595,2

kg/jam 2577,29

Q

F 3

=Σ

Σ

= 1080,19 kg/m3

3

3

kg/m 16,0185

lb/ft 1× = 67,434 lb/ft3

Atau = 1080,19 kg/m3

34

3

kg/m 10 x 2,767

lb/in 1× = 0,039 lb/in3

Diasumsikan bahwa : Waktu tinggal (t) = 1jam

Sehingga : VC = 2,386 m3

2) Volume tangki (VT)




1) Diameter tangki (Dt) = 1,398 m m 1

ft 3,2808× = 4,587 ft

= 1,398 m m 1

in 39,37× = 52,04 in


in 39,37× = 27,77 in

Tinggi silinder (Hs) = Dt = 1,398 m

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = 0,3495 m


HT = 2,796 m


Hc = 2,333 m m 1

in 39,37× = 91,85 in

III-227


Po = 1 atm = 14,696 psia

Phidrostatis = =−Σ )1(H Ccampuranρ 0,039 lb/in3 (91,85-1) in = 3,543 lb/in2

Dimana : 1 lb/in2 = 1 psia

Sehingga :




Sehingga : Pdesain = 21,89 psia


Direncanakan Tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi

Stainless steel, SA-240, Grade A, Type 410 sebagai berikut

(Brownell, dkk, 1959) :







P x RC x A

S E P+

− (Peters,2004)

d = 0,0879 in

Maka di pilih tebal dinding silinder 1/10 in atau 0,1 in.


Direncanakan tebal head tangki menggunakan bahan konstruksi Stainless

steel, SA-240, Grade A, Type 410, sebagai berikut (Brownell dkk, 1959) :






Tebal head tangki (dh) = ( )2 . 0, 2

tP x DC x A

S E P+

− (Peters,2004)

III-228

dh = 0,0849 in

Maka di pilih tebal head tangki 1/10 in atau 0,1 in. Head terbuat dari

bahan yang sama dengan dinding tangki.

f) Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk

Data-data perencanaan ukuran pengaduk, sebagai berikut




Gambar LC.12 Ukuran Turbin Untuk Tangki Pencampur 2 (McCabe, dkk, 1999)

Dimana :






Adapun data-data pengaduk standart sebagai berikut (McCabe, dkk, 1999)

1) Da = 1/3Dt = 1/3 (4,587 ft) = 1,529 ft

2) E = 1 (Da) = 1,529 ft

3) L = 1/4 (Da) = 0,25 (1,529 ft) = 0,38225 ft

Adapun data-data pengaduk jenis Flat six-blade turbine, sebagai berikut


4) W = 1/5 (Da) = 1/5 (1,529 ft) = 0,3058 ft

5) J = 1/12 (Dt) = 1/12 (4,587 ft) = 0,38225 ft

Dimana : W = Lebar blade (daun) pengaduk (ft)


III-229

Data Perhitungan (analog seperti perhitungan tangki pencampur M-140), maka

diperoleh:



Nre = 1611,96


Untuk NRe = 1611,96; NP = 3,9 (Fig 3.4-5 Geankoplis,2003)


P = 546,469 ft.lbf/det


Sehingga :

P = 0,99 hp

Efisiensi 80 %

P = 0,8

hp 0,99 = 1,2375 hp

Digunakan pengaduk dengan daya 1,3 hp.

III-230

LC.15 Reaktor (R-210)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi antara sorbitol dengan asam

oleat yang menghasilkan sorbitan monooleat dan air

Jenis : Mixed flow reactor

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup Ellipsoidal

Bahan konstruksi : stainless steel type 316 (SA-204)

Jumlah : 1 unit

Reaksi yang terjadi :

C18H34O2 + C6H14O6 → C24H44O6 + 2 H2O

Tabel LC.5 Komposisi umpan masuk M-210

Komponen Laju alir (kg/jam)

% berat ρ

(kg/m3) ρ campuran

(kg/m3) Viskositas

(cp)

Sorbitol 1156,78 40,3574 1489 600,9215 2

Asam oleat 1680,64 56,6337 895 524,7712 1,7


28,92 1,0090 1240 12,5110 0,75

Total 2866,34 100 1138,2038

Sumber : wikipedia, 2010 ; Ullman, 2002 ; Kern, 1965 ; Coulson dan Richardson, 2005)

Gambar LC.13 Mixed Flow Reactor

Data Perhitungan

- Kondisi Reaksi : Tekanan = 0,3 atm

: Temperatur = 160 oC

- Laju alir total, Ftot

- Viskositas bahan µ

:

:

2866,34 kg/jam

oleat asamAPTsorbitol x Xi x Xi x Xi µµµ ++

III-231

= 75,0100

0090,17,1

100

6337,562

100

3574,40×+×+×

= 1,7775 cPcP 1

lb/ft.det107197,6 -4××

= 0,00119 lb/ft.det

- Densitas bahan (ρ) 1138,2038 kg/m3

3

3

kg/m 16,0185

lb/ft 1× = 71,056 lb/ft3

Volume reaktan (V0) = 3kg/m

kg/jam

1138,2038

2866,34

V0 = 2,518 m3/jam

Laju alir mol asam oleat, NAo =

kg/kgmol

kg

282,46

1680,64 maj/ = 5,95 kmol/jam

Konsentrasi awal asam oleat, CA0 = /jamm 2,518

kmol/jam 5,953

=V

N Ao

CA0 = 2,363 kmol/m3

Waktu tinggal reaktan dalam reaktor 2 jam (τ) (Sabtyawiraji, 2007)

1. Perhitungan desain reaktor

Volume minimum reaktor, Vm = τ×V (Levenspiel, 2003)

= 2,518 m3/jam x 2 jam

Vm = 5,036 m3

Ruang bebas reaktor direncanakan 20% volume minimum reaktor

Volume reaktor, Vr = (1+0,2)× 5,036

Vr = 6,0432 m3

Spesifikasi Reaktor :

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1

Volume silinder, Vs = xDD

HD

4

4

22 ππ= (Brownell dkk, 1959)

Maka , Vs =

4

3Dπ

Tutup dan alas ellipsoidal :

rasio axis major D terhadap axis minor Hh = 1 : 6

III-232

Tinggi head, Hh = 6

D (Brownell dkk,1979)

volume 2 tutup, Vh = π/4 × D2 Hh × 2 (Brownell dkk,1959)

= π/4 × D2(1/6 × D) × 2

= π/12 × D3

Vt = Vs + Vh

Vt = (π/4 × D3) + (π/12 × D3)

Vt = 1,0467 D3

Diameter Tangki (Dt) = 3t

1,0467

V

= 3

3

0467,1

m 0432,6

Dt = 1,794 m

m 1

ft 3,2808× = 5,8857 ft

Tinggi silinder, Hs = m 794,1=D

Tinggi tutup, Hh = 6

1,794

6

D=

Hh = 0,299 m

Tinggi Tangki, HT = Hs + (Hh x 2)

HT = 2,392 m

2. Tekanan Desain

Tinggi cairan dalam tangki

Volume tangki = 6,0432 m3

Volume cairan = 5,036 m3

Tinggi tangki = 2,392 m

Tinggi cairan dalam tangki = tangkivolume

tangkitinggi tangkidalamcairan volume ×

Tinggi cairan dalam tangki = 3

3

m 0432,6

m 392,2m 036,5 ×

= 1,9967 m

Tekanan hidrostatis = ρ × g × tinggi cairan dalam tangki

III-233

Tekanan hidrostatis = 1138,2038 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,9967 m

= 22,272 kPa

Tekanan udara luar = 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 101,325 kPa + 22,272 kPa

Poperasi = 123,597 kPa


Maka, Pdesign = (1,2) x (123,597 kPa)

=148,3164 kPa

kPa 6,89476

psia 1× = 21,51 psia

3. Tebal dinding tangki (bagian silinder)

Allowable working stress : 16.250 psia (Brownell dkk, 1959)

Efisiensi sambungan (E)

Jenis Sambungan

:

:

0,85

Double-welded butt joints

Umur alat (A) rencana : 10 tahun

P6,0SE

RP(d)silinder dinding Tebal

−

×=

dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (m)

P = tekanan desain (psia)

D = diameter dalam tangki (m)

S = stress yang diizinkan (psia)

E = efisiensi pengelasan

d = 21,51)(0,6-0,85)250.16(

2

1,79421,51

××

×

d = 0,00139 m m 1

in 73,39× = 0,0552 in

Faktor Korosi = 0,125 in/ tahun (Brownell dkk, 1959)

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0552 + (0,125 x 10) = 1,3052 in

Dipilih tebal silinder standar 18

3 in

III-234

4. Tebal dinding head (tutup tangki)

Allowable working stress : 16.250 lb/in2 (Brownell dkk, 1959)

Efisiensi sambungan (E)

Jenis Sambungan

:

:

0,85

Double-welded butt joints

Umur alat (A) rencana : 10 tahun

0,2P2SE

DP(dh) head dinding Tebal

−

×=

dimana : dh = tebal dinding tangki bagian head (in)

P = tekanan desain (psia)

D = diameter dalam tangki (m)


E = efisiensi pengelasan

dh =22,415)(0,2-0,85)250.16( 2

1,79421,51

××

×

dh = 0,001397 m m 1

in 73,39× = 0,0555 in


Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0555 + (0,125 x 10) = 1,3055 in

Dipilih tebal head standar 18

3in

5. Perancangan Sistem Pengaduk

Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk

Data-data perencanaan ukuran pengaduk, sebagai berikut (Geankoplis, 2003) :



Gambar LC.14 Ukuran Turbin Untuk Reaktor

III-235

Dimana :






Adapun data-data pengaduk standart sebagai berikut (McCabe dkk, 1999)

1) Da = 1/3Dt = 1/3 (5,8857 ft) = 1,9619 ft

2) E = 1 (Da) = 1,9619 ft

3) L = 1/4 (Da) = 0,25 (1,9619 ft) = 0,491 ft

Adapun data-data pengaduk jenis Flat six-blade turbine, sebagai berikut (Geankoplis, 2003) :

1) W = 1/5 (Da) = 1/5 (1,9619 ft) = 0,39238 ft

2) J = 1/12 (Dt) = 1/12 (5,8857 ft) = 0,491 ft

Dimana :

W = Lebar blade (daun) pengaduk (ft)


Data Perhitungan :



Nre = 2n.Da .ρ

µ (Geankoplis,2003)

Nre = ( )

lb/ft.det 00119,0

lb/ft .71,056ft 1,9619/det2 32

= 459.660,86 = 4,5966 .105


Np = c

3 5

P.g

.n .Daρ (Geankoplis, 2003)

Untuk NRe = 4,5966 .105, NP = 5 (Fig 3.4-5 Geankoplis,2003)


P = ( )

c

53

P

g

.Da.n N ρ=

( ) ( )

2

533

lbf.detik

ft lbm 32,174

ft 9619,12lb/ft 056,715 ×××

= 2567,67 ft.lbf/det

III-236


Sehingga :

P = 2567,67 ft.lbf/det lbf/det 550

hp 1× = 4,668 hp

Efisiensi 80 %

P = 0,8

hp 4,668 = 5,835 hp

Digunakan pengaduk dengan daya 6 hp.

6. Perhitungan Desain Jaket Pendingin

Menghitung Jaket Pendingin

Jumlah air pendingin = 3778,74 kg/jam (Lampiran B)

Vair pendingin = 3kg/m 998

kg/jam 3778,74

Vair pendingin = 3,786 m3/jam

Diameter luar reaktor = diameter dalam + 2 x tebal dinding

= 1,794 m + 2 x 0,03285 m

= 1,8597 m

Asumsi jarak jaket = 5 inin 73,39

m 1× = 0,126

Diameter dalam jaket = 1,8597 m + (2 x 0,126)m

= 2,1117 m

Tinggi Jaket Pendingin,

H = Hs = 1,794 m

Tekanan jaket pendingin,

Tekanan hidrostatis = ρ × g × H

= 998 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,794 m

= 17,546 kPa

Tekanan Operasi = 17,546 kPa + 101,325 kPa

= 118,871 kPa

Tekanan Design = (1,2) x 118,871 kPa

= 142,645 kPa

kPa 6,89476

psia 1× = 20,689 psia

III-237

Tebal jaket pendingin, t = PSE

PxR

6,0−

t =

20,689)(0,6-0,85)250.16(2

2,111720,689

××

×

t = 0,0016 mm 1

in 73,39× = 0,064 in


Maka tebal Jaket yang dibutuhkan = 0,064 + (0,125 x 10) = 1,314 in

Dipilih tebal silinder standar 18

3 in

7. Perhitungan desain flange

Tekanan Desain : 14,69598 psi

Temperatur desain : 86 oF

Material Flange : ASTM A-201, grade B

Baut Baja : ASTM A-193, grade B-7

Material Gasket : Stainless steel

Diameter Luar Shell : 71,935 in = B

Tebal shell : 1,3052 in

Diameter dalam shell : 70,6298 in

Allowable Stress

of flange material : 16.250

Allowable stress

of bolting material : 16.250

Tipe flange : Loose-type (Brownell dkk, 1959)

Menghitung tebal gasket : )1( +−

−=

mpy

pmy

di

do (Brownell dkk, 1959)

Asumsi tebal gasket adalah 1/16 in, (Brownell dkk, 1959) diperoleh :

y = 3700

m = 2,75

III-238

Sehingga :

)175,2(69598,143700

)75,2(69598,143700

+−

−=

di

do

di

do= 1,002013942

Asumsi bahwa di gasket sama dengan 90 in, maka

do = (1,002013942) x (90) = 90,18125475 in

Tebal minimum gasket =

−

2

901812,90= 0,090627 in

Dengan menggunakan lebar Gasket 1/2 in, maka diameter gasket rata-rata

G = 90 + 0,5 = 90,5 in

Menghitung beban baut :

Beban untuk dudukan gasket

Wm2 = Hy = bл Gy (Brownell dkk, 1959)

bo = 2

n=

2

5,0 = 0,25 in (Brownell dkk, 1959)

b = bo jika bo ≤ 0,25 in (Brownell dkk, 1959)

b = 0,25

dengan mensubstitusikan, maka diperoleh :

Hy = 0,25 (3,14) (90,5)(3700)

Hy = 262.857,25 lb

Beban untuk menjaga terjadinya lipatan kecil dibawah operasi :

Hp = 2bπ Gmp

Hp = 2 x 0,25 x 3,14 x 90,5 x 2,75 x 14,69598

Hp = 5742,21355 lb

Beban dari tekanan dalam

H = pG

4

2π = 69598,14

4

)5,90(14,3 2x

H = 94.485,51401 lb

Beban Total operasi

Wm1 = H + Hp = 94.485.51401 lb + 5742,21355 lb = 100.227.7276 lb

III-239

Menghitung luas minimum baut , Am1 :

Am1 = fb

Wm1=

16250

7276,227.100 = 16,17583

Menghitung ukuran optimum baut (Brownell dkk, 1959) :

Tabel LC. 6 Ukuran Optimum baut

Bolt size

Root Area

Min No. of Bolts

Actual No. of

Bolt* R

Be

E

NBe vi

ID + 2(1.415 ge + R)$

0,625 0,202 37,6 40 0,9375 3 0,75 38,2 79,7493585

0,75 0,302 25,2 28 1,125 3 0,8125 26,8 80,3634739

0,875 0,419 18,15 20 1,25 3 0,9375 19,1 80,7728842

Dari tabel diatas, diperoleh diameter lingkaran baut minimum pada 80,3634739

in, sehingga digunakan baut : ¾ in. Untuk yang lebih sederhana, spesifik dimensi

dari bolt adalah 28 pada ¾-in, dengan diameter lingkaran baut 100-in.

Diameter lingkaran baut , C = 100 in.

Menghitung diameter luar flange :

Flange OD = Diameter lingkaran baut + 2E

= 100 + 2 16

13 = 101,625 = A

Perbandingan lebar gasket :

Ab actual = (0,302) x (28) = 8,456 sq. in

Lebar minimum gasket = G 2y π

fallowactualA (Brownell dkk, 1959)

= )5,9014,337002

)16250456,8(

xxx

x

= 0,0653444 in

Ambil 0,5 in

Menghitungan Ruang :

1.) Untuk kondisi boiling up

Beban desain (W)

W = (1/2)(Ab + Am) fa

= (1/2) (8,456+16,1758) x 16250

= 200.133,625 lb

III-240

Kecocokan tangan pengungkit (hG)

hG = (1/2) x (C – Ganda)

= (1/2) x (100 – 90,5)

hG = 4,75

Flange moment (Ma)

Ma = WhG

Ma = 200.133,625 x 4,75

= 950.634,7188

Untuk kondisi operasi (W = Wm1)

HD = 0,785 B2p

= (0,785)x(71,935)2 (14,69598)

HD = 59.696,45852 lb

Tangan Pengungkit , (hD)

hD = 2

)( BC −

hD = 2

)935,71100( −

hD = 14,0325 in

Ruang, (MD)

(MD) = HD x hD

(MD) = 59.696,45852 x 14,0325

= 837.690,5542 lb-in

HG = W-H

= 200,133,625 – 94.485,514

= 105.648,111 lb

Tangan Pengait yang sama

hG = 2

)( GC −

hG = 2

)5,90100( −

hG = 4,75 in

The Moment (MG)

MG = HG x hG

III-241

= 105.648,111 x 4,75

= 510.828,5272 lb-in

HT = H - HD

= 94.485,51401 - 59.696,45852

= 34.789,05549 lb

Tangan Pengait yang sama

hT = 2

GD hh +

hT = 2

75,40325,14 +

hT = 9,39125 in

Momen yang diperoleh adalah

MT = HT x hT

= 34.789,05549 x 9,39125

= 326.712,7173

Jumlah ruang untuk kondisi operasi tersebut adalah MO

MO = MD + MG + MT

= 837.690,5542 + 510.828,5272 + 326.712,7173

= 1.666.231,799 in-lb

Oleh karena itu ruang operasi terkontrol, dan

Mmax = 1.666.231,799 in-lb

Menghitung ketebalan flange (t)

t = ( )

( )fB

YM max

K = B

A =

935,71

625,101= 1,412733718

Y = 6 (Brownell dkk, 1959)

Maka

t = ( )935,7116250

7991.666.231,6(

x

x

t = 4,27625 in

III-242

LC. 16 Dekanter Centrifuge (H-220)

Fungsi : Memisahkan sorbitan monooleat sebagai produk ringan

dari sorbitol dan asam p-toulsulfonik sebagai produk berat

Bentuk : silinder horizontal

Jenis : Horizontal continuous cleaning decanter centrifuge

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Suhu = 30oC

Tekanan = 1 atm

Gambar LC.15 Dekanter Centrifuge (H-220)

ZA1 : tinggi cairan berat dalam decanter

ZT : tinggi lubang keluar cairan ringan

ZB : tinggi cairan ringan dalam decanter

ZA2 : tinggi lubang keluar cairan

ZA1 : tinggi cairan berat dalam decanter

Tabel LC. 7 Komposisi Umpan masuk Dekanter

Komponen F (kg/jam) fraksi % ρ

(kg/m3)

Q

(m3/jam)

Sorbitan monooleat

2551,01 93,80 1090 2,34

Sorbitol 73 2,7 1489 0,049


28,92 1,06 1240 0,023

Air 66,46 2,44 996 0,067

Total 2719,39 100 2,479

ZT ZA2

ZB

ZA1

Umpan

Zat cair

ringan

Zat cair

berat

III-243

Viskositas bahan (µ) = 1,4487 cp

(Densitas) Bahanρ = jam/m 479,2

kg/jam 2719,39

Q

F 3

=Σ

Σ=1087,388 kg/m3

Lapisan bawah (A) terdiri dari :

Komponen F (kg/jam) fraksi % ρ

(kg/m3)

Q

(m3/jam)

Sorbitan monooleat

51,02 33,52 1090 0,047

Sorbitol 71,54 46,99 1489 0,048


28,34 18,62 1240 0,023

Air 1,33 0,87 996 0,0013

Total 152,23 0,1193

Aρ = jam/m 1199,0

kg/jam 152,23

Q

F 3

=Σ

Σ=1269,64 kg/m3

Lapisan atas (B) terdiri dari :

Bρ = jam/m 36085,2

kg/jam 2567,16

Q

F 3

=Σ

Σ=1087,388 kg/m3

Perhitungan waktu pemisahan :

t = BA ρρ

µ

−

×100

Dimana :

t = waktu pisah (jam)

ρA= ρB = densitas Zat cair A dan B (kg/m3)

t = 1087,388-1269,64

4487,1100 ×

Komponen F

(kg/jam)

fraksi

%

ρ

(kg/m3)

Q

(m3/jam)

Sorbitan monooleat

2499,99 97,38 1090 2,294

Sorbitol 1,46 0,06 1489 0,00098


0,58 0,02 1240 0,00047

Air 65,13 2,54 996 0,0654

Total 2567,16 100 2,36085

III-244

t = 0,8168 jam jam 1

menit 60× = 49 menit

Desain tangki dekanter

a. Volume tangki

Volume cairan = ρ

tF×=

3kg/m 1087,388

jam8168,0kg/jam 2719,39 ×


Separator 80% penuh, maka volume yang dibutuhkan :

Volume tangki =0,8

m 2,04269 3

= 2,5534 m3

b. Diameter dan panjang shell

Volume shell tangki,Vs =

3

43

2

41 1:3::;

DiVs

DLasumsiLDiVs i

π

π

=

==

Volume tutup tangki,Ve

=

3

24Diπ

(Brownell dkk,1959,hal:80)

Volume tangki ,V = Vs + 2Ve

V = iD 12

10π

2,5534 m3 = iD

12

10π

Di = 0,9758 m

L = 2,9274 m

Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 0,9758 m

Rasio axis = 2 : 1

Tinggi tutup =

=

2

0,9758

2

1 (Brownell dkk,1959, hal: 80)

Tinggi tutup = 0,4879 m

c. Tebal shell tangki


Volume tangki = 2,5534 m3

III-245

Tinggi cairan dalam tangki (ZT) = m0,7806m0,97582,5534

2,04269=×

Tinggi cairan dalam tangki (ZT) = 0,7806 m

Tekanan hidrostatik, P = ρ x g x l

P = 1087,388 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7806 m

P = 8318,3877 Pa = 8,3184 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P = 8,3184 kPa + 101,325 kPa

P = 109,6434 kPa


Maka, Pdesign = (1,2) x (109,6434 kPa)

Pdesign = 131,57208 kPakPa 6,89476

psia 1× = 19,08 psia

Joint efficiency

Jenis Sambungan

=

=

0,8 (Brownell,1959,hal:254)

Single-welded butt joints (Brownell,1959,hal:254)

Allowable stress = 13.750 psia psia 1

kPa 6,89476× = 94.802,95 kPa

Tebal shell tangki, t = P 0,6SE

PR

−

t = kPa) (131,57208 0,6kPa(0,8) 94.802,95

2

m 0,9758kPa 131,57208

−

×

t = 0,000847 mm 1

in 73,39×

t = 0,003365 in

Faktor korosi = 0,125 in/ tahun (Brownell dkk, 1959)

Maka tebal shell yang dibutuhkan

t = 0,003365 in + 0,125 in

t = 0,128365 in

Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell dkk,1959,hal:94)

d. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell

Tebal tutup atas = 0,128365 in = ¼ in

III-246

Perhitungan lubang keluaran zat cair

Tinggi zat cair berat,ZA1 = 39,2719

23,152 x 0,7806 m

= 0,043698 m

Dari Warren L.McCabe,1994 hal: 34 diperoleh:

ZA1

=

AB

ABTA ZZ

ρρ

ρρ

/1

)/(2

−

−

Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki

ZA2 = ZA1 (1-ρB/ρA) + ZT(ρB/ρA)

= 0,043698 (1-

64,1269

388,1087) + 0,7806 (

64,1269

388,1087)

= 0,6748 m

Perhitungan Daya Sentrifusi

Daya sentrifusi (P) = 5,984 (10-10) sg Q (N.rp)2 (Perry dkk, 1999)

Dimana :

sg = Specific gravity

Q = Laju alir volumetric (liter/s)

N = laju putar rotor (rpm)

rp = radius bucket (m)

Dengan, Q = 2,479 m3/jam = 0,689 liter/detik

Diameter bucket = 30 in, sehingga rp = 15 in (0,3819 m)

Laju putaran (N) = 600 rpm

Sg = 1 ( www.sciencelab.com, 2010)

Maka, P = 5,984 (10-10) (1) (0,689 liter/detik) (600 rpm (0,3819 m))2

P = 0,000217 hp

P = 2,17 . 10-4 hp, maka dipilih sentrifusi dengan daya ¼ hp

III-247

LC. 17 Evaporator (V-240)

Fungsi : Untuk meningkatkan konsentrasi sorbitan monooleat

dengan menguapkan air

Jenis : tangki dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan : carbon steel SA-285 Gr.C

Kondisi Operasi :

T : 110oC

P : 1 atm

Tabel LC.8 Komposisi masuk Evaporator (V-240)

Komponen F (kg/jam) ρ (kg/m3) Q (m3/jam)

Sorbitan monooleat

2499,99 1090 2,2936

Sorbitol 1,46 1489 0,00098


0,58 1240 0,00047

Air 65,13 996 0,0654

Total 2567,16 2,36045

Densitas campuran :

ρ = jam/m 36045,2

kg/jam 2567,16

Q

F 3

=Σ

Σ= 1087,57 kg/m3 x

3

3

m/kg 16,0185

lb/ft 1

= 67,895 lb/ft3


= 0,0006 (185) + 0,0002 (30) + 0,9738 (500) + 0,025 (0,8007)

= 469,04 cP

Ukuran Tangki :

Volume cairan = 2,36045 m3/jam

Faktor kelonggaran = 20%

Volume Tangki = (laju volumetrik) (1,2)

= 2,36045 m3/jam (1,2) = 2,83254 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1

Volume silinder (Vs) = 2

t s

πD H

4= 3D

4

π= 0,785 D3

III-248

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap

minor adalah 2 : 1, sehingga :

Tinggi head (Hh) = D6

1 (hal. 80, Brownell dkk, 1959)

Volume 2 head ellipsoidal (Vh)

Vh = 2 2 3 3

t t t t

π 1 1 x D x D = D = 0,1308 D

3 3 2 4 24R

π π =

= )D (0,13082 3× = 0,2616 D3

Volume tangki (Vt)

Vt = Vs + Vh

2,83254 m3 = 0,785 Dt3 + 0,2616 Dt3

Dt = m 394,11,0466

m 2,83254

1,0466

V3/1

33/1

T =

=


Diameter tangki (Dt) = 1,394 mm 1

in 73,39× = 55,384 in


= 0,697 mm 1

in 73,39× = 27,69 in

Tinggi silinder (Hs) = m 1,394Dt =

Tinggi head ellipsoidal (Hh) = m 0,23 m 1,3941/6Dt6

1=×=×

Tinggi tangki (HT)

HT = Hs + Hh = (1,394 + 0,23) m = 1,624 m

Tinggi cairan dalam tangki (Hc)

Hc = 2,83254

1,6242,36045

tangkivolume

tangki)nggicairan)(ti volume( ×=

= 1,3533 mm 1

in 73,39× = 53,767 in

Tekanan desain (Pdesain)

Po = 1 atm = 14,696 psia

Phidrostatis = cH g ρ = 1087,57 kg/m3 (9,8 m/s2)(1,3533 m)

III-249

= 14.423,72 kg/m.s2

= 14.423,72 PaPa106,89476

psia 13×

× = 2,092 psia





Sehingga :


atm 1× = 1,37 atm

Tebal silinder tangki (d)





Efisiensi sambungan (E) = 0,85 (Peters,2004)

Jenis Sambungan = Double welded butt joints

(Peters, 2004)



P x RC x A

S E P+

− (Peters,2004)





d = ( ) ( )

×+

−

× tahun10

tahun

in 125,0

psia 20,156,085,0psia 13.750

in 27,69 psia 20,15

d = 1,298 in


31 atau 1,375 in.

III-250

Tebal head tangki (dh)

Direncanakan tebal head tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel,

SA-285, Grade C, sebagai berikut:



Efisiensi sambungan (E) = 0,85 (Peters,2004)

Jenis Sambungan = Double welded butt joints

(Peters,2004)



tP x DC x A

S E P+

− (Peters,2004)





dh =( )( ) ( )

×+

−

× tahun10

tahun

in 125,0

psia 20,152,085,0psia 13.7502

in 55,384 psia 20,15

dh = 1,298 in




Koil Pemanas :

0,143

1

2

32

c

µ w

µ

k

µ Cp

µ

ρ N L0,87

k

Dh

= .... (Kern, 1965)

Direncanakan :



Dimana


Diameter dalam tangki (D) = 1,394 m (3,2808 ft / 1 m) = 4,57 ft

Putaran pengaduk (N) = 1 rps = 3.600 rph


III-251


jamlbm/ft x 2,4191



Kapasitas panas (Cp) = 1,13 btu/lbm.oF

Beban panas (Q) = 242.359,92 kJ/jam x kJ 1,05506

btu/jam 1

= 229.711,98 btu/jam

T campuran di luar koil = 110oC = 230oF

T steam di dalam koil = 182oC = 359,6oF


Rej = µ

ρ N L2

= 1134,65

(67,895) (3600) ft) (2,8714445 2

= 1776,148


3

1

k

µ Cp

=

3

1

0,38556

(1134,65) 1,13

= 14,926

0,14

µ w

µ

= 1

hc =

0,143

1

µ w

µ

k

µ Cp

D

kj

= )1)(926,14(

4,57

0,3855690 × = 113,33



Maka

1000001,0

1

R

1h

d

d ===

F.ftjam

btu105,369

1500113,33

(1500)113,33

hh

hhU o2

oic

oicc =

+=

+

×=

95,3251000105,369

(1000)105,369

hU

hUU

dc

dcd =

+=

+

×=

III-252


2

d

s ft 26,24,6)95,325(129

229.711,98

∆TU

QA ===




= 4,045 ft2


= 5,998 = 6 lilitan

Jarak antara lilitan koil (j) = 2 Dtube

= 0,1666 ft


k 1)-(n j (1/2)-n)D(π π××

= 86,176 ft


= 1,58 ft

III-253

LC. 18 Filter Press (H-330)

Fungsi : Untuk memisahkan Sorbitan monooleat dari asam

p-toluensulfonik dan sorbitol

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-129 Grade A

Jenis : Plat and frame

Jumlah : 2 unit

Laju alir cake = 52,04 kg/jam

Densitas cake = 2079,2611 kg/m3 kg/m3

Volume cake pada filter press = 52,04 / 2079,2611 = 0,025028 m3/jam

Jumlah umpan yang harus ditangani = 2577,29 kg/jam

Laju filtrat pada filter press = 2525,25 kg/jam

Densitas filtrat = 1089,1593 kg/m3

Volume filtrat = 2525,25 kg/jam / 1089,1593 kg/m3 = 2,318531m3

Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan :

)]1/([)}([)1( WWxExLxAVxxELxAx s −+=− ρρ ................................ (Foust, 1979)

Dimana:

L = tebal cake pada frame (m)

A = Luas penyaringan efektif (m2)

E = Porositas partikel (1-(1141,2796 /1538,1490) = 0,258

sρ = Densitas cake (kg/m3)

ρ = Densitas filtrat (kg/m3)

W = Fraksi massa cake dalam umpan

V = Volume filtrat hasil penyaringan (m3)

Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam

W = umpanmassaalirlaju

cakemassaalirlaju

020192,0543,8241

14,7537==W

Tebal cake pada frame diasumsikan = 1 cm

)}01,0258,0(318531,2[1593,1089 2079,2611)258,01(01,0 xAxxxxAx +=−

)]020192,01/(020192,0[ −x

III-254

A = 0,0526101 m2

Faktor keamanan = 20 %

Jumlah plate yang dibutuhkan (n) =1,2 x 0,0526101 = 0,063132

Dipilih plate and frame dengan ukuran 250 mm

Untuk plate and frame dari kayu dengan ukuran, 250 mm

Luas filtering area = 0,054 m2................................ (Tabel 11.11. Walas, 1988)

Jumlah plate buah169,1054,0

063132,0== = 2 buah.

Maka diambil jumlah plate = 2 buah

Jumlah frame = jumlah plate = 2 buah

III-255

LC.19 Heat Exchanger 1 (Heater 1 (E-142))

Fungsi : menaikkan temperatur sorbitol sebelum dimasukkan ke reaktor

(M-210)

Jenis : Double pipe exchanger

Jumlah : 1 unit

Asumsi instalasi double pipe heat exchanger 15 ft per hairpin dengan IPS (Dimension

Of Steel Pipe ) 2 x 14

1 in.

Fluida panas (Steam)

Laju alir fluida masuk,W : 200,37 kg/jam = 441,73971 lbm/jam

Temperatur masuk (T1) : 182 oC = 359,6 0F

Temperatur keluar (T2) : 182 0C = 359,6 0F

Fluida dingin (Larutan sorbitol)

Laju alir fluida masuk, w : 1185,70 kg/jam = 2614,0179 lbm/jam

Temperatur masuk (t1) : 30 0C = 86 0F

Temperatur keluar (t2) : 160 0C = 320 0F

Panas yang diserap (Q) : 401.920 kJ/jam= 381.201,83 Btu/jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya

Fluida panas Keterangan Fluida dingin Selisih

T1 = 359,6 °F Temperatur yang lebih

tinggi t2 = 320 °F ∆t1 = 39,6 °F


rendah t1 = 86°F ∆t2 = 273.6 °F

T1 – T2 = 0°F Selisih t2 – t1 = 234°F ∆t2 – ∆t1 = 234 °F

LMTD = 1

2

12

t

tLn

tt

∆

∆

∆−∆

= 121,0654963 °F

Temperatur kalorik (Tc dan tc)

Tc = )T(TFT 21c2 −+ = 359,6 oF (Fc diperoleh dari gambar 17 hal. 827 Kern, 1965)

tc = )t(tFt 12c1 −+ = 203oF (Fc diperoleh dari gambar 17 hal. 827 Kern, 1965)

III-256

Dari tabel 6.2 (Kern, 1965) menunjukkan bahwa luas aliran dalam pipa inner lebih

besar daripada annulus. Jadi laju alir paling besar ditempatkan dalam pipa inner yaitu

larutan sorbitol

Fluida panas : annulus, Steam

1. Flow area

D2 = 2,067 in /12 = 0,17225 ft

D1 = 1,66 in /12 = 0,1383333 ft

aa = π (D2 2 – D1

2)/4

4

)1383333,0 0,17225(14,3 22−=

x

= 0,008269152 ft2

Diameter ekuivalen,De

De =(D2 2 – D1

2)/ D1

1383333,0

)1383333,0 0,17225( 22−=

= 0,076149046 ft

2. Kecepatan massa, Ga

Ga 008269152,0

441,73971==

aa

W

= 53.420,19568 lbm/ft2jam

3. Pada 359.6 oF, µ =0,015 cP = 0,0363

lbm/ft.jam

Rea µ

DeGa=

Rea 0363,0

18568,420.53076149046,0 x=

= 112.063,2768

4. ho = 1500 Btu/jam ft2 oF

(kondensasi steam)

Fluida dingin : inner, sorbitol

1. Flow area

D = 1,38 in = 0,115 ft

ap = π D2/4

= 3,14 x 0,1152/4

= 0,010381625

2. Kecepatan massa, Gp

Gp 010381625,0

0179,2614==

aa

W

= 251.792,7525 lbm/ft2jam

Pada 203oF, µ = 2 cP = 4,8382 lbm/ft.jam

3. Rea µ

DeGa=

Rea 8382,4

7525,792.251115,0 x=

= 5984,904872

4. jH = 16,5 (Fig. 24 Kern)

5.3

1

3

1

0728,0

8382,445456,0

k

µCp

×=

×

= 3,114448961

6.

14,03

1

k

µCp

De

kjHhi

×

×××=

wµ

µ

1114448961,3115,0

0728,05,16 ××

= x

= 32,53109645 Btu/jam/ft2 oF

7. Koreksi hi pada OD

OD

IDhihio ×=

III-257

=

66,1

38,1532,5310964 x

= 27,04392355

8. Clean Overall Heat Transfer Coefficient (Uc)

oio

oio

hh

hhUc

+

×=

FftjamBtuUco2/ 26,5649761

1500527,0439235

1500527,0439235=

+

×=

9. Design overall coefficient UD

Rd U

11

C

+=DU

, dengan Rd = 0,003

003,026,5649761

11+=

DU

UD = 24,60415012 Btu/jam.ft2.oF

10. Luas permukaan yang diperlukan

tU

QA

D ∆×=

A = 127,9753186 ft2

Dari tabel 11 (Kern,1965) untuk IPS 2 x 4

11 in diperoleh luas permukaan pipa

0,435 ft2 tiap 1 hairpin. Maka panjang pipa yang diperlukan :

435,0

9753186,127=L = 294,1961347

Berarti dapat digunakan 10x15 ft hairpin dengan panjang total 10 x 2 x 15 = 300 ft

11. Luas permukaan aktual yang diperlukan 300 x 0,435 = 130,5 ft2

Maka UD aktual diperoleh :

0654963,121130,5

381.201,83

tA

QU D

×=

∆×= = 24,12815287 Btu/jam.ft2.oF

724,128152826,5649761

724,128152826,5649761

UU

UUR

DC

DCD

×

−=

×

−= = 0,003801811

RD hitung ≥ RD ketentuan, maka spesifikasi dapat diterima.

III-258

Perhitungan Pressure Drop

1. D’e untuk pressure drop dari De

D’e = (D2 – D1)

= 0,17225 – 0,1383333

= 0,033916667 ft

Re’a =0363,0

19568,420.53 70,03391666 ×

= 49.912,80909

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

f = 0,006307727

s = 1 ; ρ = 1 x 62,5 = 62,5 lb/ft3

2. ( ) gD

GfFa

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ= 0,1950229 ft

3. ρ3600

G =V = 0,237423092 fps

Fl =2,322

237423092,03

23

22

xx

g

Vx =

= 0,002625919 ft

∆P =( )

144

5,62 90,002625911950229,0 x+

= 0,085785078 psi

∆P yang diperbolehkan = 10 psi,

(∆Pa hitung < ∆Pa yang diizinkan)

1. Untuk Re = 5984,904872 diperoleh

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

= 0,010342895

s = 1,47 ; ρ = 1,47 x 62,5 = 91,875 lb/ft3

2. ( ) gD

GfFp

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ

= 0,969641054 ft

∆P =144

91,875 40,96964105 x

= 0,618651193 psi

∆P yang diperbolehkan =10 psi,

(∆Pp hitung < ∆Pp yang diizinkan)

III-259


Fungsi : menaikkan temperatur asam oleat sebelum dimasukkan ke

dalam reaktor (M-210)


Jumlah : 1 unit

Asumsi instalasi double pipe heat exchanger 20 ft per hairpin dengan IPS

(Dimension Of Steel Pipe ) 2 x 14

1 in.

Fluida panas (Steam)


Temperatur masuk (T1) : 182 oC = 359,6 0F


Fluida dingin (Larutan asam oleat)




Panas yang diserap (Q) : 452.289,46 kJ/jam = 428.974,8429 Btu/jam




tinggi t2 = 320 °F ∆t1 = 39,6 °F


rendah t1 = 86°F ∆t2 = 273.6 °F

T1 – T2 = 0°F Selisih t2 – t1 = 234°F ∆t2 – ∆t1 = 234 °F

LMTD = 1

2

12

t

tLn

tt

∆

∆

∆−∆

= 121,0654963 °F


Tc = )T(TFT 21c2 −+ = 359.6 oF (Fc diperoleh dari gambar 17 hal. 827 Kern, 1965)

tc = )t(tFt 12c1 −+ = 203oF (Fc diperoleh dari gambar 17 hal. 827 Kern, 1965)

III-260



asam oleat

Fluida panas : annulus, Steam

1. Flow area

D2 = 2,067 in /12 = 0,17225 ft

D1 = 1,66 in /12 = 0,1383333 ft

aa = π (D2 2 – D1

2)/4

4

)1383333,0 0,17225(14,3 22−=

x

= 0,008269152 ft2


De = (D2 2 – D1

2)/ D1

1383333,0

)1383333,0 0,17225( 22−=

= 0,076149046 ft


Ga 008269152,0

6497,097717==

aa

W

= 60,114,71638 lbm/ft2jam

3. Pada 359.6 oF, µ =0,015 cP

= 0,0363 lbm/ft.jam

Rea µ

DeGa=

Rea 0363,0

3860,114,716076149046,0 x=

= 126.106,8406

4. ho = 1500 Btu/jam ft2 oF

(kondensasi steam)

Fluida dingin : pipa, asam oleat

1. Flow area

D = 1,38 in = 0,115 ft

ap = π D2/4

= 3,14 x 0,1152/4

= 0,010382 ft2


Gp 010382,0

73705,17255==

aa

W

= 356.897,2 lbm/ft2jam

Pada 100,4 oF, µ = 1,7 cP

= 4,11247 lbm/ft.jam

3. Rea µ

DeGa=

Rea 11247,4

356.897,2115,0 x=

= 13.840,84831

4. jH = 35 (Fig. 24 Kern)

5.3

1

3

1

0925,0

4,1124749444,0

k

µCp

×=

×

= 2,801291

6.

14,03

1

k

µCp

De

kjHhi

×

×××=

wµ

µ

1801291,2115,0

0925,035 ××

×=

= 78,86243 Btu/jam/ft2 oF

III-261


OD

IDhihio ×=

=

66,1

38,186243,78 x

= 65,56033


oio

oio

hh

hhUc

+

×=

FftjamBtuUco2/8148878,62

150056033,65

150056033,65=

+

×=


Rd U

1U

C

D += , dengan Rd = 0,003

003,062,8148878

11+=

DU

UD = 52,8547 Btu/jam.ft2.oF


tU

QA

D ∆×=

A = 67,039044 ft2

Dari tabel 11 (Kern,1965) untuk IPS 2 x 4

11 in diperoleh luas permukaan pipa


435,0

039044,67=L = 154,112745 ft




3121,06549669,6

29428.974,84

tA

QU D

×=

∆×=

= 50,9098945 Btu/jam.ft2.oF

III-262

50,90989458148878,62

50,90989458148878,62

UU

UUR

DC

DCD

×

−=

×

−=

= 0,00372275




D’e = (D2 – D1)

= 0,17225 – 0,1383333

= 0,033916667 ft

Re’a =0363,0

3860.114,716 70,03391666 ×

= 56.167,79056

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

f = 0,006171894

s = 1 ; ρ = 1 x 62,5 = 62,5 lb/ft3

2. ( ) gD

GfFa

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ

= 0,128878529 ft

3. ρ3600

G =V = 0,267176517 fps

Fl =2,322

70,267176513

23

22

xx

g

Vx =

= 0,003325309 ft

∆P =( )

144

5,6290,00332530 90,12887852 x+

= 0,057380138 psi



1. Untuk Re = 9980,176

diperoleh

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

= 0,00902

s = 0,89 ; ρ = 0,89 x 62,5 = 55,625 lb/ft3

2. ( ) gD

GfFp

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ

= 2,47198 ft

∆P =144

55,625 2,47198 x

= 0,95489 psi



III-263


Fungsi : menaikkan temperatur sorbitan monooleat sebelum dimasukkan

ke dalam evaporator (V-240)


Jumlah : 1 unit


Of Steel Pipe ) 3 x 2 in.

Fluida panas (Produk alur 9)


Temperatur masuk (T1) : 160 oC = 320 0F


Fluida dingin (Produk alur 12)




Panas yang diserap (Q) : 285.756,74 kJ/jam= 271.026,5516 Btu/jam



T1 = 320 °F Temperatur yang lebih

tinggi t2 = 194 °F ∆t1 = 126 °F


rendah t1 = 86°F ∆t2 = 212,4 °F

T1 – T2 = 21,6°F Selisih t2 – t1 = 108°F ∆t2 – ∆t1 = 86,4 °F

LMTD = 1

2

12

t

tLn

tt

∆

∆

∆−∆

= 165,4572132 °F


Tc = )T(TFT 21c2 −+ = 309,47 oF (Fc diperoleh dari gambar 17 hal. 827 Kern, 1965)

tc = )t(tFt 12c1 −+ = 141,35oF (Fc diperoleh dari gambar 17 hal. 827 Kern, 1965)

III-264



produk alur 9

Fluida dingin : annulus, Produk alur 12

1. Flow area

D2 = 3,068 in /12 = 0,255667 ft

D1 = 2,38 in /12 = 0,198333 ft

aa = π (D2 2 – D1

2)/4

4

)198333,0 0,255667(14,3 22−=

x

= 0,020433027 ft2


De =(D2 2 – D1

2)/ D1

198333,0

)198333,00,255667( 22 −=

= 0,131240336 ft


Ga 020433027,0

95659,61227==

aa

W

= 276.983,5508 lbm/ft2jam

3. Pada 141,35oF, µ =1,8168 cP =

4,396656 lbm/ft.jam

Rea µ

DeGa=

Rea 396656,4

5508,983.276131240336,0 x=

= 8267,968726

4. jH = 29 (Fig. 24 Kern)

5.

3/1

3/1

053,0

396656,442881,0)(

×=

k

xCp µ

= 3,288797806

Fluida panas : pipa, Produk alur 9

1. Flow area

D = 2,067 in = 0,17225 ft

ap = π D2/4

= 3,14 x 0,172252/4

= 0,023290999 ft2


Gp 0232909,0

519691,5885==

aa

W

= 252.695,0293

Pada 309,47 oF , µ = 1,4487 cP

= 3,50455017 lbm/ft.jam

3. Rea µ

DeGa=

Rea 50455017,3

0293,695.25217225,0 x=

= 12.420,05869

4. jH = 44 (Fig. 24 Kern)

5. 3

1

3

1

053,0

50455017,342881,0

k

µCp

×=

×

= 3,04934881

6.

14,03

1

k

µCp

De

kjHhi

×

×××=

wµ

µ

104934881,317225,0

053,044 ××

×=

= 41,28349159 Btu/jam/ft2 oF


III-265

6.

14,03/1

=

We

xk

Cpx

D

kxjHho

µ

µµ

= 1288797806,3131240336,0

053,029 ××x

= 38,51622434

OD

IDhihio ×=

=

38,2

067,2941,2834915 x

= 35,85419207


oio

oio

hh

hhUc

+

×=

FftjamBtuUco2/56878275,18

51622434,38735,8541920

51622434,38735,8541920=

+

×=


Rd U

1U

C

D += , dengan Rd = 0,003

003,0518,5687827

11+=

DU



tU

QA

D ∆×=

A = 93,12919137 ft2

Dari tabel 11 (Kern,1965) untuk IPS 3 x 2 in diperoleh luas permukaan pipa


622,0

12919137,93=L = 149,725388




2165,45721393,3

16271.026,55

tA

QU D

×=

∆×=

= 17,55676476 Btu/jam.ft2.oF

III-266

617,556764756878275,18

617,556764756878275,18

UU

UUR

DC

DCD

×

−=

×

−=

= 0,0031004276




D’e = (D2 – D1)

= 0,255667 – 0,198333

= 0,057333 ft

Re’a =396656,4

08276.983,55 0,057333 ×

= 3611,924664

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

f = 0,011959675

s = 1 ; ρ = 1 x 62,5 = 62,5 lb/ft3

2. ( ) gD

GfFa

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ

= 2,940390978 ft

3. ρ3600

G =V = 1,231038 fps

Fl =2,322

1,2310383

23

22

xx

g

Vx =

= 0,07059571 ft

∆P =( )

144

5,620,07059571 82,94039097 x+

= 1,306852 psi



2. Untuk Re = 12.420,05869

diperoleh

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

= 0,0085358

s = 1 ; ρ = 1 x 62,5 = 62,5 lb/ft3

2. ( ) gD

GfFp

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ

= 0,581387 ft

∆P =144

62,5 0,581387 x

= 0,252338 psi



III-267

LC.22 Heat Exchanger 4 (Cooler 1 (E-212))

Fungsi : menurunkan temperatur sorbitan monooleat sebelum

dimasukkan ke dekanter centrifuge (H-220)

Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Dipakai : 3/4 in OD Tube 16 BWG, panjang = 16 ft, 2 pass

Jumlah : 1 unit

Fluida panas

Laju alir fluida panas masuk = 2719,39 kg/jam = 5995,26004 lbm/jam

Temperatur awal (T1) = 148°C = 298,4°F

Temperatur akhir (T2) = 30°C = 86°F

Fluida dingin

Laju alir air pendingin = 9919,93 kg/jam = 21869,81635 lbm/jam

Temperatur awal (t1) = 10°C = 50°F

Temperatur akhir (t2) = 28°C = 82,4°F

Panas yang diserap (Q) = 743.171,63 kJ/jam = 704.388,02533 Btu/jam


Fluida Panas Fluida

dingin Selisih

T1 = 298,4°F Temperatur yang lebih

tinggi t2 = 82,4°F ∆t1= 216°F

T2 = 86°F Temperatur yang lebih

rendah t1 = 50°F ∆t2 = 36°F

T1–T2 = 212,4°F Selisih t2–t1= 32,4°F ∆t2 – ∆t1 =

-180°F

45991,100

216

36ln

180-

∆t

∆tln

∆t∆tLMTD

1

2

12 =

=

−= °F

55556,632,4

212,4

tt

TTR

12

21 ==−

−=

13043,005298,4

32,4

tT

ttS

11

12 =−

=−

−=

Dari Fig 18, Kern, 1965 diperoleh FT = 0,875

III-268

Maka ∆t = FT × LMTD = 0,875 × 100,45991 = 87,90242 °F

(2) Tc dan tc

2,1922

86298,4

2

TTT 21

c =+

=+

= °F

2,662

82,450

2

ttt 21

c =+

=+

= °F

Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi:

- Diameter luar tube (OD) = 3/4 in

- Jenis tube = 16 BWG

- Pitch (PT) = 1 in square pitch

- Panjang tube (L) = 16 ft

a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas light organic

dan fluida dingin air, diperoleh UD = 5-75, faktor pengotor (Rd) = 0,003.

Diambil UD = 30 Btu/jam⋅ft2⋅°F

Luas permukaan untuk perpindahan panas,

2

o

o2D

ft 10982,267

F87,90242 Fftjam

Btu30

Btu/jam 533704.388,02

∆tU

QA =

×⋅⋅

=×

=

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft (Kern, 1965)

Jumlah tube, 04516,58/ftft 0,1963ft 16

ft10982,267

aL

AN

2

2

"t =×

=×

= buah

b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 90 tube

dengan ID shell 13,25 in.

c. Koreksi UD

2

2

"

t

ft672,282

/ftft 0,1963 90ft 16

aNLA

=

××=

××=

Fftjam

Btu34839,28

F 87,90242ft 0672,282

Btu/jam 533704.388,02

∆tA

QU

22D°⋅⋅

=°×

=⋅

=

III-269

Fluida dingin : air, tube

(1) Flow area tube, at′ = 0,302 in2 (Kern, 1965)

n144

'tatN

ta×

×= (Kern, 1965)

2ft 09438,02144

0,30290ta =

×

×=

(2) Kecepatan massa

ta

WtG = (Kern, 1965)

2ftjam

mlb15342,733.231

09438,0

521869,8163tG

⋅==

(3) Bilangan Reynold

Pada tc = 66,2 °F

µ = 0,836 cP = 2,02237 lbm/ft2⋅jam

Dari Tabel 10, Kern, untuk 3/4 in OD, 16 BWG, diperoleh

ID = 0,62 in = 0,05167 ft

µ

tGIDtRe

×= (Kern, 1965)

2,02237

15342,733.231 0,05167tRe

×= = 5920,22914

(4) Taksir jH dari Gbr 24, Kern, diperoleh jH = 25

(5) Pada tc = 66,2 °F

c = 1 Btu/lbm°F (Kern, 1965)

k = 0,865 Btu/jam.ft°F (Kern, 1965)

32724,13

1

865,0

2,02237131

=

×=

⋅

k

c µ

(8) 3

1

⋅××=

k

c

D

kjH

s

oh µ

φ (Kern, 1965)

51229,5551,3272405617,0

0,86525

sφ

oh=××=

III-270

3/4

0,62 x 555,51229

OD

IDx

tφ

ih

tφ

ioh

=

=

= 459,22349

(9) Karena viskositas rendah, maka diambil φt = 1

tφtφ

iohioh ×=

hio = 459,22349 × 1 = 459,22349

Fluida panas : shell, bahan

(3′) Flow area shell

TP144

B'CsDsa

×

××= ft2 (Kern, 1965)

Ds = Diameter dalam shell = 13,25 in

B = Baffle spacing = 6 in

PT = Tube pitch = 1 in

C′ = Clearance = PT – OD

= 1– 0,75 = 0,25 in

2ft 0,138021144

60,2513,25sa =

×

××=

(4′) Kecepatan massa

sa

wsG = (Kern, 1965)

2ftjam

mlb35574,437.43

0,13802

5995,26004sG

⋅==

(5′) Bilangan Reynold

Pada Tc = 192,2 °F

µ = 1,4487 cP = 3,50455 lbm/ft2⋅jam

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 3/4 in OD dan 1 in square pitch., diperoleh

de = 0,95 in.

De = 0,95/12 = 0,07917 ft

III-271

µ

sGeDsRe

×= (Kern, 1965)

23596,9813,50455

35574,437.430,07917sRe =

×=

(6′) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 16,5

(7′) Pada Tc = 192,2°F

c = 0,428815 Btu/lbm⋅°F

k = 0,053 Btu/jam.ft.oF (Coulson dan Richardson, 2003)

04936,33

1

053,0

3,50455428815,031

=

×=

⋅

k

c µ

(8′) 3

1

⋅××=

k

c

eD

kjH

s

oh µ

φ (Kern, 1965)

68420,333,049360,07917

0,05316,5

sφ

oh=××=

(9′) Karena viskositas rendah, maka diambil φs = 1

sφsφ

ohoh ×=

ho = 33,68420 × 1 = 33,68420

(10) Clean Overall coefficient, UC

FftBtu/jam38229,3168420,33459,22349

68420,33459,22349

hh

hhU 2

oio

oioC °⋅⋅=

+

×=

+

×=

(Kern, 1965)

(11) Faktor pengotor, Rd

00341,034839,2838229,31

34839,2838229,31

UU

UUR

DC

DCd =

×

−=

×

−= (Kern, 1965)

Rd hitung ≥ Rd batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima.

III-272

Pressure drop

Fluida dingin : air, tube

(1) Untuk Ret = 5920,22914

f = 0,00032 ft2/in2 (Kern, 1965)

s = 1 (Kern, 1965)

φt = 1

(2)

tφsID10105,22

nL2

tGf

t∆P⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= (Kern, 1965)

( )( ) ( )

( )( )( )psi20389,0

110,0516710105,22

2)16(2

15342,733.2310,00032t∆P

=

⋅=

(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, pada diperoleh 2g'

2V

= 0,001

psi 008,0

.0,0011

(4).(2)

2g'

2V.

s

4nr∆P

=

=

=

∆PT = ∆Pt + ∆Pr

= 20389,0 psi + 0,008 psi

= 0,21189 psi

∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi

Fluida panas : bahan, shell

(1′) Untuk Res = 981,23596

f = 0,0033 ft2/in2 (Kern, 1965)

φs =1

s = 1

(2′) B

L121N ×=+ (Kern, 1965)

326

16121N =×=+

III-273

Ds = 13,25/12 = 1,10417 ft

(3′) ( )

sφseD10105,22

1NsD2sGf

s∆P⋅⋅⋅⋅

+⋅⋅⋅= (Kern, 1965)

( )( ) ( )( )

( )( )( )psi05324,0

110,0791710105,22

321,104172

35574,437.430,001s∆P

=

⋅=

∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi

III-274

LC.23 Heat Exchanger 5 (Cooler 2 (E-242))

Fungsi : menurunkan temperatur sorbitan monooleat sebelum

dimasukkan ke tangki pencampur 2 (M-310)


Jumlah : 1 unit


Of Steel Pipe ) 3 x 2 in.

Fluida panas (Produk)


Temperatur masuk (T1) : 110 oC = 230 0F

Temperatur keluar (T2) : 30 0C = 86 0F

Fluida dingin (Air pendingin)

Laju alir fluida masuk, w : 5652,63 kg/jam = 12.461,90115 lbm/jam


Temperatur keluar (t2) : 28 0C = 82,4 0F

Panas yang diserap (Q) : 423.478,17 kJ/jam= 401.648,7173 Btu/jam



T1 = 230 °F Temperatur yang

lebih tinggi t2 = 82,4 °F ∆t2 = 147,6 °F

T2 = 86 °F Temperatur yang

lebih rendah t1 = 50°F ∆t1 = 36 °F

T1 – T2 = 144°F Selisih t2 – t1 = 32,4°F ∆t2 – ∆t1 = 111,6 °F

LMTD = 1

2

12

t

tLn

tt

∆

∆

∆−∆

= 79,09357214°F


Tc = )T(TFT 21c2 −+ = 136,688 oF (Kern, 1965)

tc = )t(tFt 12c1 −+ = 61,4048oF (Kern, 1965)

III-275

Dari (Kern, 1965) menunjukkan bahwa luas aliran dalam pipa inner lebih besar

daripada annulus. Jadi laju alir paling besar ditempatkan dalam pipa inner yaitu air

pendingin.

Fluida panas : annulus, Produk

1. Flow area

D2 = 3,068 in /12 = 0,255667 ft

D1 = 2,38 in /12 = 0,198333 ft

aa = π (D2 2 – D1

2)/4

4

)198333,0 0,255667(14,3 22−=

x

= 0,020433027 ft2


De =(D2 2 – D1

2)/ D1

198333,0

)198333,00,255667( 22 −=

= 0,131240336 ft


Ga 020433027,0

45570,58972==

aa

W

= 272.626,7535 lbm/ft2jam

3. Pada 61,4048oF, µ =1,4487 cP

= 3,505854 lbm/ft.jam

Rea µ

DeGa=

Rea 505854,3

7535,626.272131240336,0 x=

= 10.205,68077

4. jH = 38 (Fig. 24 Kern)

5.

3/1

3/1

053,0

505854,3 428815,0)(

×=

k

xCp µ

= 3,049738776

Fluida dingin : inner, air pendingin

1. Flow area

D = 2,067 in = 0,17225 ft

ap = π D2/4

= 3,14 x 0,172252/4

= 0,023290999 ft2


Gp 023290999,0

90115,461.12==

aa

W

= 535.052,237

Pada 136,688oF, µ = 0,836 cP

= 2,0223676 lbm/ft.jam

3. Rea µ

DeGa=

Rea 0223676,2

237,052.53517225,0 x=

= 45.571,70903

4. jH = 130 (Fig. 24 Kern)

5.3

1

3

1

865,0

0223676,21

k

µCp

×=

×

= 1,3272355

6.

14,03

1

k

µCp

De

kjHhi

×

×××=

wµ

µ

98,03272355,117225,0

865,0130 ××

= x

= 866,459174 Btu/jam/ft2 oF

III-276

6.

14,03/1

=

We

xk

Cpx

D

kxjHho

µ

µµ

= 1049738776,3131240336,0

053,038 ××x

= 46,80096133


OD

IDhihio ×=

=

38,2

067,2 866,459174 x

= 752,5090822


oio

oio

hh

hhUc

+

×=

FftBtu/jam 06068551,44346,80096132752,509082

346,80096132752,509082 o2=+

×=Uc


Rd U

1U

C

D +=

Rd = 0,003

003,006068551,44

11+=

DU



tU

QA

D ∆×=

A = 130,487891 ft2

Dari tabel 11 (Kern,1965) untuk IPS 3 x 2 in diperoleh luas permukaan pipa


622,0

487891,130=L = 209,7876061




09357214,79130,62

73401.648,71

tA

QUD

×=

∆×= = 38,8772477 Btu/jam.ft2.oF

III-277

38,877247706068551,44

38,877247706068551,44

UU

UUR

DC

DCD

×

−=

×

−=

= 0,003026015



1.D’e untuk pressure drop dari De

D’e = (D2 – D1)

= 0,255667 – 0,198333

= 0,057333 ft

Re’a =505854,3

35272.626,75 0,057333 ×

= 4458,428826

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

f = 0,011243683

s = 1 ; ρ = 1 x 62,5 = 62,5 lb/ft3

2.( ) gD

GfFa

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ

= 3,749309658 ft

3.ρ3600

G =V = 1,21167446 fps

Fl =2,322

1,211674463

23

22

xx

g

Vx =

= 0,068392314 ft

∆P =( )

144

5,6221167446,1749309658,3 x+

= 1,65699 psi



1. Untuk Re = 45.571,70903

diperoleh

( ) 42,0Re

0,2640,0035 +=f

= 0,006417104

s = 0,89 ; ρ = 0,89 x 62,5 = 55,625 lb/ft3

2. ( ) gD

GfFp

2

L4

2

2

××

×××=∆

ρ

= 3,46342 ft

∆P =144

55,625 3,46342×

= 1,3378663 psi



III-278

LC.24 Pompa 1 (L-111)

Fungsi : Mengalirkan larutan sorbitol dari tangki sorbitol

(F-110) ke tangki pencampur (M-140)

Jenis : Centrifugal pump

Bahan Konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Densitas larutan sorbitol (ρ) = 1489 kg/m3 = 92,955292 lb/ft3

= 1489 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1×

= 0,0538 lbm/in3

Viskositas larutan sorbitol (µ) = 185 cP

= 0,124 lbm/ft.det

Laju alir massa (F1) = 1103,42 kg/jam (Tabel 3.6, Bab III)

= 0,3065 kg/det = 0,6757 lbm/det

Laju alir volumetrik, Q = F

ρ=

3lb/ft 92,955

lbm/det 0,6757

= 0,0073 ft3/det = 0,000205847 m3/det

Perhitungan perencanaan desain pompa :

Bilangan Reynold (NRe) dan faktor gesekkan (f)

1) Diameter pipa ekonomis

Dopt = 0,133 (Q) 0,40( ρ ) 0,20 (Peters, 2004)

Dimana :

Dopt = Diameter luar pipa (m)

Q = Laju alir volum (m3/det)

ρ = Densitas fluida (kg/m3)

Sehingga :

Dopt = 0,133 (0,00020587)0,40 x (1489)0,20

= 0,0192242 m = 0,7569 in

Dipilih material pipa commercial steel 1 in Schedule 40,

sebagai berikut (Geankoplis, 2003) :

- Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

- Diameter Luar (OD) = 1,315 in = 0,11 ft

III-279

- Luas Penampang (A) = 0,006 ft22

22

ft 1

m 10.290,9 −

×

= 0,0005574 m2

2) Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa

v = A

Q =

2

3

ft 0,006

/detft 0,0073= 1,2116 ft/det x

ft/det 1

m/det .10 3,048 -1

= 0,3693 m/det

Sehingga :

NRe = .V.IDρ

µ =

lbm/ft.det 0,124

)0874,0)(/2116,1(lbm/ft 92,955292 3ftsft

= 79,3950 (aliran laminar)

3) Faktor gesekkan (f) =3950,79

1616

Re

=N

(Geankoplis, 2003)

= 0,201524025

Friction Loss

1. Contraction loss pada keluaran tangki

hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,55 ( )

12

0,36932

x

hc = 0,0375 J/kg

2. Friction pada pipa lurus

Panjang pipa lurus = 30 m

Ff = 4f D

vL

2

2∆ (Geankoplis, 2003)

Ff = 4(0,201524025) ( )( )0266,02

0,3693302

Ff = 61,8909987 J/kg

3. Friction pada 2 buah elbow 90o

hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

III-280

hf = 2(0,75) ( )

( )0266,02

3693,02

hf = 0,0027254 J/kg

4. Friction pada 1 buah check valve

hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 1(2) ( )

( )0266,02

3693,02

hf = 5,11858 J/kg

5. Expansion loss pada tank entrance

hex = kex 2

2v

(Geankoplis, 2003)

hex = 1( )

2

3693,02

hex = 0,068191 J/kg

Sehingga total frictional loss, ΣF

ΣF = (0,0375 + 61,8909987 + 0,0027254 + 5,11858 + 0,068191) J/kg

ΣF = 67,1179951 J/kg

Energi mekanik yang diterima fluida, Ws:

Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22

1= 0 (Geankoplis, 2003)

Dimana : diameter pipa konstan, v1 = v2

selisih tinggi pipa, z2-z1 = 4

tekanan, p2 - p1= 1,4 atm – 2,615 atm

= -1,215 atmatm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = -65.861,25 kg/m.s2

Sehingga, Ws + 0 + [(9,806 x 4) +

−

1489

65.861,25+ 67,1179951] = 0

Ws = -62,11013246 J/kg

Laju Alir massa, Q = 0,000205847 x 1489

Q = 0,30650556 kg/s

III-281

Daya pompa, Wp (eff. 80%)

Wp = Ws/ 0,8

Wp = -(-62,11013246) J/kg / 0,8

Wp = 77,63766558 kg/s

Daya pompa, P = (Wp x Q )/1000

P = (77,63766558 x 0,30650556)/1000

P = 0,023796376 kW

P = 0,0324 hp

Maka dipilih pompa dengan daya 0,05 hp

III-282

LC.25 Pompa 2 (L-121)

Fungsi : Mengalirkan asam oleat dari tangki asam oleat

(F-120) ke Reaktor (R-210)



Jumlah : 1 unit

Densitas asam oleat (ρ) = 895 kg/m3 (www.wikipedia.org, 2010)

= 55,87306 lb/ft3

= 895 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0.032 lbm/in3

Viskositas larutan sorbitol (µ) = 13 cP (Kern, 1965)

= 0,008736 lbm/ft.det


= 0,4668444 kg/det = 1,0292146 lbm/det


ρ=

3lb/ft 55,87306

lbm/det 1,0292146

= 0,0184 ft3/det = 0,0005216 m3/det

Perhitungan perencanaan desain pompa (analog seperti perhitungan pada pompa 1

(L-111), maka diperoleh :



Dopt = 0,133 (Q) 0,40( ρ ) 0,20 = 0,025185809 m = 0,9916 in

Dipilih material pipa commercial steel 1 in Schedule 40, sebagai

berikut (Geankoplis, 2003) :




2

22

ft 1

m 10.290,9 −

× = 0,0005574 m2


v = A

Q = 3,0701 ft/det x

ft/det 1

m/det .10 3,048 -1

= 0,9358 m/det

III-283

Sehingga : NRe = 1716,4703 (aliran laminar)

3) Faktor gesekkan (f) = 0,009321454

Friction Loss


hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,240822513 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 36,7637759 J/kg


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 0,026249807 J/kg


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 32,86663076 J/kg


hex = kex 2

2v (Geankoplis, 2003)

hex = 0,437859115 J/kg


ΣF = 70,33533809 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22

1 = 0 (Geankoplis, 2003)



III-284


= -0,586 atmatm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = -59376,45 kg/m.s2

Sehingga, Ws + 0 + [(9,806 x 4) +

−

895

45,59376+ 70,33533809] J/kg = 0

Ws = - 43,21693586 J/kg

Laju Alir massa, Q = 0,4668 kg/s


Wp = 54,02116982 kg/s


P = 0,025219483 kW

P = 0,0343 hp


III-285

LC.26 Pompa 3 (L-141)

Fungsi : Mengalirkan campuran sorbitol dan asam

p-toluensulfonik dari tangki pencampur 1 (M-140)

ke reaktor (R-210)



Jumlah : 1 unit

Tabel LC.9 Komposisi masuk Pompa 3 (L-141)


% berat ρ

(kg/m3) Q

(m3/jam) Viskositas

(cp)

Sorbitol 1156,78 97,56 1489 0.7769 185 Asam p-

toluensulfonik 28,92 2,44 1240 0.0233 30

Total 1185,70 100 0.8002

3

3kg/m 743,1481

/jamm 0,8002

kg/jam 2866.34

Q

Fρ ===∑∑∑

Densitas bahan masuk (ρ) = 1481,743 kg/m3 = 92,502252 lb/ft3

= 1481,743 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0,054 lbm/in3

Viskositas bahan masuk (µ) = 181,2195 cP = 0,1217795 lbm/ft.det


= 0,329361 kg/det = 0,726116 lbm/det


ρ=

3lb/ft 92,502252

lbm/det 0,726116

= 0,0078 ft3/det = 0,000221196 m3/det





Dopt = 0,133 (Q) 0,40( ρ ) 0,20 = 0,019765931 m = 0,7782 in




III-286



22

ft 1

m 10.290,9 −

× = 0,0005574 m2


v = 1,3083 ft/det xft/det 1

m/det .10 3,048 -1

= 0,3968 m/det



Friction Loss


hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,04331 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 130,6286736 J/kg


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 0,004720446 J/kg


hf = n.kf D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 5,910335158 J/kg


hex = kex 2


hex = 0,07874 J/kg

III-287


ΣF = 136,665779 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22





= 0,064 atmatm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = 6484,8 kg/m.s2

Sehingga, Ws + 0 + [(9,806 x 4) +

743,1481

8,6484+136,665779] = 0

Ws = -180,2662425 J/kg



Wp = 225,3328031 kg/s


P = 0,07385414 kW

P = 0,1004 hp


III-288

LC.27 Pompa 4 (L-211)

Fungsi : Mengalirkan produk dari reaktor (R-210) ke dekanter

centrifuge (H-220)



Jumlah : 1 unit



% berat µ

(cP) ρ

(kg/m3) Q

(m3/jam)

Sorbitol 73,00 2,684 1 1489 0,0490

Sorbitan monooleat

2551,01 93,808 1,5 1060 2,4066

Air 66,46 2,444 0,14 996 0,0667


28,92 1,064 1,1 1240 0,0233

Total 2719,39 100 2,5457

3

3kg/m 2334,1068

/jamm 2,5457

kg/jam 2719,39

Q

Fρ ===∑∑∑


= 1068,2334 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0,03859 lbm/in3


= (2,684 % x 1 cP) + (1,064 % x 1,1 cP)

+ (93,808 % x 1,5 cP) + (2,444 % x 0,14 cP)

= 1,4487 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,000974 lb/ft.det


= 0,755386 kg/det = 1,66534 lbm/det


ρ=

3lb/ft 66,6877

lbm/det 1,66534

= 0,025 ft3/det = 0,000507 m3/det




III-289


Dopt = 0,363 (Q) 0,45( ρ ) 0,13 (Peters, 2004)

Dopt = 0,029581 m = 1,1646 in

Dipilih material pipa commercial steel 4

11 in Schedule 40,





22

ft 1

m 10.290,9 −

×

= 0,0009662 m2



m/det .10 3,048 -1

= 0,5251 m/det

Sehingga : NRe= 18.915,5732 (aliran turbulen)

3) Faktor gesekkan (f) :

Untuk pipa commercial steel dan pipa 4

11 in, diperoleh

Dε = 0,0013.

Untuk NRe 18.915,5732 dan D

ε = 0,0013 diperoleh f = 0,07

(Geankoplis, 1997)

Friction Loss


hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,075819896 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 77,08391457 J/kg


III-290

hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 0,014496213 J/kg


hf = n.kf D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 7,865705568 J/kg


hex = kex 2


hex = 0,137854356 J/kg


ΣF = 85,1777906 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22




tekanan, p2 - p1 = 1,299-1,464 atm

= -0,165 atm atm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = -16.718,6250 kg/m.s2

Sehingga, Ws + 0 + [ (9,806 x 4) +

2334,1068

6250,718.16− + 85,1777906] = 0

Ws = - 108,7510682 J/kg



Wp = 135,9388353 kg/s


P = 0,073668871 kW

P = 0,1002 hp


III-291

LC.28 Pompa 5 (L-221)


p-toluensulfonik dari dekanter centrifuge (H-220) ke

evaporator (V-240)



Jumlah : 1 unit



% berat µ

(cP) ρ

(kg/m3) Q

(m3/jam)

Sorbitol 1,46 0,057 1 1489 0,001 Sorbitan

monooleat 2499,99 97,383 1,5 1060 2,3585

Air 65,13 2,537 0,14 996 0,0654


0,58 0,023 1,1 1240 0,0005

Total 2567,16 100 2,4253

3

3kg/m 483,1058

/jamm 2,4253

kg/jam 2567,16

Q

Fρ ===∑∑∑


= 1058,483 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0,03824 lbm/in3


= (0,057 % x 1 cP) + (0,023 % x 1,1 cP)

+ (97,383 % x 1,5 cP) + (2,537 % x 0,14 cP)

= 1,8168 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,00122 lb/ft.det


= 0,7131 kg/det = 1,5721 lbm/det


ρ=

3lb/ft 66,07898

lbm/det 1,5721

= 0,0238 ft3/det = 0,000478912 m3/det

III-292





Dopt = 0,363 (Q) 0,45( ρ ) 0,13 = 0,0287893 m = 1,1334 in


11 in Schedule 40,





22

ft 1

m 10.290,9 −

×

= 0,0009662 m2



m/det .10 3,048 -1

= 0,4957 m/det

Sehingga : NRe = 14.238,7638 (aliran turbulen)



11 in, diperoleh

Dε = 0,0013.

Untuk NRe 14.238,7638 dan D

ε = 0,0013 diperoleh f = 0,068

(Geankoplis, 2003)

Friction Loss


hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,067568778 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 57,19930166 J/kg

III-293


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 0,009688994 J/kg


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 7,00971834 J/kg


hex = kex 2


hex = 0,122852324 J/kg


ΣF = 64,40913009 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22




tekanan, p2 - p1 = 1,37 atm-1,299 atm

= 0,071atm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = 7194,0750 kg/m.s2

Sehingga, Ws + 0 + (9,806 x 4) + 1058,483

0750,7194+ 64,40913009 = 0

Ws = -110,4297201 J/kg



Wp = 138,0371501 kg/s


P = 0,069973824 kW

P = 0,0951 hp


III-294

LC.29 Pompa 6 (L-222)


p-toluensulfonik dari dekanter centrifuge (H-220) ke

tangki penyimpanan (F-230)



Jumlah : 1 unit



% berat µ

(cP) ρ

(kg/m3) Q

(m3/jam)


monooleat 51,02 33,515 1,5 1060 0,0481

Air 1,33 0,874 0,14 996 0,0013


28,34 18,616 1,1 1240 0,0229

Total 152,23 100 0,1204

3

3kg/m 7057,1264

/jamm 0,1204

kg/jam 152,23

Q

Fρ ===∑∑∑


= 1264,7057 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0,04569 lbm/in3


= (46,995 % x 1 cP) + (18,616 % x 1,1 cP)

+ (33,515 % x 1,5 cP) + (0,874 % x 0,14 cP)

= 1,1787 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,000792 lb/ft.det


= 0,042286 kg/det = 0,093225 lbm/det


ρ=

3lb/ft 78,9531

lbm/det 0,093225

= 0,0012 ft3/det = 2,8399 . 10-5 m3/det

III-295





Dopt = 0,133 (Q) 0,40( ρ ) 0,20 = 0,008425016 m = 0,3317 in

Dipilih material pipa commercial steel 3/8 in Schedule 40,



- Diameter Luar (OD) = 0,675 = 0,06 ft


22

ft 1

m 10.290,9 −

×

= 0,0001236 m2



m/det .10 3,048 -1

= 0,2298 m/det

Sehingga :NRe = 3635,5738 (aliran laminar)


Friction Loss


hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,014527941 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 0,742673214 J/kg


hf = n.kf D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf

=

0,00049615 J/kg

III-296


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 4,218817627 J/kg


hex = kex 2


hex = 0,026414439 J/kg


ΣF = 5,002929372 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22





= 0,457atm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = 46.305,5250 kg/m.s2

Sehingga, Ws + (9,806 x 4) + 5,002929372 + 0 + 1264,7057

046.305,525= 0

Ws = -84,55397621 J/kg



Wp = 105,6924703 kg/s


P = 0,003796091 kW

P = 0,0052 hp


III-297

LC.30 Pompa 7 (L-241)

Fungsi : Mengalirkan sorbitan monooleat dari evaporator

(V-240) ke Tangki pencampur 2 (M-310)



Jumlah : 1 unit



% berat µ

(cP) ρ

(kg/m3) Q

(m3/jam)

Sorbitol 1,46 0,058 4 1489 0,001

Sorbitan monooleat

2499,99 98,94 4 1060 2,3585

Air 24,75 0,98 0,24 996 0,0248


0,58 0,022 3,5 1240 0,0005

Total 2526,78 100 2,3848

3

3kg/m 5448,1059

/jamm 2,3848

kg/jam 2526,78

Q

Fρ ===∑∑∑


= 1059,5448 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0,03828 lbm/in3


= (0,058 % x 4 cP) + ( 0,58 % x 3,5 cP)

+ (98,94 % x 4 cP) + (0,98 % x 0,24 cP)

= 3,9826 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,002676 lb/ft.det

Laju alir massa (F) = 2526,78 kg/jam (Tabel 3.3, Bab III)

= 0,701883 kg/det = 1,547386 lbm/det


ρ=

3lb/ft 66,145263

lbm/det 0,701883

= 0,0234 ft3/det = 0,0004714 m3/det

III-298





Dopt = 0,363 (Q) 0,45( ρ ) 0,13 = 0,02859 m = 1,1255 in


11 in Schedule 40,





22

ft 1

m 10.290,9 −

×

= 0,000966 m2



m/det .10 3,048 -1

= 0,4879 m/det

Sehingga : NRe = 6393,3313 (aliran turbulen)



11 in, diperoleh

Dε = 0,0013.

Untuk NRe 6393,3313 dan D

ε = 0,0013 diperoleh f = 0,09

(Geankoplis, 2003)

Friction Loss


hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,0654599 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 48,89472988 J/kg

III-299


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 0,009386586 J/kg


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 6,790934705 J/kg


hex = kex 2


hex = 0,119017922 J/kg


ΣF = 55,52895879 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22





= 0,119atm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = 12.057,6750 kg/m.s2

Sehingga, Ws + (9,806 x 4) + 55,52895879 + 0 + 1059,5448

012.057,675= 0

Ws = -106,483581 J/kg



Wp = 133,1044763 kg/s


P = 0,066478654 kW

P = 0,0904 hp


III-300

LC.31 Pompa 8 (L-311)

Fungsi : Mengalirkan campuran sorbitan monooleat dengan

karbon aktif dari tangki pencampur 2 (M-310) ke

filter press (H-330)



Jumlah : 1 unit



% berat µ

(cP) ρ

(kg/m3) Q

(m3/jam)


monooleat 2499,99 97,00 300 1060 2,3585

Air 24,75 0,96 0,8007 996 0,0248

Karbon aktif 50,51 1,960 - 2100 0,0241


0,58 0,023 30 1240 0,0005

Total 2577,29 100 2,3848

3

3kg/m 725,1080

/jamm 2,3848

kg/jam 2577,29

Q

Fρ ===∑∑∑


= 1080,725 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0,039 lbm/in3


= (0,057 % x 185 cP) + ( 0,023 % x 30 cP)

+ (97,00 % x 300 cP) + (0,96 % x 0,8007 cP)

= 291,1134 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,195628 lb/ft.det

Laju alir massa (F) = 2577,29 kg/jam (Tabel 3.2, Bab III)

= 0,7159139 kg/det = 1,578318 lbm/det


ρ=

3lb/ft 67,4675

lbm/det 1,578318

= 0,0234 ft3/det = 0,0004808 m3/det

III-301





Dopt = 0,133 (Q) 0,40( ρ ) 0,20 = 0,0253152 m = 0,9967 in






22

ft 1

m 10.290,9 −

× = 0,0005574 m2



m/det .10 3,048 -1

= 0,8626 m/det



Friction Loss


hc = kc

α2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,204611927 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 76,02089391 J/kg


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf

=

0,014868553 J/kg

III-302


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 27,92473412 J/kg


hex = kex 2


hex = 0,372021685 J/kg


ΣF = 104,5371302 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22




tekanan, p2 - p1= 1 atm – 1,489 atm

= -0,489 atmatm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = 49.547,9250 kg/m.s2

Sehingga, Ws + 0 + (9,806 x 4) + 104,5371302 +

1080,725

049.547,925+ = 0

Ws = -97,91419874 J/kg



Wp = 122,2927484 kg/s


P = 0,063597051 kW

P = 0,0865 hp


III-303

LC.32 Pompa 9 (L-332)

Fungsi : Mengalirkan sorbitan monooleat dari filter press

(H-330) ke Tangki penyimpan (F-350)



Jumlah : 1 unit



% berat ρ

(kg/m3) Q

(m3/jam) Viskositas

(cp)

Sorbitol 0,51 0,02 1489 0,0003 185

Sorbitan monooleat

2499,99 99 1060 2,3585 300

Air 24,75 0,98 996 0,0248 0,8007

Total 2525,25 100 2,3837

3

3kg/m 3945,1059

/jamm 2,3837

kg/jam 2525,25

Q

Fρ ===∑∑∑


= 1059,3945 kg/m3

34

3

kg/m 10.768,2

lbm/in 1× = 0,03827 lbm/in3

campuranΣµ = Xi x Airmonooletsorbitan sorbitol x Xi x Xi µµµ ++

= (0,02 % x 185 cP) + (99 % x 300 cP)

+ (0,98 % x 0,8007 cP)

= 297,82 cP cP 1

lb/ft.det107197,6 -4×× = 0,20013 lb/ft.det


= 0,7014583 kg/det = 1,54645 lbm/det


ρ=

3lb/ft 66,13588

lbm/det 1,54645

= 0,0234 ft3/det = 0,000471094 m3/det




III-304


Dopt = 0,133 (Q) 0,40( ρ ) 0,20 = 0,02500956 m = 0,9846 in






22

ft 1

m 10.290,9 −

×

= 0,0005574 m2



m/det .10 3,048 -1

= 0,8452 m/det

Sehingga :

NRe = 112,5785 (aliran laminar)


Friction Loss


hc = kcα2

2v

(Geankoplis, 2003)

hc = 0,196432402 J/kg



Ff = 4f D

vL

2


Ff = 152,403774 J/kg


hf = n.kf D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

hf = 0,014274171 J/kg


hf = n.kf

D

v

2

2

(Geankoplis, 2003)

III-305

hf = 26,80842 J/kg


hex = kex 2


hex = 0,3571498 J/kg


ΣF = 179,78 J/kg


Ws + ( ) ( ) Fpp

zzgvv Σ+−

+−+−ρ

1212

2

1

2

22




tekanan, p2 - p1= 2,213 atm – 1 atm

= 1,213 atmatm 1

kg/m.s 1,01325.10 25

× = 113.787,975 kg/m.s2

Sehingga, Ws + 0 +(9,806 x 4) + 179,78 +

1059,3945

5113.787,97 = 0

Ws = - 179,0137178 J/kg



Wp = 223,7671472 kg/s


P = 0,1116764 kW

P = 0,1518 hp


III-306

LC.33 Steam Ejector (G-213)

Fungsi : Memvakumkan reaktor (M-210) hingga 0,3 atm

Jenis : Steam jet ejector

Bahan Konstruksi : Stainless steel

Jumlah : 1 unit

Perhitungan perencanaan desain steam ejector :

Laju bahan masuk (F) = 146,95 kg/jam kg 1

lb 2,2046× = 323,96597 lb/jam

Tekanan bahan masuk (Pob) = 0,3 atm atm 1

lbf/in 14,696 2

× = 4,4088 lbf/in2

Diambil kompresi maksimum (Po3/Pob) = 6 (Perry dkk, 2008), dimana Po3

merupakan tekanan pada bagian diffuser yang memiliki nilai tekanan sebesar 1,75

bar. Sehingga didapat nilai tekanan steam masuk (Poa) : 675,1 × = 10,5 bar.

Tekanan steam masuk (Poa) = 10,5 bar atm 1

lbf/in 14,5038 2

× = 152,2899 lbf/in2

Sehingga : (Pob/ Poa) = 4,4088 / 152,2899 (Perry, 2008)

(Pob/ Poa) = 0,02895

Didapatkan area optimum : 10 (Perry dkk, 2008), dengan wb/wa = 0,11 lb bahan

masuk/ 1 lb steam.

Maka jumlah steam yang dibutuhkan :lb 0,11

masukbahan laju =

lb 0,11

lb/jam 96597,323

= 2945,1452 lb/jam lb 2,2046

kg 1× = 1335,91 kg/jam

Gambar LC.16 Steam ejector (www.s-k.com, 2010)

III-307

Untuk ukuran dan dimensi steam ejector dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel LC. 16 Ukuran dan Dimensi Standar Steam Ejector.

(Sumber, www.s-k.com, 2010)

Maka dipilih steam nozzle 2,5 in, maka di dapat :

- Panjang total steam ejector (A) = 64

4126 in

- Panjang diffuser body (B) = 16

122 in

- Panjang booster body (C) = 64

374 in

- Lebar Suction Chamber (D) = 8

73 in

- Diameter lubang inlet bahan masuk (E) = 2

12 in

- Diameter lubang discharge (F) = 2

12 in

- Diameter lubang inlet steam (E) = 2

11 in

III-308

LC.34 Tangki Penampung Gas Nitrogen (F-150)

Fungsi : Menampung gas nitrogen

Bentuk : Bola

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-287 grade C

Data :

Kondisi penampungan : Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Laju alir bahan, F = 92,79 kg/jam

Densitas Nitrogen = 869,76 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

= 54,297 lb/ft3

Kebutuhan perancangan = 10 hari

Faktor Keamanan = 20 %

Perhitungan :

Volume tangki , Vt = 3/76,869

/2410/79,922,1

mkg

harijamharijamkg ×××

= 30,725 m3

Volume tangki = 3

3

4Rπ

30,725 m3 = 314,33

4R××

Jari-jari, R = 1,94 m = 76,3778 in

Diameter tangki, Dt = 2 x 1,94 = 3,88 m = 12,73 ft

Tekanan hidrostatis, Ph = Po +144

)1( −Hsρ

Dimana Po = tekanan awal 1 atm = 14,7 psia

Ph = 14,7 +144

)173,12(54,297 −= 19,12 psia

P desain = (1+0,2) 19,12 = 22,94 psia

Tebal silinder = ( ). 0,6

P x RC x A

S E P+

−



III-309



(Peters, 2004)

Tebal silinder =( ) ( )

×+

−

× tahun10

tahun

in 125,0

psia 22,946,085,0psia 18.750

in 76,3778 psia 22,94

= 1,36 in

III-310

LC.35 Blower (G-151)

Fungsi : Memompakan nitrogen ke dalam tangki bahan baku

asam oleat (F-120)

Jenis : blower sentrifugal

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Kondisi operasi : 30oC dan 1 atm

Laju alir nitrogen masuk = 92,79 kg/jam = 204,57 lbm/jam

Densitas nitrogen = 869,76 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

= 54,297 lb/ft3

Laju alir volum gas (Q) = 297,54

57,204= 3,77 ft3/jam = 0,0628 ft3/menit

Daya blower dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

P = 3300

144 Q××η

Dimana, P = daya (hp)

η = efisiensi = 50% (Mc.Cabe, 1999)

Sehingga P = 3300

7,35,0144 ××= 0,08 hp

III-311

LAMPIRAN D

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

1. Screening (SC)

Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis : bar screen

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : stainless steel

Ukuran bar:

Lebar = 5 mm

Tebal = 20 mm

Bar clear spacing = 20 mm

Slope = 30°

Kondisi operasi:

- Temperatur = 30°C

- Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

- Laju alir massa (F) = 2004,0267 kg/jam

- Laju alir volume (Q) = 3kg/m 68,995

kg/jam 2004,0267= 0,0006 m3/s

Direncanakan ukuran screening:

Panjang = 2 m

Lebar = 2 m

20 mm

20 mm

2 m

2 m

Gambar LD. 1 Spesifkasi screening

LD-1

III-312

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

Asumsi, Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat

Head loss (∆h) = 22

d

2

C g 2 dA

Q=

2222

2

)m 04,2(6.0m/s 9,82

kg/jam) (2004,0267

×××

= 2,172.10-8 m dari air

III-313

2. Bak Sedimentasi (BS)

Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah : 1 unit

Jenis : Grift Chamber Sedimentation

Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi

Bahan kontruksi : beton kedap air

Kondisi operasi

Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 2004,0267 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3

Laju air volumetrik, = detik) 3600(kg/m 68,995

kg/jam 2004,02673

= 0,0335 m3/s

= 71,0791 ft3/min

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 bak = 12 ft

Lebar bak = 4 ft

Kecepatan aliran,v = tA

Q=

ft 4 ft 12

min/ft 71,0791 3

×

= 1,48 ft/min

Desain panjang ideal bak : L = K

0υ

h v (Kawamura,

1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,5

h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 12 ft.

III-314

Maka : L = 1,5 (12/1,57) x 1,48

= 16,98 ft

Diambil panjang bak = 21 ft

Uji desain :

Waktu retensi (t) : etriklaju volum

nggilebar x ti x panjang

Q

Vat ==

Q

Va = menit/ft 71,0791

ft 12ft 4ft 213

××= 14,18

menit

Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991)

Surface loading : airmasukan permukaan luas

etriklaju volum

A

Q=

tA

Q= 3

3

gpm/ft 48,7ft 21ft 4

/menitft 71,0791×

×= 6,33 gpm/ft2

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2

Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :

∆h = K v2

2 g

ft 10.3275,3)m/s .(9,8 2

ft)] m/3,2808 s).(1 min/60 1 .(/min ft [1,48 x 12,0 5

2

23−==

III-315

3. Klarifier (CL)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena

penambahan alum dan soda abu

Tipe : External Solid Recirculation Clarifier

Jumlah : 1 unit

Bentuk : Circular desain


Kondisi operasi

Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Laju massa air (F1) = 2004,0267 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,1002 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,0541 kg/jam

Laju massa total, m = 2004,1810 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 = 2,71 gr/ml = 2710 kg/m3 (Perry dkk, 1999)

Densitas Na2CO3 = 2,533 gr/ml = 2533 kg/m3 (Perry dkk, 1999)

Densitas air = 0,995 gr/ml = 995,68 kg/m3 (Perry dkk, 1999)

Reaksi koagulasi:

Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2

Perhitungan:

Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh :

Untuk clarifier tipe upflow (radial):

Kedalaman air = 3-5 m

Settling time = 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (H) = 5 m,

Settling time = 1 jam

Diameter dan Tinggi clarifier

Densitas larutan,

III-316

2533

0541,0

2710

1002,0

68,995

0267,2004

1810,2004ρ

++

=

= 995,7278 kg/m3

Volume cairan, V = 301,27278,995

1/ 2004,1810m

jamjamkg=

×

Faktor kelonggaran = 20%

Volume clarifier = 1,2 x 2,01 m3 = 2,415 m3

Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 4:3

V = 1/3 πD3

Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2

V = 1/12 πD2Hc , dimana Hc = ½ D

V = 1/24 πD3

Maka volume clarifier = Vsilinder + Vtutup = 3/8 πD3

2,415 = 1,178097 D3

D = 0,68

Maka, diameter clarifier = 0,68 m, Hs = (4/3) x D = 0,91 m

Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter clarifier (Hh : D) = 1: 2


Tinggi tutup =

2

m 0,68= 0,34 m

Tinggi total clarifier = 0,91 m + 0,34 m = 1,25 m

Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik

Phid = ρx g x h

= 995,7278 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5 m

= 48,7907 kPa


P = 48,7907 kPa + 101,325 kPa = 150,1157 kPa


III-317

Maka, Pdesign = (1,05) (150,1157) kPa = 157,6214 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownell dkk, 1959)

Jenis sambungan = Single welded butt joints (Brownell dkk, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk, 1959)

Tebal shell tangki:

in 0304,0m 0008,0kPa) 141,2(157,62kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,68 kPa) (157,6214

1,2P2SE

PDt

==−

=

−=

Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0304 in + 1/8 in = 0,1554 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell dkk,1959)

Daya Clarifier

P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (0,68)2 = 0,0028 kW

= 0,0038 hp = 0,01 hp

III-318

4. Sand Filter (SF)

Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air

yang keluar dari klarifier

Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit


Kondisi operasi : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm


Densitas air = 995,68 kg/m3 (Perry dkk, 1997)


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, 3a

kg/m 68,995

jam 0,25kg/jam 2004,0267V

×= = 0,5032 m3

Volume tangki = (1+1/3) x 0,5032 = 0,6709 m3

Volume total, Vt = 1,2 × 0,6709 m3 = 0,8051 m3

b. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4

33

23

2

πD3

1m 0,8051

D3

4πD

4

1m 0,8051

HπD4

1V

=

=

=

Maka:, D = 0,9162 m

H = 1,2217 m

c. Diameter dan tinggi tutup

III-319


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = m 2291,0 m) 0,9162(4

1=x

Tinggi tangki total = 1,2217 + 2(0,2291) = 1,6799 m

d. Tebal shell dan tutup tangki

Tinggi penyaring = 1/4 x 1,2217 = 0,3054 m

Tinggi cairan dalam tangki = m 1,2217 m 0,8051

m 0,67093

3

x = 1,01805 m

P hidro = ρ x g x h

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,01805 m

= 9,9338 kPa

P penyaring = ρ x g x l

= 2089,5 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,3054 m

= 6,25402 kPa


P = 9,9338 kPa + 6,25402 kPa + 101,325 kPa = 117,5128 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) (117,5128 kPa) = 123,3885 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownell dkk,1959)

Jenis sambungan = Single welded butt joints (Brownell dkk,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 03193,0m 00081,0kpa) 851,2(123,38kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,9162 kPa) (123,3885

1,2P2SE

PDt

==−

=

−=



Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan

tebal tutup 1/4 in.

III-320

5. Tangki Utilitas -01 (TU-01)

Fungsi : menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit

lain

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm



Kebutuhan perancangan = 6 jam


Perhitungan:

a. Volume tangki

Volume air, 3a

kg/m 68,995

jam 6kg/jam 2004,0267V

×= = 12,0763 m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 12,0763 m3 = 14,4916 m3

b. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

33

23

2

πD8

3m 14,4916

2

3

4

1m 14,4916

4

1

=

=

=

DD

HDV

π

π

Maka, D = 2,31 m

H = 3,46 m

Tinggi air dalam tangki = m 3,46 m 14,4916

m 12,07633

3

x = 2,89 m

c. Tebal tangki

III-321

Tekanan hidrostatik

P = ρ x g x h

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,89 m

= 28,1605 kPa


P = 28,1605 kPa+ 101,325 kPa = 129,4855 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) (129,4855) = 135,9598 kPa



Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell

dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 08866,0m 00225,0kPa) 981,2(135,95kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (2,31 kPa) (135,9598

1,2P2SE

PDt

==−

=

−=




III-322

3akg/m995,68

jam24kg/jam400V

×=

6. Tangki Utilitas - 02 (TU-02)

Fungsi : menampung air untuk didistribusikan ke domestik


Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 400 kg/jam




Perhitungan:

a. Volume tangki

Volume air,

= 9,6417 m3


b. Diameter tangki (analog dengan perhitungan pada Tangki Utilitas -01

(TU-01)), diperoleh :

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3

D = 2,14 m ; H = 3,21 m

Tinggi air dalam tangki = m 3,21 m 11,5700

m 9,64173

3

x = 2,68 m

c. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik (analog dengan perhitungan pada Tangki Utilitas -01

(TU-01)), diperoleh :

P = ρ x g x h = 26,1244 kPa

P operasi = 26,1244 kPa + 101,325 kPa = 127,4494 kPa

III-323






dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,0809m 0,0026kPa) 191,2(133,82kPa)(0,8) 142(87.218,7

(2,14m) kPa) (133,8219

1,2P2SE

PDt

==−

=

−=




III-324

7. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)

Fungsi : Mengurangi kesadahan air

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm





Perhitungan:

a. Ukuran Cation Exchanger

Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:

o Diameter penukar kation = 2 ft = 0,60961 m

o Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2

o Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,76201 m

Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3,0 ft = 0,9144 m



Tinggi tutup = m 1524,0 m) 60961,0(4

1=x


b. Tebal tangki

Tekanan hidrostatis

III-325

P = ρ x g x h

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,76201 m

= 7,4354 kPa


P = 7,4354 kPa+ 101,325 kPa = 108,7604 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604) = 114,1985 kPa




dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,01966m 0,0005kPa) 851,2(114.19kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,60961 kPa) (114,1985

1,2P2SE

PDt

==−

=

−=





tebal tutup 1/4 in.

III-326

8. Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)

Fungsi : Mengurangi kesadahan air

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm





Perhitungan

a. Ukuran Anion Exchanger

Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:

o Diameter penukar anion = 2 ft = 0,60961 m

o Luas penampang penukar anion = 3,14 ft2

o Tinggi resin dalam penukar anion = 2,5 ft = 0,762 m

Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m



Tinggi tutup = m 1524,0 m) 60961,0(4

1=x


b. Tebal tangki

Tekanan hidrostatis

III-327

P = ρ x g x h

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,762 m

= 7,4354 kPa


P = 7,4354 kPa+ 101,325 kPa = 108,7604 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604) = 114,1985 kPa




dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,01966m 0,0005kPa) 851,2(114,19kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,60961 Pa)(114,1985k

1,2P2SE

PDt

==−

=

−=





tebal tutup 1/4 in.

III-328

9. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)

Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]


Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C


Tekanan = 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)

Laju massa Al2(SO4)3 = 0,1002 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3 (Perry dkk,

1999)



Perhitungan:

a. Ukuran Tangki

Volume larutan, 3l

kg/m13630,3

hari 5jam/hari24kg/jam 1002,0V

×

××= = 0,0294 m3


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 1

III-329

33

23

2

πD4

1m 0,0353

DπD4

1m 0,0353

HπD4

1V

=

=

=

Maka: D = 0,36 m ; H = 0,36 m

Tinggi cairan dalam tangki = 36,00353,0

0294,0x = 0,30 m

b. Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik

P = ρ x g x h

= 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,30 m

= 3,9578 kPa


P = 3,9578 kPa + 101,325 kPa = 105,2828 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) (105,2828 kPa ) = 110,5470 kPa



Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 011,0m 00028,0kPa) 701,2(110,54kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,36 kPa) (110,5470

1,2P2SE

PDt

==−

=

−=




c. Daya pengaduk

Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:

III-330

Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,36 m = 0,12 m = 0,39 ft

E/Da = 1 ; E = 0,12 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,12 m = 0,03 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,12m = 0,02 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,36 m = 0,03 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 = 1 putaran/det

Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik ( Othmer,

1967)

Bilangan Reynold,

( )µ

DNρN

2a

Re = (Geankoplis, 2003)

( )( )( ) 4

4

2

Re 10.91,1106,72

0,39185,0898N =

⋅=

−

Untuk NRe 1,19.104, maka Np = 5 (Fig. 3.4-5 Geankoplis, 2003)

c

5

a

3

P

g

ρ.D.nNP = (Geankoplis, 2003)

hp0002137,0

lbf/detft 550

hp 1

.detlbm.ft/lbf 32,174

)lbm/ft (85,0898ft) .(0,39put/det) (1 5P

2

353

=

= x

Efisiensi motor penggerak = 80 %

Daya motor penggerak = 8,0

0002137,0= 0,0002672 hp

Maka daya motor yang dipilih 0,001 hp

III-331

10. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02)

Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)


Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm

Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)

Laju massa Na2CO3 = 0,0541 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 % = 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3 (Perry dkk,

1999)



Perhitungan (analog dengan perhitungan Tangki Pelarutan Alum (TP-201)),

diperoleh :

a. Ukuran Tangki

III-332

Volume larutan, 3l

kg/m13270,3

hari5jam/hari24kg/jam0541,0V

×

××= = 0,0163 m3



33

2

πD4

1m 0,0196

HπD4

1V

=

=

Maka: D = 0,29 m ; H = 0,29 m


0163,0x = 0,24 m

b. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,24 m = 3,1660 kPa


P = 3,1660 kPa + 101,325 kPa = 104,4910 kPa





Allowable stress = 12.650 psia = 87218,714 kPa (Brownell dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 00905,0m 0,00023kPa) 551,2(109,71kPa)(0,8) 42(87218,71

m) (0,29 kPa) (109,7155t ==

−=




c. Daya Pengaduk



Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh :

Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,29 m = 0,10 m = 0,32 ft

III-333

E/Da = 1 ; E = 0,10 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,10 m = 0,02 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,10 m = 0,02 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,29 m = 0,02 m


Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

( )( )( ) 4

4

2

Re 10.26,1103,69

0,32182,8423N =

⋅=

−


hp 10.791,7lbf/detft 550

Hp 1


)lbm/ft (82,8423ft) .(0,32put/det) 5.(1P 5

2

353−== x



10.791,7 5−

= 9,7388.10-5 hp

Maka daya motor yang dipilih 9,7388.10-5 hp

11. Tangki Pelarutan Natrium Klorida [NaCl] (TP-03)

Fungsi : Membuat larutan natrium klorida (NaCl)


Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm

NaCl yang digunakan mempunyai konsentrasi 50 % (% berat)

Laju massa NaCl = 0,0522 kg/jam

Densitas NaCl 50 % = 1575 kg/m3 = 98,3246 lbm/ft3 (Perry dkk, 1997)




diperoleh :

a. Ukuran Tangki

III-334

Volume larutan, 3l

kg/m15750,5

hari30jam/hari24kg/jam05220,V

×

××= = 0,0477 m3



33

2

πD4

1m 0,0572

HπD4

1V

=

=

Maka: D = 0,42 m ; H = 0,42 m

Tinggi cairan dalam tangki = 0,42 0572,0

0477,0x = 0,35 m

b. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = 1575 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,35 m = 5,3735 kPa


P = 5,3735 kPa + 101,325 kPa = 106,6985 kPa





Allowable stress = 12.650 psia = 87218,714 kPa (Brownell dkk,

1959)

Tebal shell tangki:

in 01322,0m 0,00034kPa) 341,2(112,03kPa)(0,8) 42(87218,71

m) (0,42 kPa) (112,0334t ==

−=



c. Daya Pengaduk




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,42 m = 0,14 m = 0,46 ft

III-335

E/Da = 1 ; E = 0,14 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,14 m = 0,03 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,14 m = 0,03 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,52 m = 0,03 m


Viskositas NaCl 50 % = 4,1175⋅10-3 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

( )( )( ) 4

3

2

Re 10.05,3101775,4

46,013246,98=

⋅=

−N


hp 000553,0ft.lbf/det 550

1hpx


)lbm/ft (98,3246ft) .(0,46put/det) 5.(1P

2

353

==



000553,0= 0,00069 hp


12. Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)

Fungsi : Tempat membuat larutan NaOH


Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C


Tekanan = 1 atm

NaOH yang dipakai berupa larutan 50 % (% berat) (Perry dkk, 1999)

Laju alir massa NaOH = 0,1574 kg/jam

Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3


Faktor keamanan = 20%

III-336


diperoleh :

a. Ukuran Tangki

Volume larutan, (V1) =)/1518)(5,0(

)30)(/24)(/ 0,1574(3mkg

hariharijamjamkg= 0,1493

m3

Volume tangki = 1,2 x 0,1493 m3 = 0,1792 m3


33

2

πD4

1m 0,1792

HπD4

1V

=

=

Maka: D = 0,61 m ; H = 0,61 m


1493,0x = 0,51 m

b. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,51 m = 7,5768 kPa


P = 7,5768 kPa + 101,325 kPa = 108,9018 kPa





Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in01974,0m 0005,0kPa) 691,2(114,34kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,61 kPa) (114,3469t ==

−=



c. Daya Pengaduk



III-337


Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,61 m = 0,2 m = 0,67 ft

E/Da = 1 ; E = 0,2 m

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,2 m = 0,05 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,2 m = 0,04 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,61 m = 0,05 m


Viskositas NaOH 4% = 4,302 . 10-4 lbm/ft.det (Othmer,

1967)

Bilangan Reynold,

( )( )( ) 4

4

2

Re 10.84,910302,4

0,671 94,7662N =

⋅=

−


hp00357,0ft.lbf/det 550

1hp x


)lbm/ft (94,7662ft) ,670.(put/det) 5.(1P

2

353

==



00357,0= 0,004465 hp


13. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)

Fungsi : Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]


Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan = 2 ppm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat)

III-338

Laju massa Ca(ClO)2 = 0,0022 kg/jam

Densitas Ca(ClO)2 70 % = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry dkk, 1997)




diperoleh :

a. Ukuran Tangki

Volume larutan, 3/12727,0

120/24/ 002,0

mkg

hariharijamjamkgVl

×

××= = 0,0052 m3



33

2

4

10063,0

4

1

Dm

HDV

π

π

=

=

Maka: D = 0,2 m ; H = 0,2 m


0052,0x = 0,17 m

b. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,17 m = 2,0785 kPa


P = 2,0785 kPa + 101,325 kPa = 103,4035 kPa





Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell dkk,

1959)

Tebal shell tangki:

in 0,00613m 0,00016kPa) 361,2(108,57kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (0,2 kPa) (108,5736t ==

−=


III-339


c. Daya Pengaduk




Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,2 m = 0,07 m = 0,22 ft

E/Da = 1 ; E = 0,07

L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,07 m = 0,02 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,07 m = 0,01 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,2 m = 0,02 m


Viskositas kalporit = 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

( )( )( ) 3

4

2

Re 10.66,5107194,6

22,014088,79=

⋅=

−N

Untuk NRe 5,66.103, maka Np = 4,5 (Fig. 3.4-5 Geankoplis, 2003)

hp 10.01,1ft.lbf/det 550

1hp x

).detlbm.ft/lbf (32,17

)lbm/ft (79,4088ft) .(0,22put/det) 4,5.(1P 5

2

353−==


10.01,1 5−

= 1,266.10-5 hp

Karena daya terlalu kecil maka tidak dipakai motor untuk pengadukan

larutan kaporit pada tangki pelarutan ini, tapi pengadukan dilakukan

secara manual saja.

14. Deaerator (DE)

Fungsi : menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan

ketel

Bentuk : silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal


Jumlah : 1 unit


Tekanan = 1 atm


III-340




Perhitungan:

a. Ukuran tangki

Volume air, 3/68,995

1/24/ 9780,2447

mkg

hariharijamjamkgVl

××= = 59,0064 m3


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3

33

23

2

πD8

3m 70,8077

D2

3πD

4

1m 70,8077

HπD4

1V

=

=

=

Maka: D = 3,92 m ; H = 5,88 m


0064,59x = 4,90 m

b. Diameter dan tinggi tutup


Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1

Tinggi tutup = m 9794,0m 3,92 4

1=x (Brownell dkk,1959)


c. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = ρ x g x H

= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,9 m

= 47,7854 kPa


P = 47,7854 kPa + 101,325 kPa = 149,1104 kPa


III-341




Allowable stress = 12.650 psia = 87.208,714 kP (Brownell

dkk,1959)

Tebal shell tangki:

in 17328,0m 0044,0kPa) 041,2(149,11kPa)(0,8) 142(87.208,7

m) (3,92 kPa) (149,1104t ==

−=





tebal tutup 3/8 in.

Koil Pemanas :

0,143

1

2

32

c

µ w

µ

k

µ Cp

µ

ρ N L0,87

k

Dh

= .... (Kern, 1965)

Direncanakan :



Dimana


Diameter dalam tangki (D) = 3,92 m (3,2808 ft / 1 m) = 12,86 ft

Putaran pengaduk (N) =1 rps = 3600 rph



jamlbm/ft x 2,4191



Kapasitas panas (Cp) = 1 btu/lbm.oF

Beban panas (Q) = 508.975,4 kJ/jam x kJ 1,05506

btu/jam 1

= 482.413,7 btu/jam

III-342

T campuran di luar koil = 80oC = 176 oF

T steam di dalam koil = 104,5oC = 220,1 oF


Rej = µ

ρ N L2

= 1,93697

(62,1586) (3600) ft) (2,8714445 2

= 952.536,626


3

1

k

µ Cp

=

3

1

0,38556

(1,93697) 1

= 1,7127

0,14

µ w

µ

= 1

hc =

0,143

1

µ w

µ

k

µ Cp

D

kj

= )1)(7127,1(

12,86

0,385562000 × = 102,698



Maka

1000001,0

1

R

1h

d

d ===

F.ftjam

btu96,12

1500102,698

(1500)102,698

hh

hhU o2

oic

oicc =

+=

+

×=

87,69100096,12

(1000)96,12

hU

hUU

dc

dcd =

+=

+

×=


2

d

s ft 75,124)87,69(44,1

482.413,7

∆TU

QA ===




= 4,0455 ft2


III-343

= 30,8 = 31 lilitan

Jarak antara lilitan koil ( j ) = 2 Dtube

= 0,1666 ft


k 1)-(n j (1/2)-n)D(π π××

= 243,62 ft


= 7,83 ft

15. Ketel Uap (KU-01)

Fungsi : menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis : water tube boiler

Bahan konstruksi : carbon steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Saturated steam yang digunakan bersuhu 182°C

III-344

Panas laten steam = 2005,9 kJ/kg kJ/kg 2,326

Btu/lbm 1× = 862,3818 Bbtu/lbm

(Reklaitis, 1983)

Total kebutuhan uap = 2447,9780 kg/jam = 5396,9 lbm/jam

Menghitung Daya Ketel Uap

H

,P,W

3970534 ××=

dimana: P = daya boiler, hp

W = kebutuhan uap, lbm/jam

H = kalor laten steam, Btu/lbm

Maka,

3,9705,34

3818,8629,5396

×

×=P = 139,332 hp

Menghitung Jumlah Tube

Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/hp

= 139,0332 hp × 10 ft2/hp

= 1390,332 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:

- Panjang tube, L = 30 ft

- Diameter tube 3 in

- Luas permukaan pipa, a′ = 0,917 ft2/ft (Kern,

1965)

Sehingga jumlah tube,

917,030

332,1390' ×

=×

=aL

AN t = 50,539 ≈ 51 buah

18.Pompa Screening (PU-01)

Fungsi : memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis : pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm

T = 30 oC

III-345

Laju alir massa (F) = 2004,0267 kg/jam = 1,2273 lbm/s

Densitas air (ρ) = 955,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik (Q) = 3600/955,68

/ 2004,02673 ×mkg

jamkg = 0,0006 m3/s

= 3/ 62,1586

/ 1,2273

ftlbm

slbm = 0,0197 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 (Turbulen) (Timmerhaus, 2004)

= 0,133 (Q)0,40 (ρ)0,20 (Laminar) (Timmerhaus, 2004)

= 0,363 (0,0006 m3/s)0,45 ( 955,68 kg/m3)0,13

= 0,03356 m = 1,21 in

Dari Appendiks A.5 (Geankoplis, 2003), dipilih pipa commercial steel :

Ukuran nominal : 4

11 in

Schedule number : 40

Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,12 ft

Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,14 ft

Inside sectional area : 0,0104 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A = 2

3

0104,0

/0197,0

ft

sft = 1,8985 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = µ

ρ IDv ××

= lbm/ft.s 0,0005

)13,0)(/ 1,8985)(/1586,62( 3ftsftftlbm

= 25.221,03654 (Turbulen)

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5

Dimana, untuk aliran laminar : f = 16/NRe

Untuk aliran turbulen : f diperoleh melalui Fig. 2.10-3 (Geankoplis,2003)

Pada NRe = 25.221,03654 dan ε/D = 0,00131232

maka harga f = 0,07 (Geankoplis,2003)

Friction loss :

III-346

1 Sharp edge entranee, hc = 0,5α2

12

1

2 v

A

A

−

= 0,5 ( )( )( )174,3212

1,898501

2

− = 0,028 ft.lbf/lbm

2 elbow 90° , hf = n.Kf.cg

v

.2

2

= 2(0,75))174,32(2

1,89852

= 0,084 ft.lbf/lbm

1 check valve , hf = n.Kf.cg

v

.2

2

= 1(2,0) )174,32(2

1,89852

= 0,112 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 70 ft , Ff = 4fcgD

vL

.2.

. 2∆

= 4(0,0065)( )( )

( ) ( )174,32.2.13,0

1,8985.702

= 9,5462 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit, hex = cg

v

A

A

..21

22

2

1

α

−

= ( )( )( )174,3212

1,898501

2

− = 0,056 ft.lbf/lbm

Total friction loss : ∑ F = 9,8262 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

( ) ( ) 02

1 1212

2

1

2

2 =+∑+−

+−+− sWFPP

zzgvvρα

(Geankoplis,2003)

dimana : v1 = v2

P1 = P2

∆Z = 50 ft

maka :

( ) 0/.9,82620 50./.174,32

/174,320

2

2

=++++ sWlbmlbfftftslbflbmft

sft

III-347

Ws = -59,826 ft.lbf/lbm

Effisiensi pompa , η = 80 %

Ws = - η x Wp

-59,826 = -0,8 x Wp

Wp = 74,783 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp

= ( )( )

lbmlbfftslbm /. 783,74/360045359,0

2004,0267× x

slbfft

hp

/.550

1

= 0,167 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,2 hp

19. Pompa Sedimentasi (PU-02)

Fungsi : memompa air dari bak pengendapan ke klarifier


Jumlah : 1 unit


III-348

T = 30 oC



Viskositas air (µ) = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s

Perhitungan (Analog dengan perhitungan pompa Screening (PU-01)), maka

diperoleh :

Laju alir volumetrik (Q) = 0,0197 ft3/s = 0,0006 m3/s

Desain pompa :

Di,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 = 0,03 m = 1,21 in (Timmerhaus, 2004)


Ukuran nominal : 4

11 in





Kecepatan linear, v = 1,8985 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = 25.221,03654 (Turbulen)

Pada NRe = 25.221,03654 dan ε/D = 0,00131232


Friction loss :

1 Sharp edge entrance, hc = 0,028005 ft.lbf/lbm

3 elbow 90° , hf = 0,126 ft.lbf/lbm

1 check valve , hf = 0,112 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft , Ff = 4,0912 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit , hex = 0,056 ft.lbf/lbm






III-349

Daya pompa : P = 0,0959 hp


20. Pompa Klarifier (PU-03)

Fungsi : memompa air dari klarfier ke tangki filtrasi


Jumlah : 1 unit


T = 30 oC




Analog dengan perhitungan pompa Screening, maka diperoleh :


Desain pompa :

Di,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 = 0,03 m = 1,21 in (Peters, 2004)

Dari Appendiks A.5 (Geankoplis,2003), dipilih pipa commercial steel :

Ukuran nominal : 4

11 in







Pada NRe = 25.221,03654 dan ε/D = 0,00131232


Friction loss :





III-350




Dimana P2-P1 = 157,6215 kPa – 123,3885 kPa = -34,2329 kPa = -714,975 lbf/ft

2

Ws = - 45,638 ft.lbf/lbm





21. Pompa Sand Fiter (PU-04)

Fungsi : memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas TU-01


Jumlah : 1 unit


T = 30 oC






Desain pompa :



Ukuran nominal : 4

11 in






III-351


Pada NRe = 25.221,03654 dan ε/D = 0,00131232


Friction loss :








Dimana P2-P1 = (135,9598 – 123,3885) kPa = 12,5714 kPa = 262,5599 lbf/ft2






22. Pompa Utilitas (PU-05)

Fungsi : memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke tangki kation


Jumlah : 1


T = 30 oC






Desain pompa :

III-352



Ukuran nominal : 3/4 in







Pada NRe = 10.313,46237 dan ε/D = 0,002


Friction loss :








Dimana P2-P1 = (114,1985 – 135,9598) kPa = - 21,7614 kPa = - 454,498 lbf/ft

2






23. Pompa NaCl (PU-06)

Fungsi : memompa air dari tangki pelarutan NaCl ke tangki kation


Jumlah : 1 unit

III-353


T = 30 oC

Laju alir massa (F) = 0,0522 kg/jam = 3,1948.10-5 lbm/s

Densitas NaCl (ρ) = 1575 kg/m3 = 98,3246 lbm/ft3

Viskositas NaCl (µ) = 0,004157cP = 2,807 x 10-6

lbm/ft.s


Laju alir volumetrik (Q) = 3,249 .10-7 ft3/s = 9,2 . 10-9 m3/s

Desain pompa :


Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :







Bilangan Reynold : NRe = 637,7732 (Laminar)

Pada NRe = 637,7732 dan ε/D = 0,0067

maka harga f = 16/NRe = 0,025 (Geankoplis,2003)

Friction loss :

1 Sharp edge entrance, hc = 5,127 x 10-9 ft.lbf/lbm

2 elbow 90° , hf = 2,307 x 10-8 ft.lbf/lbm

1 check valve , hf = 2,051 x 10-8 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft , Ff = 1,377 x 10-6 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit , hex = 1,025 x 10-8 ft.lbf/lbm

Total friction loss : ∑ F = 1,436 x 10-6 ft.lbf/lbm


Dimana P2-P1 = (114,198 – 112,033) kPa = -2,165 kPa = - 45,217 lbf/ft2


III-354



Daya pompa : P = 1,419 . 10-6 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1,419 . 10-6 hp

24. Pompa cation exchanger (PU-07)

Fungsi : memompa air dari tangki kation ke tangki anion


Jumlah : 1 unit


T = 30 oC






Desain pompa :










Bentuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015

Pada NRe = 10.313,46237 dan ε/D = 0,002


Friction loss :



III-355






Dimana P2-P1 = 114,198 - 114,198 = 0 kPa = 0 lbf/ft2






25. Pompa Anion Exchanger (PU-08)

Fungsi : memompa air dari tangki kation ke deaerator


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC






Desain pompa :








III-356



Pada NRe = 10.313,46237 dan ε/D = 0,002


Friction loss :








Dimana P2-P1 = 114,198 - 114,198 = 0 kPa = 0 lbf/ft2






26. Pompa Alum (PU-16)

Fungsi : memompa alum dari tangki Alum ke Clarifier


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC


Densitas air (ρ) = 1363 kg/m3 = 83,0898 lbm/ft3

Viskositas air (µ) = 6,72 x 10-4 cP = 4,51 x 10-7 lbm/ft.s


Laju alir volumetrik (Q) = 7,21.10-7 ft3/s = 2,042.10-8 m3/s

Desain pompa :

III-357









Bilangan Reynold : NRe = 7,6152.103 (Turbulen)

Pada NRe = 7,6152 .103 dan ε/D = 0,0067


Friction loss :








Dimana P2-P1 = 157,6214 – 110,5469 = 47,0745 kPa = 983,1762 lbf/ft2




Daya pompa : P = 4,4 x 10-6 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 4,4.10-6 hp

27. Pompa Soda Abu (PU-18)

Fungsi : memompa soda abu dari tangki ke Clarifier


III-358

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC


Densitas air (ρ) = 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3

Viskositas air (µ) = 3,69 x 10-4 cP = 2,47 x 10-7 lbm/ft.s



Desain pompa :









Bilangan Reynold : NRe = 7,4889.103 (Turbulen)

Pada NRe = 7,4889.103 dan ε/D = 0,0067


Friction loss :








Dimana P2-P1 = 157,621 – 109,715 = 47,906 kPa = 1000,54 lbf/ft2


III-359




Maka dipilih pompa dengan daya motor 2,416 x 10-6 hp


Fungsi : memompa air dari tangki Utilitas (TU-01) ke Unit

Refrigrator


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC






Desain pompa :









Bilangan Reynold : NRe = 4525,816 (Turbulen)

Pada NRe = 4525,816 dan ε/D = 0,002197


Friction loss :

III-360








Dimana P2-P1 = 101,325 – 135,9598 = -34,6348 kPa = - 723,367 lbf/ft2







Fungsi : memompa air dari TU-01 ke TU-02 Refrigrator


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC

Laju alir massa (F) = 400 kg/jam = 0,245 lbm/s





Desain pompa :





III-361






Pada NRe = 4525,816 dan ε/D = 0,002197


Friction loss :















Fungsi : memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke distribusi proses


III-362

Jumlah : 1

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC





Laju alir volumetrik (Q) = 0,00053 ft3/s = 1,49.10-5 m3/s

Desain pompa :



Ukuran nominal : ¼ in







Pada NRe = 2568,17 dan ε/D = 0,0049


Friction loss :








III-363







31. Pompa Refrigator (PU-13)

Fungsi : memompa air dari tangki Refrigator (RU) ke proses


Jumlah : 1 unit

Laju alir massa (F) = 19.351,3 kg/jam = 11,8507 lbm/s





Desain pompa :



Ukuran nominal : 3,5 in



Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,33 ft




Pada NRe = 94.787,42 dan ε/D = 0,0005


Friction loss :


III-364







Dimana P2-P1 = 101,325 – 101,325 = 0 kPa = 0 lbf/ft2





Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp

32. Pompa Deaerator (PU-14)

Fungsi : memompa air dari deaerator ke ketel uap


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC






Desain pompa :



Ukuran nominal : 1,5 in




III-365




Pada NRe = 26.436,11651 dan ε/D = 0,0011


Friction loss :








Dimana P2-P1 = 1049,6 – 156,5659 = 893,034 = 18.651,50 lbf/ft2






33. Pompa Kaporit (PU-15)

Fungsi : memompa kaporit dari TP-05 ke Tangki utilitas (TU-02)


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC


Densitas kaporit (ρ) = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3

Viskositas kaporit (µ) = 6,7197 x 10-4 cP = 4,51 x 10-7 lbm/ft.s


III-366


Desain pompa :








Kecepatan linear, v = 4,16 x 10-5 ft/s


Pada NRe = 164,165 dan ε/D = 0,0066

maka harga f = 16/NRe (Geankoplis,2003)

Friction loss :








Dimana P2-P1 = 133,8219 – 108,574 = 25,248 = 527,323 lbf/ft2






III-367

Fungsi : memompa air dari tangki utilitas TU-02 untuk kebutuhan

air

domestik


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC

Laju alir massa (F) = 400 kg/jam = 0,2450 lbm/s




Laju alir volumetrik (Q) = 0,003940 ft3/s

Desain pompa :

Di,opt = 0,55 in









Bentuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 0,00015

Pada NRe = 8426,1070 dan ε/D = 0,002198

maka harga f = 0,011 (Geankoplis, 2003)

Friction loss :






III-368




Ws = 18,383 ft.lbf/lbm





III-369

35. Unit Refigerasi (UR)

Fungsi : mendinginkan air dari menara pendingin dari temperatur

300C menjadi 100C

Jenis : Single stage mechanical refrigeration cycle

Bahan konstruksi : carbon steel

Data :

Suhu air masuk unit pendingin = 300C = 860F

Suhu air keluar unit pendingin = 10°C = 50°F

Refrigerant yang dipakai : 1,1,1,2-tetrafluoroetana (CH2FCF3) (R-134a)

Kondensor

Kompresor

Chiller

expansion valve

Gambar LD.2 Siklus unit pendinginan

Asumsi: kondensor dan evaporator (chiller) memungkinkan ∆t minimum = 10oF

Laju air : 19.351,3 kg/jam

Entalpi air pada 1 atm :

Hair (10oC) = ∫283

298

dTAir Cp = 4,195 (283-298) = -62,925 kJ/kg (Geankoplis, 2003)

Hair (28oC) = ∫303

298

dTAir Cp = 4,1814 (303-298) = 20,907 kJ/kg (Geankoplis, 2003)

Qc = m . ∆H

= (19.351,3 kg/jam) (20,907 kJ/kg – (-62,925) kJ/kg)

= 1.622.258,182 kJ/jamkJ/jam 1,05506

btu/jam 1×

Qc = 1.537.598,034 btu/jam

Asumsi : kondensor dan chiller memungkinkan ∆T minimum = 100F

untuk perpindahan panas. Air pendingin pada kondensor tersedia pada 86oF.

Suhu keluar chiller (T2) = 50 + 10 = 60oF

Tekanan keluar chiller (P2) = 72,087 lbf/in2 (Smith dkk, 2005)

III-370

Entalpi uap (H2) = 111,376 btu/lbm (Smith dkk, 2005)

Entropi uap (S2) = 0,22054 btu/lbm.R (Smith dkk, 2005)

T keluar kondensor (T4) = 86 + 10 = 96oF

P keluar kondensor (P4) = 130,67 lbf/in2 (Smith dkk, 2005)

Entalpi cair (H4) = 43,5318 btu/lbm (Smith dkk, 2005)

Net Refrigerant Effect :

RE = H2 – H4

= (111,376 - 43,5318) btu/lbm

= 67,8442 btu/lbm

Apabila tahap kompresi bersifat isentropis,

S3’ = S2 = 0,22054 btu/lbm.R

pada entropi ini dan P = 130,67lbf/in2, diperoleh harga H3’ = 118 btu/lbm

(Smith dkk, 2005).

Sehingga,

(∆H)S = H3’ – H2

= (118 - 111,376) btu/lbm

= 6,624 btu/lbm

Untuk efisiensi kompresor 80% maka,

H3 – H2 = btu/lbm 8,2800,8

6,624

η

H)s(==

∆

Karena proses ekspansi bersifat isentalpi (H1 = H4), maka cycle coefficient

of performance (COP) dapat dihitung sebagai berikut :

8,1937280,8

5318,43376,111

H-H

H-H

23

12 =−

==COP

Laju sirkulasi refrigerant :

lbm/jam 22.663,66 btu/lbm 8442,67

btu/jam 0341.537.598,

H-Hrefrigrant sirkulasilaju

12

===Qc

= 10.280,01 kg/jam

III-371

36. Turbin (N-01)

Fungsi : merecovery energi dalam kondensat dan mengurangi tekanan

kondensat dari 10,5 bar menjadi 1 atm (1,01325 bar)

Jenis : Liquid Turbin (Single valve turbin)

Jumlah : 1 unit

Bahan : Carbon steel

Data :

Laju alir massa (m) = 547,15 kg/jam = 0,3351 lbm/detik = 0,152 kg/detik




/ 547,153 ×mkg

jamkg = 0,0002 m3/s

= 3/ 62,1586

/ 0,3351

ftlbm

slbm = 0,0054 ft3/s

Di,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 (Turbulen) (Peters, 2004)

= 0,133 (Q)0,40 (ρ)0,20 (Laminar) (Peters, 2004)

Sehingga :

Di,opt = 0,363 (0,0002 m3/s)0,45 (955,68 kg/m3)0,13 = 0,017 m /0,0254

= 0,67 in


Ukuran nominal : 1 in






3

006,0

/ 0054,0

ft

sft = 0,9 ft/s


ρ IDv ××

= lbm/ft.s 0,0005

)09,0)(/ 9,0)(/1586,62( 3ftsftftlbm

III-372

= 10.069,69 (Turbulen)

Energy Recovery Turbin :

( )( )outlet H inlet HmηP −××−= (Peters, 2004)

Dimana :

P = energy recovery ( kW)

n = efisiensi liquid Turbin = 0,6

m = laju alir masuk (kg/s)

H inlet = Entalpi masuk (kJ/kg) = 772 kJ/kg (P =10,5 bar) (Reklaitis, 1983)

H outlet = Entalpi keluar (kJ/kg) = 419,1 kJ/kg (P = 1,010325 bar)

(Reklaitis, 1983)

Maka,

P = ( ))1,419772(152,06,0 −××− = -32,185 kW

Energi yang terecovery sebesar 32,185 kW

Temperatur keluaran :

Dari tabel steam, (Reklaitis, 1983) kondensat pada P = 1 atm, T = 100oC.

III-373

37. Turbin (N-02)

Fungsi : mengurangi tekanan steam dari 1,75 bar menjadi 1 atm (1,01325

bar)

Jenis : Steam Turbin (Single valve turbin)

Jumlah : 1 unit

Bahan : Carbon steel

Data :

Laju alir massa (m) = 1335,91 kg/jam = 0,818 lbm/detik = 0,371086 kg/detik




/ 1335,913 ×mkg

jamkg = 0,0004 m3/s

= 3/ 62,1586

/ 0,818

ftlbm

slbm = 0,0132 ft3/s

Di,opt = 0,363 (Q)0,45(ρ)0,13 (Turbulen) (Peters, 2004)

= 0,133 (Q)0,40 (ρ)0,20 (Laminar) (Peters, 2004)

Sehingga :

Di,opt = 0,363 (0,0004 m3/s)0,45 (955,68 kg/m3)0,13 = 0,026 m /0,0254

= 1,024 in


Ukuran nominal : 4

11 in






3

0104,0

/ 0132,0

ft

sft = 1,27 ft/s


ρ IDv ××

III-374

= lbm/ft.s 0,0005

)12,0)(/ 27,1)(/1586,62( 3ftsftftlbm

= 16.871,89 (Turbulen)

Energy Recovery Turbin :

( )( )outlet H inlet HmηP −××−= (Peters, 2004)

Dimana :

P = energy recovery ( kW)

n = efisiensi steam Turbin = 0,7

m = laju alir masuk (kg/s)

H inlet = Entalpi masuk (kJ/kg) = 2699,0125 kJ/kg (P =1,75 bar)

(Reklaitis, 1983)

H outlet = Entalpi keluar (kJ/kg) = 2676 kJ/kg (P = 1,010325 bar)

(Reklaitis, 1983)

Maka,

P = ( )( )2676 2699,01250,3710860,7 −××− = - 5,98 kW

Energi yang terecovery sebesar 5,98 kW

Temperatur keluaran :

( )( )outlet H inlet H ηinlet HH 2 −−= (Peters, 2004)

( )( )2676 2699,0125 0,72699,0125H 2 −−=

H2 = 2682,9 kJ/kg, sehingga dari tabel steam, (Reklaitis, 1983) diperoleh

T = 104,5oC dengan P = 1 atm

III-375

38. Tangki Bahan Bakar

Fungsi : menampung bahan bakar


Jumlah : 1 unit



Tekanan = 1 atm

Laju massa solar = 137,2736 kg/jam

Densitas solar = 890 kg/m3 (Perry dkk, 1997)

Kebutuhan perancangan = 15 hari = 360 jam


Perhitungan:

a. Volume tangki

Volume air, 3a

kg/m 890

jam 360kg/jam 2736,137V

×= = 55,5264 m3


c. Diameter tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

33

23

2

πD8

3m 66,6317

2

3

4

1m 66,6317

4

1

=

=

=

DD

HDV

π

π

Maka, D = 3,84 m ; H = 5,76 m

Tinggi solar dalam tangki = m 5,76 m 66,6317

m 55,52643

3

x = 4,80 m

c. Tebal tangki

Tekanan hidrostatik

P = ρ x g x h

= 890 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,8 m

III-376

= 41,8568 kPa


P = 41,8568 kPa+ 101,325 kPa = 143,1818 kPa


Maka, Pdesign = (1,05) (143,1818) = 150,3409 kPa




dkk,1959)

Tebal shell tangki :

1,2P2SE

PDt

−=

in 0,16m 004,0kPa) 181,2(143,18kPa)(0,8) 142(87.218,7

m) (3,84 kPa) (143,1818==

−=


Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,16 in + (1/8 in x 10) = 1,41 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell dkk,1959)

39. Pompa Tangki Bahan Bakar 1 (PU-19)

Fungsi : memompa solar dari tangki bahan bakar (TB) ke

Generator


Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC


Densitas solar (ρ) = 890 kg/m3 = 55,5612 lbm/ft3

Viskositas solar (µ) = 1,1cP = 0,000739 lbm/ft.s



III-377

Desain pompa :










Pada NRe = 985,797


Friction loss :

1 Sharp edge entrance, hc = 1,4526.10-3 ft.lbf/lbm

1 elbow 90° , hf = 2,1789.10-3 ft.lbf/lbm

1 check valve , hf = 5,8105.10-3 ft.lbf/lbm


1 Sharp edge exit , hex = 2,9052.10-3 ft.lbf/lbm



Dimana P2-P1 = 3139,95 – 2116,23 = - 1023,72 lbf /ft2




Daya pompa : P = 6,97.10-5 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 6,97.10-5 hp

40. Pompa Tangki Bahan Bakar 2 (PU-20)

Fungsi : memompa solar dari tangki bahan bakar (TB) ke Ketel

Uap


III-378

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 30 oC


Densitas solar (ρ) = 890 kg/m3 = 55,5612 lbm/ft3

Viskositas solar (µ) = 1,1cP = 0,000739 lbm/ft.s



Desain pompa :










Pada NRe = 2790,166


Friction loss :

1 Sharp edge entrance, hc = 6,3437.10-3 ft.lbf/lbm

1 elbow 90° , hf = 9,5156.10-3 ft.lbf/lbm

1 check valve , hf = 2,5375.10-2 ft.lbf/lbm


1 Sharp edge exit , hex = 1,2687.10-2 ft.lbf/lbm



Dimana P2-P1 = 3139,95 – 2116,23 = - 1023,72 lbf /ft2


III-379





III-380

LAMPIRAN E

PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana Pra Perancangan Pabrik pembuatan Sorbitan monooleat

digunakan asumsi sebagai berikut :

Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

Kapasitas maksimum adalah 25.000 ton/tahun.

Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-

equipment delivered (Peters et.al., 2004).

Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah :

US$ 1 = Rp 8560,- (Koran Analisa, Mei 2011).

1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Luas tanah seluruhnya = 11.040 m2

Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar

Rp 1.500.000/m2.

Harga tanah seluruhnya = 11.040 m2 × Rp 1.500.000/m2 = Rp 16.560.000.000

Biaya perataan tanah diperkirakan 5%

Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 16.560.000.000

= Rp 828.000.000

Maka total biaya tanah (A) adalah Rp 17.388.000.000

Harga Bangunan dan Sarana

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya

No. Nama Bangunan Luas

(m2)

Harga (Rp/m2) Jumlah (Rp)

1 Pos Keamanan 10 300.000 3.000.000

2 Parkir 200 300.000 60.000.000

3 Taman 400 300.000 125.000.000

4 Areal Bahan Baku 820 500.000 410.000.000

5 Ruang Kontrol 80 500.000 40.000.000

LE-1

III-381

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya (Lanjutan)

No. Nama Bangunan

Luas

(m2)

Harga (Rp/m2) Jumlah (Rp)

6 Areal Proses 3.000 800.000 2.400.000.000

7 Areal Produk 400 800.000 325.000.000

8 Perkantoran 300 500.000 240.000.000

9 Laboratorium 80 500.000 40.000.000

10 Poliklinik 50 500.000 25.000.000

11 Kantin 100 500.000 50.000.000

12 Ruang Ibadah 80 500.000 40.000.000

13 Gudang Peralatan 60 500.000 30.000.000

14 Bengkel 80 300.000 24.000.000

15 Perpustakaan 80 500.000 40.000.000

16 Unit Pemadam Kebakaran 100 500.000 50.000.000

17 Unit Pengolahan Air 500 700.000 350.000.000

18 Pembangkit Listrik 300 600.000 180.000.000

19 Pengolahan Limbah 500 600.000 300.000.000

20 Area Perluasan 2.000 800.000 1.600.000.000

21 Perumahan Karyawan 1.400 700.000 980.000.000

22 Jalan 500 500.000 250.000.000

Total 11.040 - 7.552.000.000

Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan berikut (Peters, 2004) :

=

y

x

m

1

2yx

I

I

X

XCC

dimana: Cx = harga alat pada tahun yang diinginkan

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia

X1 = kapasitas alat yang tersedia

X2 = kapasitas alat yang diinginkan

Ix = indeks harga pada tahun yang diinginkan

Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia

m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

III-382

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2011 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

[ ]

( )( ) ( )( )2

i

2

i

2

i

2

i

iiii

ΣYΣYnΣXΣXn

ΣYΣXYΣXnr

−⋅×−⋅

⋅−⋅⋅= (Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift

No. Tahun

(Xi)

Indeks

(Yi) Xi.Yi

Xi²

Yi²

1 1989 895 1780155 3956121 801025

2 1990 915 1820850 3960100 837225

3 1991 931 1853621 3964081 866761

4 1992 943 1878456 3968064 889249

5 1993 967 1927231 3972049 935089

6 1994 993 1980042 3976036 986049

7 1995 1028 2050860 3980025 1056784

8 1996 1039 2073844 3984016 1079521

9 1997 1057 2110829 3988009 1117249

10 1998 1062 2121876 3992004 1127844

11 1999 1068 2134932 3996001 1140624

12 2000 1089 2178000 4000000 1185921

13 2001 1094 2189094 4004001 1196836

14 2002 1103 2208206 4008004 1216609

Total 27937 14184 28307996 55748511 14436786

(Sumber: Tabel 6-2, Peters et. al, 2004)

Data : n = 14 ∑Xi = 27937 ∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996 ∑Xi² = 55748511 ∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga

koefisien korelasi:

r = (14) . (28307996) – (27937)(14184)

[(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½

≈ 0,98 = 1

III-383

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

i

2

i

iiii

ΣXΣXn

ΣYΣXYΣXnb

−⋅

⋅−⋅=

a 22

2

Xi)(Xin.

Xi.YiXi.XiYi.

Σ−Σ

ΣΣ−ΣΣ=

Maka :

b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) = 53536 14. (55748511) – (27937)² 3185

= 16,809

a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 14. (55748511) – (27937)² 3185

= -32528,8

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:

Y = a + b ⋅ X

Y = 16,809X – 32528,8

Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2011 adalah:

Y = 16,809 (2011) – 32.528,8

Y = 1273,67912

Perhitungan harga peralatan menggunakan harga faktor eksponsial (m)

Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini ber-acuan pada Tabel 6-4, Peters

et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6

(Peters et.al., 2004).

III-384

Contoh perhitungan harga peralatan:

Tangki Penyimpanan Produk

Kapasitas tangki , X2 = 3,8176 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk

harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 9800. Dari tabel 6-4, Peters

et.al., 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 1273,67912. Maka estimasi harga tangki

untuk (X2) 3,8176 m3 adalah :

Cx = US$ 9800 ×

49,0

1

3,8176x

1103

1273,67912

Cx = US $ 21816,64171 x (Rp8560,-)/(US$ 1)

Cx = Rp 186.750.453 ,-/unit

Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat

pada Tabel LE – 3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE – 4 untuk

perkiraan peralatan utilitas.

III-385

Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai

berikut:

- Biaya transportasi = 5 %

- Biaya asuransi = 1 %

- Bea masuk = 15 %

- PPn = 10 %

- PPh = 10 %

- 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 %

- PPh = 10 %

- Transportasi lokal = 0,5 %

- Biaya tak terduga = 0,5 %

Total = 21 %

III-386

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses

No. Kode Unit Ket*)

Harga / Unit

1 F-110 1 I Rp 2.504.167.950

2 F-120 1 I Rp 3.237.718.520

3 F-130 1 I Rp 531.525.412

4 F-230 1 I Rp 1.022.008.688

5 F-320 1 I Rp 528.366.839

6 F-340 5 I Rp 74.188.585

7 F-350 2 I Rp 12.463.784.863

8 M-140 1 I Rp 144.672.217

9 R-210 1 I Rp 541.374.480

10 M-310 1 I Rp 278.528.192

11 L-111 1 NI Rp 18.946.784

12 L-121 1 NI Rp 24.774.219

13 L-141 1 NI Rp 8.816.503

14 L-211 1 NI Rp 16.306.441

15 L-221 1 NI Rp 12.345.498

16 L-222 1 NI Rp 8.857.180

17 L-241 1 NI Rp 14.639.199

18 L-311 1 NI Rp 23.338.025

19 L-332 1 NI Rp 30.705.696

20 V-240 1 I Rp 459.889.865

21 J-131 1 NI Rp 121.004.770

22 J-132 1 NI Rp 91.267.640

23 J-321 1 NI Rp 121.004.770

24 J-322 1 NI Rp 91.267.640

25 E-142 1 I Rp 415.496.240

26 E-122 1 I Rp 284.948.474

27 E-212 1 I Rp 185.950.569

28 E-223 1 I Rp 339.726.776

29 E-242 1 I Rp 415.725.437

30 G-213 1 I Rp 204.379.243

31 H-220 1 I Rp 519.119.650

32 H-330 2 I Rp 7.562.800

33 F-150 1 I Rp 335.971.553

34 G-151 1 I Rp 96.543.819

III-387

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses (lanjutan)

Sub Total Impor Rp 24.517.461.588

Sub Total Non Impor Rp 657.462.953

Harga Total Rp 25.174.924.541

Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah

No. Kode Unit Ket*)

Harga / Unit

1 SC 1 I Rp 43.539.395

2 PU-01 1 NI Rp 12.818.566

3 PU-02 1 NI Rp 12.818.566

4 PU-03 1 NI Rp 41.134.467

5 PU-04 1 NI Rp 29.555.347

6 PU-05 1 NI Rp 19.610.388

7 PU-06 1 NI Rp 1.703.567

8 PU-07 1 NI Rp 7.096.587

9 PU-08 1 NI Rp 7.096.587

10 PU-09 1 NI Rp 28.736.153

11 PU-10 1 NI Rp 30.134.864

12 PU-11 1 NI Rp 12.196.640

13 PU-12 1 NI Rp 44.172.231

14 PU-13 1 NI Rp 26.469.119

15 PU-14 1 NI Rp 126.973.437

16 PU-15 1 NI Rp 2.852.360

17 PU-16 1 NI Rp 2.283.394

18 PU-17 1 NI Rp 1.879.193

19 PU-18 1 NI Rp 1.879.453

20 PU-19 1 NI Rp 11.501.053

21 PU-20 1 NI Rp 17.955.698

22 CL 1 I Rp 64.343.986

23 SF 1 I Rp 345.516.012

24 TU-01 1 NI Rp 366.357.669

25 TU-02 1 NI Rp 328.088.968

26 CE 1 I Rp 331.268.747

27 AE 1 I Rp 331.268.747

28 TP-01 1 I Rp 17.280.904

29 TP-02 1 I Rp 12.141.023

30 TP-03 1 I Rp 23.085.498

III-388

No. Kode Unit Ket*)

Harga / Unit

31 TP-04 1 I Rp 45.804.109

32 TP-05 1 I Rp 6.144.775

33 DE 1 I Rp 189.169.664

34 KU 1 NI Rp 391.787.117

35 UR 1 I Rp 301.491.731

36 N-01 1 I Rp 165.159.058

37 N-02 1 I Rp 60.163.210

38 TB 1 NI Rp 773.680.979

39 BP I 1 NI Rp 50.000.000

40 BN 1 NI Rp 50.000.000

41 BF 4 NI Rp 200.000.000

42 BP II 1 NI Rp 50.000.000

43 Generator 2 NI Rp 600.000.000

Sub Total Impor Rp 1.936.376.858

Sub Total Non Impor Rp 3.248.782.403

Harga Total Rp 5.185.159.261

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 24.517.461.588 + Rp 657.462.953) + 1,21 x (Rp 1.936.376.858

+ Rp 3.248.782.403)

= Rp 42.555.545.859

Biaya pemasangan diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Peters, 2004)

Biaya pemasangan = 0,3 × Rp 42.555.545.859

= Rp 12.766.663.758

Total harga awal alat terpasang :

= Rp 83.129.761.584

D. Instrumentasi dan Alat Kontrol

Biaya instrumentasi dan alat kontrol 10 % dari total harga peralatan

(Peters et.al, 2004).

Biaya instrumentasi dan alat kontrol = 0,1 x Rp 42.555.545.859

= Rp 4.255.554.586

III-389

E. Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 15 % dari total harga peralatan (Peters, 2004)

Biaya perpipaan = 0,15 x Rp 42.555.545.859

= Rp 6.383.331.879

F. Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 5 % dari total harga peralatan

(Peters et.al, 2004)

Biaya instalasi listrik = 0,05 x Rp. 42.555.545.859

= Rp 2.127.777.293

G. Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 2 % dari total harga peralatan (Peters, 2004)

Biaya insulasi = 0,02 x Rp. 42.555.545.859 = Rp 851.110.917

H. Biaya Inventaris Kantor dan Gudang

Diperkirakan biaya inventaris kantor 1 % dari harga peralatan (Peters, 2004)

Biaya inventaris kantor = 0,01 x Rp 42.555.545.859 = Rp 425.555.459

I. Biaya Sarana Pemadam Kebakaran

Diperkirakan biaya inventaris kantor 4 % dari harga peralatan (Peters, 2004)

Biaya inventaris kantor = 0,04 x Rp 42.555.545.859 = Rp 1.702.221.834

III-390

J. Sarana Transportasi

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi

No. Jenis Kendaraan Unit Jenis

Harga/unit

(Rp)

Harga total

(Rp)

1 Mobil Dewan komisaris 3 Honda Civic 254.000.000 762.000.000

2 Mobil Direktur 1 Honda Accord 370.000.000 370.000.000

3 Mobil Manager 4 Pajero Sport 330.000.000 1.325.000.000

4 Bus Karyawan 2 Bus 325.000.000 640.000.000

5 Mobil kepentingan pemasaran & pembelian 3 Innova Diesel 219.000.000 657.000.000

6 Truk 3 Truk 300.000.000 300.000.000

7 Mobil pemadam kebakaran 1 Truk Tangki 380.000.000 380.000.000

Total 4.510.000.000

(Sumber: www.situsotomotif.com, Mei 2011)

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J

= Rp 100.517.761.584

1.1 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

A. Pra Investasi

Diperkirakan 7 % dari total harga peralatan (Peters, 2004)

Pra Investasi (A) = 0,07 x Rp 42.555.545.859

= Rp 2.978.888.210

B. Biaya Engineering dan Supervisi


Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0,2 × Rp 42.555.545.859

= Rp 8.511.109.172

C. Biaya Legalitas

Diperkirakan 1% dari total harga peralatan (Peters, 2004)

Biaya Legalitas (C) = 0,01 × Rp 42.555.545.859

= Rp 425.555.459

III-391

D. Biaya Kontraktor


Biaya Kontraktor (D) = 0,02 × Rp 42.555.545.859

= Rp 851.110.917

E. Biaya Tak Terduga


Biaya Tak Terduga (E) = 0,5 × Rp 42.555.545.859

= Rp 2.127.777.293

Total MITTL = A + B + C + D + E = Rp 14.894.441.051

Total MIT = MITL + MITTL

= Rp 100.517.761.584 + Rp 14.894.441.051

= Rp 115.412.202.635

2. Modal Kerja

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari).

2.1 Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku Proses

1. Sorbitol

Kebutuhan = 1103,42 kg/jam

Harga = USD 380/ton (PT. Sorini, 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1103,42 kg/jam

x USD 380/ton x Rp 8560

= Rp 7.752.681.884

2. Asam Oleat


Harga = US$ 30,65/ 500 lbm (www.wikipedia.com, 2011)

III-392

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1680,64 kg/jam xkg 1

lbm 2,2046

x USD 30,65/500 lbm x Rp 8560

= Rp. 4.199.450.719

3. Asam p-toluensulfonik


Harga = Rp 8000/kg (www.alibaba.com, 2011)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 28,92 kg/jam x Rp 8000

= Rp 534.719.232

4. Karbon aktif


Harga = Rp 6000/kg (www.iklanpropertiku.com, 2011)


= Rp 654.609.600

5. Nitrogen


Harga = Rp 9000/kg (www.iklanpropertiku.com, 2011)


= Rp 1.803.837.600

2.1.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas

1. Alum, Al2(SO4)3


Harga = Rp 8000 /kg (PT.Bratachem, 2011)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,1002 kg/jam × Rp 8000 /kg

= Rp 1.731.456

2. NaCl


Harga = Rp 8500 /kg (PT.Bratachem, 2011)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0522 kg/jam × Rp 8500 /kg

= Rp 958.392

III-393

3. NaOH


Harga = Rp 10.000 /kg (CV. Rudang Jaya , 2011)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,15743 kg/jam × Rp 10.000 /kg

= Rp 3.400.488

4. Soda abu, Na2CO3


Harga = Rp 6500/kg (CV. Rudang Jaya, 2011)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 6,41285 kg/jam × Rp 6500/kg

= Rp 90.036.414

5. Kaporit


Harga = Rp 11.000/kg (PT.Bratachem, 2011)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,00216 kg/jam × Rp 11.000/kg

= Rp 51.322

6. Solar

Kebutuhan = 137,2736 ltr/jam

Harga solar untuk industri = Rp. 5500/liter (PT.Pertamina, 2011)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 137,2736 ltr/jam × Rp. 5500/liter

= Rp 1.630.810.368

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari)

adalah : = Rp 13.141.461.435 + Rp 1.726.988.440

= Rp 14.868.449.875

III-394

2.2 Kas

2.2.1 Gaji Pegawai

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai

Jabatan Jumlah Gaji/bulan Total Gaji/bulan

Dewan Komisaris 3 Rp17.500.000 Rp52.500.000

Direktur 1 Rp25.000.000 Rp25.000.000

Staf Ahli 1 Rp11.000.000 Rp11.000.000

Sekretaris 1 Rp4.000.000 Rp4.000.000

Kabag Keselamatan Kerja 1 Rp10.000.000 Rp10.000.000

Manajer Produksi 1 Rp10.000.000 Rp10.000.000

Manajer Teknik 1 Rp10.000.000 Rp10.000.000

Manajer Umum dan Keuangan 1 Rp10.000.000 Rp10.000.000

Manajer Pembelian dan Pemasaran 1 Rp10.000.000 Rp10.000.000

Kepala Seksi Proses 1 Rp7.000.000 Rp7.000.000

Kepala Seksi Laboratorium R&D 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Utilitas 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Listrik 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Instrumentasi 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Keuangan 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Administrasi 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Personalia 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Humas 1 Rp4.000.000 Rp4.000.000

Kepala Seksi Keamanan 1 Rp4.000.000 Rp4.000.000

Kepala Seksi Pembelian 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Penjualan 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Kepala Seksi Gudang / Logistik 1 Rp5.000.000 Rp5.000.000

Karyawan Proses 32 Rp1.800.000 Rp57.600.000

Karyawan Laboratorium, R&D 8 Rp1.800.000 Rp14.400.000

Karyawan Utilitas 8 Rp1.800.000 Rp14.400.000

Karyawan Unit Pembangkit Listrik 8 Rp1.800.000 Rp14.400.000

Karyawan Instrumentasi Pabrik 8 Rp1.800.000 Rp14.400.000

Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 Rp1.800.000 Rp18.000.000

Karyawan Umum dan Keuangan 11 Rp1.800.000 Rp19.800.000

Karyawan Pembelian dan Pemasaran

8 Rp1.800.000 Rp14.400.000

Petugas Keamanan 16 Rp1.200.000 Rp19.200.000

Karyawan Gudang / Logistik 8 Rp1.800.000 Rp14.400.000

III-395

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai (Lanjutan)

Jabatan Jumlah Gaji/bulan Total Gaji/bulan

Dokter 2 Rp4.000.000 Rp8.000.000

Perawat 4 Rp1.600.000 Rp6.400.000

Petugas Kebersihan 6 Rp900.000 Rp5.400.000

Supir 5 Rp1.200.000 Rp6.000.000

Total 159 Rp 434.300.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 434.300.000

1. Gaji lembur

Diperkirakan seluruh karyawan bekerja lembur, dimana gaji lembur dihitung

dengan rumus : 1/173 x gaji perbulan, dimana untuk 1 jam pertama dibayar 1,5

kali gaji perjam dan jam berikutnya 2 kali gaji perjam (Kep. Men. 2003).

Diperkirakan dalam 1 tahun, 12 hari libur dengan 8 jam kerja untuk setiap

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 434.300.000) = Rp 3.765.607

7 jam berikutnya : 2 x 7 x (1/173 x Rp 434.300.000) = Rp 35.145.665

2. Gaji Cuti (hari libur)

Diperkirakan dalam 1 tahun, 14 hari libur dengan 8 jam kerja untuk setiap

harinya, maka gaji cuti untuk 8 jam kerja yaitu :

Gaji cuti : (14/12) x 2 x 8 x (Rp 25.063.584) = Rp 29.240.848

Total gaji dalam 1 bulan :

= Rp 35.145.665 + Rp 434.300.000 + Rp 29.240.848

= Rp 502.452.119

Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.507.356.358

2.2.2 Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.507.356.358

= Rp 301.471.272

2.2.3. Biaya Pemasaran

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.507.356.358

= Rp 301.471.272

III-396

2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada

Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea

Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:

� Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan

(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).

� Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1

UU No.20/00).

� Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).

� Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar

Rp. 30.000.000 (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).

� Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak

dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Sorbitan monooleat

Nilai Perolehan Objek Pajak

- Tanah Rp 16.560.000.000

- Bangunan Rp 7.552.000.000

Rp 24.112.000.000

Total NJOP Rp 24.112.000.000

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. 30.000.000)

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 24.082.000.000

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp. 1.204.100.000

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas

No. Jenis Biaya Jumlah (Rp)

1. Gaji Pegawai 1.507.356.358

2. Administrasi Umum 301.471.272

3. Pemasaran 301.471.272

4. Pajak Bumi dan Bangunan 1.204.100.000 Total 3.314.398.902

III-397

2.3 Biaya Start – Up

Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Peters et.al, 2004)

= 0,12 × Rp 115.412.202.635

= Rp 13.849.464.316

2.4 Piutang Dagang

HPT12

IPPD ×=

dimana: PD = piutang dagang

IP = jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan

Penjualan :

1. Harga jual Sorbitan monooleat = USD 1100/ton (www.alibaba.com, 2011)

= USD 1,1/kg x Rp 8560 = Rp 9416/kg

Produksi Sorbitan monooleat = 2525,25 kg/jam

Hasil penjualan Sorbitan monooleat tahunan

= 2525,25 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 9416/kg

= Rp 188.319.811.680

2. Harga jual produk samping :

- Asam p-toluensulfonik


= Rp 1.205.661.600

- Karbon aktif


= Rp 412.156.800

Hasil penjualan total tahunan = Rp 189.937.630.080

Piutang Dagang = 12

3× Rp 189.937.630.080

= Rp 47.484.407.520

III-398

(Belum siap) Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja

No. Jenis Biaya Jumlah (Rp)

1. Bahan baku proses dan utilitas 14.868.449.875

2. Kas 3.314.398.902 3. Start up 13.849.464.316

4. Piutang Dagang 47.484.407.520

Total 79.516.720.613

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja

= Rp 115.412.202.635 + Rp 79.516.720.613

= Rp 194.928.923.248

Modal ini berasal dari :

Modal sendiri = 60 % dari total modal investasi

= 0,6 × Rp 194.928.923.248

= Rp 116.957.353.949

Pinjaman dari Bank = 40 % dari total modal investasi

= 0,4 x Rp 194.928.923.248

= Rp 77.971.569.299

3. Biaya Produksi Total

3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

A. Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang

diberikan sebagai tunjangan, sehingga

Gaji total = (12 + 2) × Rp 502.452.119 = Rp 7.034.329.672

B. Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 14,58% dari total pinjaman (Bank Sumut, 2011)

= 0,1458 × Rp 77.971.569.299 = Rp 11.368.254.804

III-399

C. 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

Kelompok 1

Kelompok 2

Kelompok 3

Kelompok 4

4

8

16

20

25

12,5

6,25

5

Mesin kantor, alat perangkat industri

Mobil, truk kerja

Mesin industri kimia, mesin industri

mesin

II.Bangunan

Permanen

Tidak Permanen

20

10

5

10

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000

Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.

n

LPD

−= (Waluyo, 2000)

dimana:

D = depresiasi per tahun

P = harga awal peralatan

L = harga akhir peralatan

n = umur peralatan (tahun)

III-400

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17

Tahun 2000

No. Komponen Biaya (Rp)

Umur

(tahun) Depresiasi (Rp)

1 Bangunan 7.552.000.000 20 377.600.000

2 Peralatan proses dan utilitas 55.322.209.616 10 5.532.220.962

3 Instrumentrasi dan pengendalian proses 4.255.554.586 10 425.555.459

4 Perpipaan 6.383.331.879 10 638.333.188

5 Instalasi listrik 2.127.777.293 10 212.777.729

6 Insulasi 851.110.917 10 85.111.092

7 Inventaris kantor 425.555.459 5 85.111.092

8 Perlengkapan keamanan dan kebakaran 1.702.221.834 5 340.444.367

9 Sarana transportasi 4.510.000.000 10 451.000.000

TOTAL 8.148.153.888

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 x Rp 14.894.441.051

= Rp 3.723.610.263

Total biaya depresiasi dan amortisasi

= Rp 11.871.764.150

Dimana masa manfaat biaya amortisasi adalah selama 4 tahun, maka :

= 4 x Rp 3.723.610.263 = Rp 14.894.441.051

III-401

D. Biaya Tetap Perawatan

1. Perawatan mesin dan alat-alat proses

Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%,

diambil 8% dari HPT (Peters, 2004).

Biaya perawatan mesin = 0,08 × Rp 55.322.209.616

= Rp 4.425.776.769

2. Perawatan bangunan

Diperkirakan 8 % dari harga bangunan (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp. 7.552.000.000 = Rp 604.160.000

3. Perawatan kendaraan

Diperkirakan 8 % dari harga kendaraan (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp 4.510.000.000 = Rp 360.800.000

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol

Diperkirakan 8 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp 4.255.554.586

= Rp 340.444.367

5. Perawatan perpipaan

Diperkirakan 8 % dari harga perpipaan (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp 6.383.331.879

= Rp 510.666.550

6. Perawatan instalasi listrik

Diperkirakan 8 % dari harga instalasi listrik (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp 2.127.777.293

= Rp 170.222.183

III-402

7. Perawatan insulasi

Diperkirakan 8 % dari harga insulasi (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp 851.110.917

= Rp 68.088.873

8. Perawatan inventaris kantor

Diperkirakan 8 % dari harga inventaris kantor (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp 425.555.459

= Rp 34.044.437

9. Perawatan perlengkapan kebakaran

Diperkirakan 8 % dari harga perlengkapan kebakaran (Peters, 2004).

= 0,08 × Rp 1.702.221.834

= Rp 136.177.747

Total biaya perawatan = Rp 6.650.380.927

E. Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 10 % dari MIT (Peters, 2004).

Plant Overhead Cost = 0,1 x Rp 115.412.202.635

= Rp 11.541.220.263

F. Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi selama 3 bulan adalah Rp 301.471.272

Biaya administrasi selama 1 tahun adalah = Rp 1.205.885.087

G. Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 301.471.272

Biaya pemasaran selama 1 tahun adalah = Rp 1.205.885.087

Biaya distribusi diperkirakan 50% dari biaya pemasaran, sehingga :

Biaya distribusi = 0,5 x Rp 1.205.885.087 = Rp 602.942.543

III-403

H. Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan

Diperkirakan 5% dari biaya tambahan industri

= 0,05 x Rp 11.541.220.263

= Rp 577.061.013

J. Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari MIT (Peters, 2004).

= 0,01 x Rp 115.412.202.635

= Rp 1.154.122.026

K. Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik adalah 9,24 % dari MITL (Asosiasi Asuransi Jiwa

Indonesia-AAJI, 2011).

= 0,0924 × Rp 100.517.761.584

= Rp 9.287.841.170

2. Biaya asuransi karyawan.

(Biaya untuk asuransi tenaga kerja adalah 5,7% dari gaji karyawan. dimana

2% ditanggung oleh karyawan dan 3,7% ditanggung oleh perusahaan)

= 0,037 x (12/3) x Rp 1.507.356.358

= Rp 223.088.741

Total biaya asuransi = Rp 9.287.841.170 + Rp 223.088.741

= Rp 9.510.929.911

L. Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp 1.204.100.000

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 63.926.875.484

III-404

3.2 Biaya Variabel

A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah

= Rp 14.868.449.875

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun

= Rp 14.868.449.875 x 90

330

= Rp 54.517.649.542

B. Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan

Diperkirakan 5% dari biaya variabel bahan baku

= 0,05 × Rp 54.517.649.542

= Rp 2.725.882.477

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku

= 0,01 × Rp 54.517.649.542

= Rp 545.176.495

Total biaya variabel tambahan = Rp 3.271.058.973

C. Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan

= 0,05 × Rp 3.271.058.973

= Rp 163.552.949

Total biaya variabel = Rp 57.952.261.463

Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 63.926.875.484 + Rp 57.952.261.463

= Rp 121.879.136.947

III-405

4. Penentuan harga pokok produk

Penentuan Harga jual sorbitan monooleat :

Biaya produksi/ tahun = Rp 121.879.136.947

Produksi/ tahun = 25.000 ton/ tahun = 25.000.000 kg/tahun

Biaya per satuan produk = tahun Produksi/

tahun produksi/ Biaya

= kg 20.000.000

6.947121.879.13 Rp

= Rp 6.094/ kg

5. Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

A. Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

= Rp 189.937.630.080 – Rp 121.879.136.947

= Rp 68.058.493.133

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan

= 0,005 × Rp. 68.058.493.133

= Rp 340.292.466

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal

6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 68.058.493.133 – Rp. 340.292.466

= Rp 67.718.200.667

B. 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 %.

III-406

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 67.718.200.667 - Rp 100.000.000) = Rp 20.285.460.200 +

Total PPh = Rp 20.297.960.200

C. Laba setelah pajak (netto)

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp 67.718.200.667 – Rp 20.297.960.200

= Rp 47.420.240.467

5. Analisa Aspek Ekonomi

A. Profit Margin (PM)

PM = penjualantotal

pajaksebelumLaba× 100 %

PM = %100 0.080189.937.63 Rp

.66767.718.200 Rpx = 35,65 %

B. Break Even Point (BEP)

BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal

TetapBiaya

−× 100 %

BEP = %100.46357.952.261-0.080189.937.63

.48463.926.875x = 48,44 %

Kapasitas produksi pada titik BEP = 48,44 % x 25.000 ton/tahun

= 9686,96 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 48,44 % x Total penjualan produk

= 48,44 % x Rp 189.937.630.080

= Rp. 91.955.948.908

III-407

C. Return on Investment (ROI)

ROI = InvestasiModalTotal

pajaksetelahLaba× 100 %

ROI = %1003.248194.928.92 Rp

.46747.420.240 Rpx = 24,33 %

D. Pay Out Time (POT)

POT = tahun1x 0,2433

1

POT = 4,11 tahun

E. 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.12, diperoleh nilai IRR = 34,97 %, bila bunga deposito bank

saat ini sebesar 6% (Bank Sumut, 2011) dan laju inflasi tahunan sebesar 7,31%

(www.infobisnis.com, 2010) maka MARR (minimum Acceptable Rate of Return)

adalah :

MARR = (1 + bunga deposito)(1 + laju inflasi tahunan)-1

= (1 + 0,06)(1 + 0,0731) – 1

= 13,75 % = 14 %

IRR > MARR, maka pra rancangan ini layak.

III-408

F. Cek Over All

Untuk menentukan keadaan yang sebenarnya dari perancangan pabrik ini,

maka diperlukan cek over all, yaitu :

FCI – harga tanah = Total Harga awal alat terpasang + Depresiasi Indirect

Capital Investment ...(1)

Dimana :

FCI = Rp 115.412.202.635

Harga tanah = Rp 17.388.000.000

Total Harga awal alat terpasang = Rp 83.129.761.584

Depresiasi Indirect Capital Investment = Rp 14.894.441.051

Sehingga :

(FCI – harga tanah) = Rp 98.024.202.635

(Total Harga awal alat terpasang + Depresiasi Indirect Capital Investment) :

= Rp 98.024.202.635

Maka dari persamaan 1 dapat diperoleh cek over all :

FCI – harga tanah = Total Harga awal alat terpasang + Depresiasi Indirect

Capital Investment

Rp 98.024.202.635 = Rp 98.024.202.635

III-409

Gambar LE.2 Grafik Break Event Point Pabrik Sorbitan Monooleat

49,26 %

III-410

Tabel. LE.11 Data Perhitungan Break Even Point (BEP) (triliun rupiah)

% Produksi Biaya Tetap Biaya Variabel Biaya Produksi Total Penjualan

0 0,080788256 0 0,080788256 0

10 0,080788256 0,007559667 0,088347923 0,023961250

20 0,080788256 0,015119334 0,095907590 0,047922499

30 0,080788256 0,022679001 0,103467257 0,071883749

40 0,080788256 0,030238669 0,111026924 0,095844999

50 0,080788256 0,037798336 0,118586592 0,119806248

60 0,080788256 0,045358003 0,126146259 0,143767498

70 0,080788256 0,052917670 0,133705926 0,167728748

80 0,080788256 0,060477337 0,141265593 0,191689997

90 0,080788256 0,068037004 0,148825260 0,215651247

100 0,080788256 0,075596671 0,156384927 0,239612497

III-411

Tabel. LE.12 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Tahun Laba Sebelum

Pajak Pajak

Laba Setelah

Pajak Depresiasi Net Cash Flow

P/F pada

I = 33,5 %

PV pada

I = 33,5 %

P/F pada

I = 34 %

PV pada

I = 34 %

0 - - - - -248.476.713.908 1 -248.476.713.908 1 -248.476.713.908

1 82.811.431.568 24.825.929.470 57.985.502.098 15.647.514.990 73.633.017.088 0,74906 55.155.818.043 0,74627 54.950.012.752

2 91.092.574.725 27.310.272.417 63.782.302.307 15.647.514.990 79.429.817.297 0,56110 44.567.783.135 0,55692 44.235.808.252

3 100.201.832.197 30.043.049.659 70.158.782.538 15.647.514.990 85.806.297.528 0,42030 36.064.122.190 0,41561 35.661.923.810

4 110.222.015.417 33.049.104.625 77.172.910.792 15.647.514.990 92.820.425.782 0,31483 29.222.575.776 0,31016 28.788.853.044

5 121.244.216.959 36.355.765.088 84.888.451.871 10.730.363.982 95.618.815.853 0,23583 22.549.506.026 0,23146 22.131.934.144

6 133.368.638.655 39.993.091.596 93.375.547.058 10.730.363.982 104.105.911.040 0,17665 18.390.256.848 0,17273 17.982.356.317

7 146.705.502.520 43.994.150.756 102.711.351.764 10.730.363.982 113.441.715.746 0,13232 15.010.803.038 0,12890 14.623.091.511

8 161.376.052.772 48.395.315.832 112.980.736.941 10.730.363.982 123.711.100.922 0,09912 12.261.921.915 0,09620 11.900.639.098

9 177.513.658.050 53.236.597.415 124.277.060.635 10.730.363.982 135.007.424.616 0,07425 10.023.658.486 0,07179 9.692.023.701

10 195.265.023.855 58.562.007.156 136.703.016.698 10.730.363.982 147.433.380.680 0,05561 8.199.420.646 0,05357 7.898.558.526

2.969.152.195 -611.512.753

IRR = 33,5 %+ ( )%5,33%34)53-611.512.7( 1952.969.152.

1952.969.152.−×

−

= 33,91 %

neraca massa

Documents