TERMODINAMIKA

Berhubungan dgn energi, kerja dan properties. Internal energy (U) = energi yang dimiliki molekul penyusun senyawa (energi kinetik translasi,

rotasi dan vibrasi, dan energi potensial) Hk. I Termodinamika : Total quantity of energy is constant, energi tidak dpt diciptakan atau

dimusnahkan tapi bisa berubah bentuk.∆ (energi sistem) + ∆ (energi lingkungan) = 0∆ (energi sistem) = ∆U + ∆Ek + ∆Ep ∆U + ∆Ek + ∆Ep = Q – W ∆ (energi lingkungan) = ± Q ± W

Pc dan Tc = tekanan dan suhu tertinggi di mana senyawa murni bisa berada dlm kesetimbangan uap-cair

Thermodynamic relationship for ideal gas :Proses Ciri Equation Keterangan

Isometric (V konstan) dW = 0 dU = dW = Cv . dTIsobaric (P konstan) W = P . ∆V dH = dQ = Cp . dTIsothermal (T konstan) dU = 0 Q = WAdiabatic dQ = 0 dU = - dWPolytropic dU = dQ + dW General case

Heat engine = mesin yg menghasilkan kerja dari panas Hk. II Termodinamika :

- Proses yg semata-mata terdiri dari transfer panas dari suatu suhu ke suhu yang lebih tinggi tidak mungkin terjadi

- Tidak mungkin mengubah scr total panas yg diserap menjadi kerja

Pers. Antoinne :

Pers. Bernoulli : ;

c C.O.P (coefficient of performance) ≠ efisiensi, karena biasanya C.O.P > 1

Heat pump :

Refrigerator :

REAKTOR

Slurry Trickle Bed Kontrol suhu lebih mudah utk reaksi

yang sgt eksotermis Kebutuhan katalis lebih sedikit

Fixed Bed Fluidized bed kontak gas-solid lebih

efektif kontak gas-solid kurang efektif shg kebutuhan

katalis lebih besar utk katalis yg hrs sering diregenerasi utk reaksi yg sgt cepat utk reaksi yg sgt eksotermis, kontrol suhu lebih

mudah krn ada pengadukan

perlu cyclone

Utk agitated vessel : H = (1 – 1,5).D

FLOW OF LIQUID

Bulk density = dipengaruhi size distribution, porositas, zat pengisi porositas, dll.

Cairan ideal = cairan hypothetical (tdk nyata) yg viskositasnya nol. T > viskositas cairan turun, tapi viskositas gas naik Geometric similarity = sama bentuk, beda ukuran dan posisi

Dynamic similarity = sama pola/bentuk aliran, beda ukuran dan posisi Geometric similarity adl syarat terjadi dynamic similarity Reynold number adl kriteria Dynamic similarity

Newtonian fluid (most liquid) = konstan ≠ f(shear rate) tetapi = f(T,P) Non-Newtonian fluid = f(shear rate)

KINETIKA REAKSI

Elementary reaction = individual step which constitute the reaction mechanism, rate equation corresponds to stoichiometric equation.

Non-elementary = rate equation tidak sesuai dgn stoichiometric equation, krn ada intermediate. Mekanisme reaksi = sequence of elementary step that determine the overall reaction. Data kecepatan reaksi dan mekanisme reaksi diperoleh dari eksperimen. Reaksi order 3 tidak umum. Differential reactor --> nearly constant T and C (constant rate) Integral reactor --> nearly constant T, rate mrpk f(C) Reaksi homogen = reaksi terjadi di satu fase (reaktannya satu fase). Variabel yg berpengaruh = P,

T, konsentrasi. Reaksi heterogen = membutuhkan paling sedikit 2 fase spy terjadi reaksi (reaksi bisa terjadi di 1/2/3

fase, di interface, terdistribusi di fase-fase yg ada), variabel yg berpengaruh = P, T, konsentrasi, transfer massa, transfer panas.

MASS TRANSFER

Difusi molekuler = mekanisme transfer massa molekuler pada fluida yg stagnan / bergerak dlm aliran laminer (dlm aliran turbulen juga ada tetapi bisa diabaikan / tidak begitu penting)

P kecil jml tumbukan kecil, T tinggi kecepatan molekul tinggi Difusi molekuler >< difusi turbulen/olakan (eddy diffusion) Difusi gas – gas ordernya 10-5 m2/detik, difusi gas – cair ordernya 10-9 m2/detik

koef. tr. massa area pada suhu dan tekanan rendah, gas dpt dikatakan ideal sehingga fugasitas equal dgn tekanan parsial

pi = fi = P . yi

Hk. Dalton: pi = P . yi ; Hk. Raoult: pi = P° . xi

Hk. Raoult-Dalton : pi = P . yi = P° . xi

SEPARATOR

The basic design principle is to provide a sufficiently low velocity so that vapor and liquid will separate

Vertical drum dipilih jika VAPOR > LIQUID Horizontal drum dipilih jika LIQUID > VAPOR Diameter diambil kelipatan 6 inch Design separator diambil 3 < (L/D) < 5 Kecepatan uap di separator tidak boleh terlalu besar untuk menghindari entrainment.

POMPA

Single stage, horizontal, overhung, centrifugal pump adalah yang paling umum digunakan dalam industri proses kimia

Pemilihan pompa didasarkan pada flowrate dan head yang dibutuhkan Kelebihan centrifugal pump :

- it gives a steady delivery- low initial and maintenance cost - ukurannya kecil dibandingkan reciprocating (utk kapasitas sama)- konstruksi simple dan dpt dibuat dari berbagai bahan- bisa utk cairan yg mengandung solid- tidak ada valve

Kelemahan centrifugal pump :- tidak bisa utk cairan yg sgt kental- krn tdk ada valve, aliran bisa berbalik jika pompa stop

Pompa reciprocating digunakan jika specific speed < 400 rpm Reciprocating pump menghasilkan tekanan yang lebih tinggi shg dipakai utk head yang tinggi Untuk centrifugal pump :

Specific speed Impeller

400 – 1000 Radial1500 – 7000 Mixed flow7000 – 10000 Axial

Di bawah specific speed 1000, efisiensi single stage rendah, sebaiknya digunakan multistage Konsekuensi memakai motor induksi adalah 2900 rpm

KOMPRESOR

Fan beroperasi nearly atmospheric Kompresor sentrifugal utk kapasitas besar dan constant delivery pressure

PIPA

Sch. Number = 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160

Sch. Number menunjukkan ukuran ketebalan pipa =

Steel pipe : Standar (Sch. 40) utk welded construction, < 25 atm, < 10 in Extra-strong (Sch. 80) jika dipakai iron fitting Double extra-strong (Sch.160)

Carbon Steel Di,opt (mm) = 282 x (G kg/s)0,52 x ( kg/m3)-0,37

Stainless steel Di,opt (mm) = 226 x (G kg/s)0,50 x ( kg/m3)-0,35

Jika diameter pipa besar maka alirannya lambat, cost material mahal, pressure drop kecil, kerja pompa dan biaya pemompaan kecil. Jika diameter pipa kecil maka alirannya cepat, pressure drop

besar, kerja pompa dan biaya pemompaan besar, biaya material murah. Perlu ada diameter optimum.

45 0 15 d90 0 30 – 40 d

Globe fully open 60 – 300 dGate fully open 7 d

Gate ¾ open 40 dGate ½ open 200 dGate ¼ open 800 d

Gate valve = cocok utk open and shut control, tdk utk partial controlGlobe valve = cocok utk partial control

Jika aliran dlm pipa turbulen, pencampuran dgn pipa sudah memadai (tidak perlu mixer)

HEAT EXCHANGER

The deposited material will normally have a relatively low thermal conductivity and will reduce the overall coefficients Q menjadi kecil

Allowable ∆P liquid = 10 psi, uap = 2 psi, vakum = 0,5 psi Rd calc sebaiknya tidak melebihi 10% dari Rd required. Batasan Rd yg ada didpt dari pengalaman,

spy HE dibersihkan setahun sekali. Jika Rd terlalu besar --> Ud kecil --> perlu A besar --> mahal. Jika Rd terlalu kecil HE perlu sering dibersihkan (kurang dari setahun) --> maintenance cost naik

Keuntungan square pitch :- accesible untuk external cleaning- pressure drop lebih kecil

Pertimbangan fluid allocation :Kondisi Tube Shell Keterangan Fluida korosif Reduce the cost of expensive alloy Mudah fouling Higher allowable velocity in tube can reduce

fouling, easier to clean Suhu tinggi Reduce overall cost Arus tekanan

tinggiTube bertekanan tinggi lebih murah drpd shell bertekanan tinggi

Mass flowrate besar

Double pipe

Double pipe dipakai jika luas transfer panas < 200 ft2

Panjang pipa standar utk double pipe : 12 ft, 15 ft, 20 ft Pada counter-current, LMTD terbesar terjadi jika suhu outlet cold fluid < suhu outlet

hot fluid Pertimbangan fluida : - nearly equal mass velocity - nearly equal pressure drop

Shell and tube exchanger

Tipe yang paling umum dipakai adalah shell and tube heat exchanger karena :- memberikan luas transfer yang besar dengan volume yang kecil- dapat dibuat dari berbagai jenis material- mudah dibersihkan

tube pass ganjil jarang krn dipakai krn masalah mekanis shell > 2 pass tdk praktis Baffles digunakan untuk menaikkan kecepatan fluida sehingga menaikkan kecepatan

transfer Baffle space terlalu besar aliran cenderung axial drpd cross

Baffle space terlalu kecil excessive leakage antara shell dan baffle Baffles spacing yang optimum antara 0,3 – 0,5 diameter shell Kecepatan tinggi memberikan koefisien heat transfer tinggi tapi juga pressure drop

tinggi. Kecepatan tinggi mengurangi fouling. Panjang tube standar :

6 ft 8 ft 12 ft 16 ft1,83 m 2,44 m 3,66 m 4,88

FT LMTD terbesar terjadi jika suhu outlet cold fluid < suhu outlet hot fluid (∆T approach besar)

Heat recovery cross > approach Air korosif thd steel. Krn shell biasanya dibuat dari steel, maka air biasanya berada di tube. Cooler dgn pendingin air (average water), suhu outlet water diusahakan tidak melebihi 120 °F ( 48 °C) Optimasi HE : kec. besar h besar A kecil

∆P besar pumping cost besar hi ~ Gt0,8 2 pass ke 8 pass hi jadi 3 kali ∆Pt ~ Gt2.n.L 2 pass ke 8 pass ∆Pt jadi 64 kali

Condenser Konstruksi Condenser serupa dgn shell and tube tapi baffle spacing lebih lebar ( = diameter shell)

Horizontal shell-side dan vertical tube-side adalah yang paling umum Asumsi drop-wise jarang krn lack of control, lebih mudah dgn asumsi film-wise hdrop-wise = 4 – 8 kali hfilm-wise

hhorizontal > hvertical

Vertical condensor maintenance & support mahal, cocok utk subcoolingVaporizer Paling umum : HE 1 – 2

Internal disengagement jarang krn VP biasanya beroperasi pada P >, shg jika D > maka tebal shell > mahal Utk condensing steam, hi = ho = hio = 1500 Btu/hr.ft2. °F Condensing steam berada di tube krn korosif Vaporizer cenderung mengakumulasi dirt, krn itu lebih baik pakai square pitch dan

removable tube bundle Fouling bisa diperlambat dengan mempercepat aliran (pakai pompa) High circulating rate power cost >

size & maintenance cost < Flux dibatasi agar tdk terjadi blanketing h < tidak praktis

- Flux organic forced = 20000 Btu/hr.ft2, natural 12000 Btu/hr.ft2, aqueous 30000 Btu/hr.ft2

- hv organics = 300 Btu/hr.ft2.°F, aqueous = 1000 Btu/hr.ft2.°F Yang diuapkan di vaporizer hanya 80% dengan pertimbangan:

- jika diuapkan semua cepat terbentuk scale --> hrs sering dibersihkan --> maintenance cost tinggi

- Koef. Perpan (U) gas-gas kecil --> perlu A besar --> mahalReboiler Kettle perlu pompa, thermosyphon berdasarkan natural circulation

Pd thermosyphon, ∆P sebanding dengan h (tinggi cairan di MD sampai reboiler), semakin besar h maka flow akan semakin besar

MENARA DISTILASI

Sieve tray Valve tray Bubble-cap KeteranganCost (for mild steel)

1 1,5 3 Perbandingan

Capacity 1 2 3Perbedaannya hanya sedikit

Operating range

Dgn design yg bagus dpt memberikan operating range yg memuaskan (50 – 120 % design capacity)

Dipakai utk memberikan fleksibilitas yg lebih besar drpd sieve tray at lower cost than bubble-cap

- Efisien pd kec. uap sgt rendah- Fleksibel utk mengantisipasi perubahan op. range

Op. range = range kec. uap dan cairan

Efficiency Sama (jika dioperasikan pd design flow range)Pressure drop Terkecil Terbesar

Tray PackedGas pressure drop Lebih kecil, dipilih jika operasinya vacuum

Liquid hold-upLebih kecil, dipilih jika memproses heat-sensitive material

Liquid / gas ratioBisa meng-handle yg rendah

Meng-handle yg tinggi

Side stream Lebih mudahLiquid cooling Lebih mudah

Foaming system Lebih cocok krn less bubblingCorrosion Dipilih krn cost lebih murah

CleaningFrequent cleaning lebih mudah

Pumping cost Lebih tinggi, krn ada ∆P di spray nozzleEntrainment Lebih mudah, hrs dilengkapi mist eliminator

REBOILER

Horizontal Thermosyphon- kapasitas > vertical thermosyphon- tidak perlu skirt (support)- maintenance dan cleaning lebih mudah

Vertical Thermosyphon- perlu skirt (support)- maintenance dan cleaning lebih sulit- kapasitas kecil

Kettle- Mahal - Luas transfer besar (utk kapasitas besar)- Fouling tendency besar

Forced circulation- utk cairan yg viscous ( > 25 cP)- cocok utk vacuum system

Internal- Utk batch- Konstruksi sulit, menambah diameter dan tinggi MD

Sieve tray (perforated) paling murah dan cukup memuaskan utk sebagian besar proses. Valve tray perlu dipertimbangkan jika turn-down ratio (ratio of the highest to the lowest rates) tdk dpt dipenuhi oleh sieve tray. Bubble cap digunakan jila vapor rate sgt rendah.

Pertimbangan utama dlm perancangan MD adalah “the provision of sufficient capacity for both liquid and vapor stream”.

Entrainment = jml liquid yg terbawa oleh vapor. Flooding menyebabkan turunnya plate efficiency dan naiknya pressure drop. Kecepatan uap makin besar efisiensi plate overall makin besar.

Operating pressure Vapor velocity, fpsAtmosferis 40 – 60100 – 50 mmHg

100 – 150

< 50 mmHg 150 – 200 Jika diameter kolom diperbesar, cek weeping (karena kecepatan uap dan tekanan turun). Jika

diameter kolom diperkecil, cek flooding (karena kecepatan uap dan tekanan naik). Dua komponen yang titik didihnya mirip dipisahkan terakhir spy walaupun kolom tinggi tapi

diameter kecil, jika dipisahkan awal maka kolom akan tinggi dan diameternya besar. Diameter tgt dari jumlah cairan dan uap yang diproses, semakin ke belakang diameter kolom semakin kecil.

Refluks dipilih 1,2 – 1,5 Rmin dgn alasan optimasi capital cost dan operating cost. Jika refluks = Rmin maka jml tray tak terhingga (capital cost besar), jika refluks terlalu besar maka beban condenser dan reboiler besar (operating cost besar).

Pd MD yg sdh beroperasi, menaikkan reflux akan mengakibatkan L besar --> beban condenser dan reboiler naik --> operating cost naik.

Jika refluks dikurangi Lo berkurang kontak uap-cair berkurang kemurnian berkurang. Kesalahan perhitungan jumlah plate lebih mudah diatasi drpd kesalahan perhitungan tinggi weir,

downcomer, dll. Kesalahan perhitungan jumlah plate dpt dikompensasi dengan mengatur kondisi operasi.

Asumsi constant molal flow / equimolal (perbandingan L/V di tiap plate tetap) neraca energi tdk diperlukan, hanya perlu NM dan Kesetimbangan utk menghitung plate. Asumsi equimolal berlku jika kompanen mengikuti Hukum Trouton.

Pertimbangan tray spacing :- Kemudahan maintenance & konstruksi- Mengantisipasi flooding- Memberi waktu agar gelembung yg ikut di downcomer bisa lepas

Downcomer hrs di bawah permukaan cairan utk mencegah gas naik dari area downcomer (short-circuit)

Jika kec. uap terlalu besar akibatnya :- ∆P besar P bottom besar boiling point tinggi kebutuhan steam besar- flooding

agar efektifitas tray tinggi :- deep pool of liquid waktu kontak lebih lama, jika terlalu tinggi ∆P besar- high gas velocity kontak bagus

EVALUASI EKONOMI

Bahan Harga ($ / ton) AsalAsetilen 330 PT Samator (Gresik)Khlor 240 PT Sulfindo (Serang)NaOH 94 PT Sulfindo (Serang)

PT Asahimas (Cilegon)PT Soda Waru

HCl 196Trikhloroetilen 783Karbon aktif PT Surya Mahakam Agung

(Mojokerto, Jatim)

No.

Macam Fixed Capital Keterangan

1. Delivered Equipment Cost

2. Instalasi Foundation, platform & supprt, errection

3. Pemipaan

4. Instrumentasi

5. Isolasi

6. Listrik Substation, feeder, wiring

7. Tanah dan perbaikannya

8. Bangunan

9. Utilitas

Physical Plant Cost (PPC)

10. Teknik dan konstruksi Biaya konstruksi,supervisi,procurement,konsultan,design,inspeksi

Direct Plant Cost (DPC)

11. Upah kontraktor

12. Biaya tak terdugaUtk mengantisipasi hal-hal spt:labour dispute,minor process change,price change,design error,adverse weather

Fixed Capital Investment Modal/total cost yg diperlukan sampai pabrik siap utk start up

No. Macam Working Capital1. Raw Material Inventory tgt dari kecepatan panggunaan, harga, ketersediaan, sumber

dan persyaratan penyimpanan, untuk perkiraan digunakan harga pembelian 1 bln

2. In Process Inventory tgt pada panjang siklus secara total (total hold up time)3. Product Inventory tgt pada hasil produksi (kestabilan, penanganan khusus,

musiman/tidak)4. Extended Credit biaya yang disediakan untuk pembayaran pengiriman

barang ke pelanggan5. Available Cash Biaya utk membaayar upah, jasa-jjasa dan bahan-bahan

Working Capital Investment = biaya utk menjalankan bisnis secara normal= additional investment needed,over and above FC, to start the plant up and operate it to the point when income is earned

Investasi modal = pembiayaan moneter yang diperlukan untuk pembangunan / pemasangan fasilitas-fasilitas produksi dan pengoperasiannya

No. Macam biaya produksi1. Raw material Termasuk katalis2. Labor Gaji operator3. Supervision gaji untuk semua personil yang bertanggung jawab

terhadap pengawasan langsung pada proses produksi (mandor, kepala shift)

4. Maintenance Biaya material dan tenaga kerja utk perawatan rutin atau perbaikan insidental

5. Plant Supplies Gasket, kertas grafik, minyak pelumas6. Royalties and patents honor/royalti berdasarkan jumlah bahan yang diproduksi7. Utilities Bahan pengolahan air, udara tekan, refrigerant, fuel

Direct Manufacturing Cost8. Payroll Overhead Pensiun, jamsostek, cuti, asuransi, keamanan dan beban

pengangguran9. Laboratory utk mengontrol kualitas produk, laboran10. Plant Overhead Plant security, klinik, kantin, gudang, fasilitas rekreasi11. Packaging and Shipping

Indirect Manufacturing Cost12. Depreciation13. Property Taxes Tgt kebijakan lokal14. Insurance

Fixed Manufacturing CostTotal Manufacturing Cost Biaya utk membuat produk (mengoperasikan pabrik)

No. Macam General Expense1. Administration Management salaries,legal fee,auditing charge2. Sales tgt metode penjualan dan distribusi, jauh dekatnya

pelanggan, promosi/advertisement3. Research Utk pengembangan4. Finance biaya ekstra yang tercakup dalam mendapatkan uang yang

diperlukan utk modal tetapGeneral Expense pengeluaran selain biaya manufaktur

; IF = capital investment

DCFRR = a hypothetical interest rate such that when it is used to calculate the present value of all of the income cash flow + all of the capital expenditure (loss cash flow) , the present value is zero. In other word, it is the interest rate that would be received if the same capital investment funds were placed in a bank for a given period (the life of the plant) and earn the same amount as the cash flow produced by the plant.

DCFRR = kemampuan investasi untuk mengembalikan modal, harus > bunga bank ( > 1,5 kali), jika < tidak menguntungkan krn lebih baik nabung di bank drpd investasi di pabrik.

DCFRR = kecepatan pengembalian FC dan WC dengan memperhitungkan time value of money (nilai uang). The discount rate is chosen to reflect the earning power of money.

Uang yg didpt skrg nilainya lebih tinggi drpd yg didpt di kemudian hari, karena uang tsb bisa dipakai investasi utk menghasilkan uang yg lebih banyak (time value of money)

Net cash flow = perbedaan antara earning dan expenditure POT = jml tahun capital investment dpt kembali dgn profit yg ada. Asumsi WC diperoleh kembali

di akhir umur pabrik dan SV = 0. Analisis sensitivitas : perubahan plant size, harga jual, harga bahan baku. Jika kapasitas di antara SDP dan BEP menutup pabrik tidak ekonomis karena akan mengalami

keugian sebesar Fixed Cost. Jika kapasitas < SDP, pabrik lebih baik ditutup agar kerugian tidak lebih besar drpd Fixed Cost.

Low Risk High RiskROI before tax 11 % 44%Pay Out Time 5 th. 2 th.BEP 40 – 60 %SDP 20 – 30 %

Dasar pemikiran ROI, POT, DCFRR, BEP dan SDP tidak sama (tidak konsisten), shg jika pabrik memenuhi 5 persyaratan yg tidak konsisten itu artinya pabrik tsb menarik untuk didirikan, jika salah satu parameter tsb tidak terpenuhi bukan berarti pabrik tidak menarik

Berdasarkan pengalaman, cost sebesar 30% Ra dikeluarkan pada produksi 0% (utk gaji karyawan, maintenance, dll)

Pertimbangan resiko pabrik didasarkan pada1. teknologi yang dipakai proven atau tidak, jika blm proven termasuk resiko tinggi, investor akan

berpikir 2 kali utk invest.2. kondisi operasi (P dan T), jika teknologinya sdh proven walaupun P dan T tinggi dpt

dikategorikan resiko rendah.3. bahan yang diolah hazardous atau tidak.4. sumber bahan baku, jika diimpor dari satu tempat saja dikategorikan resiko tinggi, jika

sumbernya banyak dan dari dlm negeri dikategorikan resiko rendah.

HYDROCYCLONE

Low initial capital, minimum operating & maintenance cost, efektif

GAS HOLDER

Diputuskan lebih dulu perlu storage atau tidak. Jika tidak pakai storage, jika suplai terganggu/berhenti pabrik juga berhenti rugi. Jika perlu ada 3 kemungkinan :- dalam bentuk gas - dalam bentuk cair pada suhu lingkungan tekanan tinggi capital cost sangat mahal, ongkos

pembelian bahan baku tinggi krn treatmentnya sulit- pada suhu rendah tekanan atmosferis perlu refrigerasi, bahan tangki hrs tahan suhu rendah

Dipakai pipa jika :- pabrik supplier terbukti tidak sering macet, produk tidak fluktuatif- kerugian jika pabrik berhenti < capital cost utk storage

VESSEL

Tebal shell 3/16” – 1” inkremen 1/16” Tebal shell 1” – 1½ ” inkremen 1/8” Tebal shell 1½ ” – 4” inkremen 1/4” Torisherical dished head utk tekanan rendah (< 15 atm), elliptical dished head utk tekanan di atas

200 psig (15 atm)

Utk silinder horizontal, t < 2 L/D = 6t > 2 L/D = 8

In most instances, there will be more than one alternative material which may be considered for a specific application. Calculation of true long-term costs requires estimation of the following:1. Total cost of fabricated equipment and piping2. Total installation cost3. Service life4. Maintenance costs: amount and timing5. Time and cost requirements to replace or repair at the end of life

While a detailed treatment is beyond the scope of this section, a few of the organizations which generate standards of major importance to the chemical-process industries in the United States are listed here. 1. American National Standards Institute (ANSI), formerly American Standards Association

(ASA). ANSI promulgates the piping codes used in the chemical-process industries.2. American Society of Mechanical Engineers (ASME). This society generates the Boiler and

Pressure Vessel Codes.

3. American Society for Testing and Materials (ASTM). This society generates specifications for most of the materials used in the ANSI Piping Codes and the ASME Boiler and Pressure Vessel Codes.

4. International Organization for Standardization (ISO). This organization is engaged in generating standards for worldwide use. It has 80 member nations.

TANGKI

Untuk safety, tangki hrs dilengkapi P/V valve (gabungan dari Pressure Release Valve dan Vacuum Breaker Valve).

Safety valve hanya berfungsi membuang tekanan yg berlebihan di tangki. Tangki bola dipakai jika V besar (25000 bbl) dan P besar, jika V tdk terlalu besar pakai tangki

silinder. Tangki silinder lebih murah dan mudah fabrikasinya drpd bola, walaupun bola (luas perm./volum)-

nya paling kecil. Double welded butt-joint : t = 0,0001456 . (H – 1) . D + c

Lap-joint t = 0,0001650 . (H – 1) . D + c

utk D < 45 ft, utk D > 45 ft

UTILITAS

Steam yg dipakai : 1 atm 100°C6 atm 160°C33 atm 240°C5 atm 375°C

Treatment cation exchanger Fungsi Backwashing Melonggarkan bed dan remove dirt Regenerasi Rinsing Membersihkan regenerant yg tersisa

Make-up air dan steam 10% sdh cukup, di atas 10% boros (pengolahan air mahal) Udara instrumen tekanannya 35 psig Jika steam yg diperlukan berbeda P dan T, yg dibuat steam yg paling tinggi P dan T diekspansi Syarat BFW : tidak mengandung senyawa yang dpt menyebebkan scale, foaming dan korosi. Jika T

> kelarutan < scale makin mudah terbentuk krn pengendapan. Adanya CO2 dan O2 dlm air bersifat korosif. CO2 bercampur air asam (H2CO3) yg korosif. O2

kering tidak terlalu korosif tapi jika dlm air korosif. Penghilangan O2 memakai sodium sulfit, hydrazine dan bbrp garamnya.

Koagulan yg sering dipakai adalah alum (alumunium sulfat Al2(SO4)3.18H20), bisa juga dipakai FeSO4.7H2O. Dalam larutan alum bereaksi membentuk Al(OH)3 yang tidak larut dlm air lalu dipisahkan

Complete sequence :- addition of chemicals- rapid mixing- flocculation- settling

Flokulasi maksimum terjadi pd pH 5,5. Jika suhu makin rendah alum yg dibutuhkan semakin banyak krn kelarutan senyawa pengotor makin besar.

Semakin tinggi tekanan steam yang ingin dihasilkan, semakin tinggi kualitas air yang dipersyaratkan

Fuel oil lebih banyak dipakai daripada batubara karena lebih mudah dihandle dan dibakar, sisa pembakaean (ash) juga lebih sedikit

Fuel oil no. 6 (merupakan by-product refinery process) banyak dipakai utk steam generation karena cost per Btu paling murah. GHV = 18300 Btu/lb.

Make-up diperlukan utk mengganti air & steam yg hilang krn- bocor di pipa dan alat lain- penguapan di cooling tower- blow down (mengantisipasi akumulasi suspended solid)- jika ada alat yg rusak air & steam terpaksa dibuang

Water-tube boiler (cross-drum boiler) Fire-tube boiler kapasitas besar, sampai 500.000 lb/jam pressure 160 – 1450 psi

pemanas di tube small capacity low steam pressure tdk bisa utk superheated steam

SAFETY

TLV = Threshold Limit Value = konsentrasi bahan yg diizinkan spy karyawan tdk keracunan walau bekerja 8 jam/hari, 5 hari/minggu

Basic Preventive and Protective Measure (antara lain) : 1. adequate, and secure, water supplies for fire fighting2. correct structural design of vessel, piping and steel work3. pressure-relief device4. corrosion-resistant material or adequate corrosion allowance5. segregation of reactive material6. earthing of electrical equipment7. insulation of hot surface8. safe design and location of control room

Bahaya yg disebabkan oleh flammable material tgt dari :1. flash point : suhu terendah bahan bisa terbakar jika ada api2. autoignition temperature : suhu di mana bahan akan terbakar dgn sendirinya di udara, tanpa ada

api3. flammability limit : range konsentrasi bahan di udara yg bisa terbakar jika ada api4. energi yg dilepas pada pembakaran

Untuk highly flammable material, gas yg terbentuk di tangki biasanya di-purge dgn inert gas (nitrogen) atau dipakai floating-roof utk menghilangkan vapor space.

Control of toxic material :1. pipa dan equipment didesign dgn baik, pipa disambung dgn las jgn flange (lebih mudah bocor)2. untuk pembuangan gunakan vent scrubber3. pakai sistem ventilasi yg baik4. emergency equipment : escape route, safety shower, rescue equipment, eye bath5. medical check-up yg teratur6. cek exposure level dgn teratur

Protection utk high temperature :1. high-temp. alarm dan interlock utk menghentikan umpan reaktor atau heating system2. emergency cooling system utk reaktor

HAZOP stands for “hazard and operability studies.” This is a set of formal hazard identification and elimination procedures designed to identify hazards to people, process plants, and the environment. The primary goal in performing a HAZOP study is to identify, not analyze or quantify, the hazards in a process. The end product of a

study is a list of concerns and recommendations for prevention of the problem, not an analysis of the occurrence, frequency, overall effects, and the definite solution and pipelines. Suggested applications include:

NFPA Standard System for Identification of Health (blue), Flammability (red), Reactivity (yellow), and Related Hazards

An important measure of the waste organic strength is the 5-day biochemical oxygen demand (BOD5). As this test measures the demand for oxygen in the water environment caused by organics released by industry and municipalities, it has been the primary parameter in determining the strength and effects of a pollutant. This test determines the oxygen demand of a waste exposed to biological organisms (controlled seed) for an incubation period of five days. Usually this demand is caused by degradation of organics according to the following simplified equation, but reduced inorganics in some industries may also cause demand (i.e., Fe , S , and SO3 ).

Organic waste O2 (D.O.) CO2 H2O

This wet lab test measures the decrease in dissolved oxygen (D.O.) concentration in 5 days, which is then related to the sample strength. If the test is extended over 20 days, the BOD 20 (ultimate BOD) is obtained and corresponds more closely to the Chemical Oxygen Demand (COD) test. The COD test uses strong chemical oxidizing agents with catalysts and heat to oxidize the wastewater and obtain a value that is almost always larger than the 5- and 20-day BOD values. Some organic compounds (like pyridene, a ring structure containing nitrogen) resists chemical oxidation giving a low COD. A major advantage of the COD test is the completion time of less than 3 hours, versus 5 days for the BOD5 test.

Wastewaters should have pH values between 6 and 9 for minimum impact on the environment. When separate chemical neutralization is required, sodium hydroxide is the easiest base material to

handle in a liquid form and can be used at various concentrations for in-line neutralization with a minimum of equipment. Yet, lime remains the most widely used base for acid neutralization. Limestone is used when reaction rates are slow and considerable time is available for reaction.

ABSORBER dan NEUTRALIZER

Driving force = selisih konsentrasi komponen di fase X (pada suatu t) dgn konsentrasi komponen di fase X pada keadaan setimbang

Jika reaksi cepat, kecepatan proses transfer ditentukan oleh kecepatan transfer massa (transfer massa yg mengontrol), C* ≈ 0

a = luas interface/volum tower kosong --> susah dihitung, biasanya digabung ke k atau K Utk gas yg sukar larut : H > krn P = H . C (P besar, C kecil --> H hrs besar)

Utk gas yg mudah larut : H < krn P = H . C (P kecil, C besar --> H hrs kecil)

Syarat solvent ABS

Kelarutan gas dlm solvent hrs tinggi

Murah, tidak korosif, non-toxic, non-flammable, stabil

Volatilitas rendah (tek. uap rendah)

Viskositas rendah rapid absorption rate, tdk mudah flooding, heat transfer baik, low ∆P on pumping

Regular packing (dibandingkan random

packing)

Low ∆P

Greater possible fluid flow rate

Instalasi lebih mahal

Syarat packing Provide luas transfer yg besar

Struktur kuat

Tdk bereaksi dgn fluida yg diproses

Murah

Jika kec. gas terlalu besar

Ada lapisan cairan di atas packing

Tower terisi cairan, gas-continuous liquid-dispersed liquid-continuous gas-dispersed)

Terjadi foaming

Entrainment besar flooding

Pada kondisi loading

∆P besar

Free area utk gas kecil

Liquid hold-up besar

Channeling, axial mixing, axial dispersion, back mixing disebabkan oleh :

- nonuniformity of packing- maldistribution of liquid (Axial dispersion = waktu tinggal berbeda-beda)

REAKTOR

Batch

Mixed-flow

Plug-flow

KESETIMBANGAN FASE

R = 8,314 J/gmol.K= 1,987 cal/gmol.K= 1,987 Btu/lbmol.°R= 0,08206 L.atm/gmol.K

1 hp = 745,7 W = 745,7 Joule/det

y = K . x

Boiling point : Dew point :

FLOW OF LIQUID

; fD = friction factor

Fanning eq.

PERPINDAHAN PANAS

UC bukan (Rd) tapi UD & ∆T = f(Rd)

ABSORBER

N = kg . (Pg – Pig) = kl . (Cig – Cg)

N = Kg . (Pg – P*) = Kl . (Cl – C*) ; P* = H . Cg ;

Konsentrasi solut rendah : z = ; y* = H . x ; x =

Konsentrasi solut tinggi : z = ; y = f(x)

Some organic compounds (like pyridene, a ring structure containingTABLE 25-33 Wastewater Characteristics

Property Characteristic ExampleSize or

concentrationSolubility Soluble Sugar >100 gm/L

Insoluble PCB <1 mg/LStability, biological

Degradable Sugar

Refractory DDT, metalsSolids Dissolved NaCl <10 -9 m

Colloidal Carbon >10 -6 –<10 -9 mSuspended Bacterium >10 -6 m

Organic Carbon AlcoholInorganic Inorganic Cu 2+pH Acidic HNO3

Neutral Salt (NaCl) 1–12Basic NaOH

Temperature High–low Cooling >5°Heat exchange >30°

Toxicity Biological effect Heavy metals VariesPriority compounds

Nutrients N NH3 VariesP PO4 3-