tangki penyimpanan benzena

Tangki Penyimpanan Benzena

Benzena, juga dikenal dengan nama C6H6, PhH, dan benzol, adalah senyawa

kimia organik yang merupakan cairan tak berwarna dan mudah terbakar serta

mempunyai bau yang manis. Benzena adalah sejenis karsinogen. Benzena adalah

salah satu komponen dalam bensin dan merupakan pelarut yang penting dalam

dunia industri. Benzena juga adalah bahan dasar dalam produksi obat-obatan,

plastik, bensin, karet buatan, dan pewarna. Selain itu, benzena adalah kandungan

alami dalam minyak bumi, namun biasanya diperoleh dari senyawa lainnya yang

terdapat dalam minyak bumi.

Data diambil dari Wikipedia.

Storage Tank C6H6 (BENZENA)

Suhu Desain : 60 oC (satisfactory pd 60C_diambil dari Depertement of army_engeenering and design)

Suhu Fluida : 35 oC

Tekanan Desain : 1 Atm

Tipe Tangki : Silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom) dan

Atap (head) berbentuk conical roof

Bahan : Carbon Steel SA-285 Grade A ( B and Y )

Pertimbangan : Mempunyai allowable stress cukup besar

Harganya relatif murah

Tahan terhadap korosi

Korosi Allow : 0,02 in per tahun (table 23-4.Perrys ed’4 1963)

Siang hari, diperkirakan temperatur dinding tangki mencapai 50 oC.

Perancangan akan dilakukan pada temperatur tersebut ditambah 10 oC menjadi 60

oC dengan tujuan untuk menjaga temperatur fluida di dalam tangki. Yaitu untuk

menghindari adanya transfer panas dari dinding tangki ke fluida.

Apabila dinding tangki tidak dirancang sesuai kondisi tersebut, maka akan

terjadi transfer panas dari dinding tangki ke fluida yang menyebabkan tekanan

uap fluida semakin besar . Semakin tinggi tekanan uap, maka perancangan

dinding tangki akan semakin tebal. Dimana semakin tebal dinding tangki, maka

transfer panas dari dinding ke fluida akan semakin kecil, sehingga dapat

diabaikan.

Massa Benzena : 4000 ton = 4000000 kg

Massa Jenis : 0,8786 gr/ml = 54,85 lb/ft3 = 878,6 kg/m3 Volume : 878,6 kg/m3

4000000 kg

: 4552,7 m3 = 160,777,1 ft

1. Design Shall • Menentukan hs/d dari tangki.

Terlihat bahwa rasio Hs/D yang memberikan luas tangki yang paling kecil yaitu

pada hs/d=0,7. Sehingga

Diameter : 67 ft

Tinggi : 48,3 ft = 48 ft

• Menentukan jumlah plate dab tebal shell tiap plate

Dari appendix E untuk D = 67 ft dipakai diameter D = 70 ft dan H = 48 ft terdapat

6 buah course. Direncanakan menggunakan lebar plate komersial 8 ft sehingga

untuk tinggi 48 ft dipakai plate dengan ketebalan yang berbeda.

h/d volume (ft3) (1/4πd2)0,9h luas dasar tangki (ft2) luas selimut luas tutup atas (ft2) luas total (ft2)diameter ( ft) tinggi ( h) 1/4πd2 πdh πd2/6

h=0,5d 77,16 38,6 4676 9356,8 3117,33 17150,13h=0,6d 72,6 43,56 4139,6 9935,14 2759,7 16834,3h=0,7d 67 48,3 3525,65 10166,5 2350,4 16042,55h=0,8d 65,96 52,7 3417 10920,4 2278 16615,4

h=d 61,24 61,24 2945,5 11782 1963,6 16691,1

158001600016200164001660016800170001720017400

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

luas

tota

l (ft

2 )

h/d

Rasio h/d optimum

luas total vs h/d

Material yang dipilih adalah Carbon Steel SA-285 Grade A ( tabel 13.1, hal 251

Brownell ).

F = 11.250 psi

E = 85 %

C = 0,02 in per tahun (table 23-4.Perrys ed’4 1963)

Untuk rumus ketebalan dinding shall

Ts = 𝜌𝜌(𝐻𝐻−1)𝑥𝑥𝑥𝑥

2 𝑥𝑥 144 𝑥𝑥 𝐹𝐹 𝑥𝑥 𝐸𝐸+C

Ts = 62,37(𝐻𝐻−1)𝑥𝑥12 𝑥𝑥 70

2 𝑥𝑥 144 𝑥𝑥 11250 𝑥𝑥 0,85+0,02

Ts = 0,019023(H-1) + 0,02

Masaa jenis benzena lebih kecil dari massa jenis air. Maka yang dipakai adalah

massa jenis air pada 600C = 62,37 lb/ft3Direncanakan menggunakan shell plate

dengan 96 in butt welded course (app.E brownell and young). Untuk ukuran

standart D=67 ft dan H=48 ft digunakan 6 course dengan ketebalan yang berbeda.

Course 1

Ts = 0,019023(H-1) + 0,02

Ts = 0,019023(48-1) + 0,02

= 0,914 in

Dari ketentuan seperti pada halaman 348, Brownell and young dipilih tebal shell

standart 1 in. Direncanakan menggunakan 10 plate untuk tiap course dan

allowance untuk vertical welded joint (jarak sambung antar plate) = 5/32 in, lebar

= 8 ft.

L = πd- weld length 12n

( Brownell and young , hal 55)

Dimana : L = panjang tiap plate, ft

Sehingga

L = π(70 x 12) + 1) - (10 x 5/32) 12 x 10

L = 22 ft

Jadi course 1

Panjang plate : 22 ft

Lebar plate : 8 ft

Tebal Plate : 1 in

Course 2

Ts = 0,018208(H-1) + 0,02

= 0,018208(40-1) + 0,02

= 0,73 in

Dipilih tebal shall standart = 0,73 in

L = π(70 x 12) + 0,73) - (10 x 5/32) 12 x 10

L = 21,98 ft

Jadi course 2

Panjang plate : 21,98 ft

Lebar plate : 8 ft

Tebal Plate : 0,73 in

Course 3

Ts = 0,018208(H-1) + 0,02

= 0,018208(32-1) + 0,02

= 0,584 in

Dipilih tebal shall standart = 0,61 in

L = π(70 x 12) + 0,61) - (10 x 5/32) 12 x 10

L = 21,98 ft Jadi course 3


Lebar plate : 8 ft


Course 4

Ts = 0,018208(H-1) + 0,02

= 0,018208(24-1) + 0,02

= 0,438 in

Dipilih tebal shall standart = 1/2 in

L = π(70 x 12) + 0,5) - (10 x 5/32) 12 x 10



Lebar plate : 8 ft


Course 5

Ts = 0,018208(H-1) + 0,02

= 0,018208(16-1) + 0,02

= 0,293 in


L = π(70 x 12) + 0,375) - (10 x 5/32) 12 x 10



Lebar plate : 8 ft


Course 6

Ts = 0,018208(H-1) + 0,02

= 0,018208(8-1) + 0,02

= 0,147 in


L = π(70 x 12) + 0,25) - (10 x 5/32) 12 x 10



Lebar plate : 8 ft


2. Desain Atap Menentukan Top Angle untuk Conical Roof

Bentuk atap yang digunakan adalah conical roof.Top angel untuk conical roof untuk diamemer lebih dari 60 ft adalah 3 x 3 x 3/8 ( hal 53, brownell and young )

Bila digunakan 10 plate tiap angel, maka panjang tiap section :

L = π(70 x 12) + 0,375) - (10 x 5/32) 12 x 10

L = 21,98 ft

Menentukan Tinggi Head dan Tebal Head Tangki Menentukan Tinggi Head Tangki

αD/2

h

90

Sudut θ adalah sudut cone roof terhadap garis horisontal

Sin θ = D/(430. ts)

= 70/(430 x 3/8 )

θ = 11,56

Tinggi head dihitung dengan persamaan :

tan θ = h/(0,5D)

tan 11,56 = h/0,5 x 70

h = 0,5 x 70 x tan 11,56

= 7,16 ft

Menentukan Tebal Head tangki

Tekanan penyimpanan = 1 atm = 14,7 psi

Faktor keamanan 10 %

Sehingga tekanan tangki menjadi :

P = 1,1 x 14,7 psi

= 16,17 psi

tebal head tangki (Th) dapat dihitung dengan persamaan :

Th = 125,00,6P) - (f.E cos 2

P.D+

θ (Pers. 6-154, Brownell)

= 125,016,17)) x (0,6-0,85) x ((11250 11,56 cos x 2

12 x 70 x 16,17+

= 0,85 in

Digunakan Th standar = 7/8 in

Menentukan Tinggi Total Tangki Untuk mengetahui tinggi tangki total digunakan persamaan:

Htotal = Hshell + Hhead

= 70 + 16,17

= 86,17 ft

3. Desain Lantai Untuk memudahkan pengelasan dan memperhitungkan terjadinya korosi,

maka pada lantai (bottom) dipakai plat dengan tebal minimal ½ in. Tegangan yang

bekerja pada plat yang digunakan pada lantai harus diperiksa agar diketahui

apakah plat yang digunakan memenuhi persyaratan atau tidak (Brownell and

Young, 1959).

• Compressive stress yang dihasilkan oleh Benzen.

Tegangan kerja pada bottom :

S1 = 2

41

iDwπ

(Brownell and Young,1959.hal.156)

Keterangan :

S1 = Compressive stress (psi)

w = Jumlah benzen (lbm) (8.000.000 lbm)

Di = Diameter dalam shell (in) (840 in)

π = konstanta (= 3,14)

S1 = 2)in 840)(14,3(4

1lb8000000

= 14,443 psi

• Compressive stress yang dihasilkan oleh berat shell.

S2 144

ρX s= (Brownell and Young,1959.hal.156)

Keterangan :

S2 = Compressive stress (psi)

X = Tinggi tangki = 45,7634 ft

sρ = Densitas shell = 490 lbm/ft3 untuk material steel

π = konstanta (= 3,14)

S2 = 144

490 86,17 ×

= 293,21 psi

Tegangan total yang bekerja pada lantai :

St = S1 + S2

= 14,443psi + 293,21 psi

= 307,66 psi

• Batas tegangan lantai yang diizinkan :

St < tegangan bahan plat (f) x efisiensi pengelasan (E)

307,66 psi < (11.250 psi) x (0,85)

307,66 psi < 9.562,5 psi (memenuhi)

tangki penyimpanan benzena

Documents