LAMPIRAN F. PERANCANGAN ADSORBER Ca A/B) TUGAS KHUSUS. : Umum digunakan untuk adsorpsi fase liquid dan tidak. Cabe, 1999; hal 232)

LAMPIRAN F

PERANCANGAN ADSORBER Ca A/B) TUGAS KHUSUS

Kode : ADCa

Fungsi : Menghilangkan ion Ca.

Jenis : Fixed Bed Adsorber.

Alasan pemilihan : Umum digunakan untuk adsorpsi fase liquid dan tidak memerlukan alat separasi dengan volume yang besar (Mc. Cabe, 1999; hal 232)

Bentuk : Silinder tegak dengan isian Hypersol-Macronet MN-500 dengan tutup atas dan bawah torispherical.

Resin : Hypersol-Macronet MN-500

Gambar C.20. Adsorber Ca

regenerasi feed

Kondisi opreasi :

Suhu : 60 oC Tekanan : 1 atm a. Umpan masuk

komponen

aliran (kg/jam) aliran (kg/jam)

X

densitas

input (Terserap) output (kg/m3)

H2O 6807,9572 6807,9572 0,4704 977,766 Ca(OH)2 0,3402 0,3402 2,35x10-05 1150 HCl 0,0402 0,0402 2,78x10-06 1180 Dekstrin 88,4086 88,4086 0,0061 1450 Dekstrosa 7575,7576 7575,7576 0,5235 1540 total 14472,5038 0,3402 14472,1234 1,0000 6297,7660 Diperoleh : ρ mix = = 1.211,7583 kg/m3 (R.K. Sinnot 238) = 75,6476 lb/ft3 b. Data fisis

Jenis resin : Hypersol-Macronet MN-500

Nama Senyawa : Asam polystirena sulfonat divinilbenzen Rumus Molekul : C42H42(So3-)4

Bentuk : Granular

Particle Density(ρp) : 0,9 g/cm3= 900 kg/m3

Bulk Dry Density(ρb) :785kg/m3

Diameter rata-rata pori : 15 Å

Diameter partikel (Dp) : 8,5 mm = 0,0085m = 0,029 ft

Internal porosity(εp) : 0,8893

Void fraction,  : 0,35

Sorptive capacity : 0,8kg / kg adsorbent

(Purolite.com) Reaksi Adsorbsi ;

2R-SO3H + Ca(OH)2(R-SO3)Ca + 2H2O

(Reynolds, T.D.1982)

1. Menentukan Diameter adsorber

a. Menentukan porositas Hypersol-Macronet MN-500

Hypersol-Macronet MN-500yang digunakan berbentuk granular dengan sphericity,ψ = 0,65 (Purolite.com)

Dari fig. 223, hal 214; Brown, 1956 untuk partikel dengan ψ =0,65, dan normal packingmaka diperoleh porositas, X = 0,5.

b. Menentukan faktor bilangan reynold, FRedan faktor-faktor friksi, Ff

Dari fig. 219, hal 211; Brown, 1956 dengan X = 0,5 dan ψ = 0,65, diperoleh :

c. Menentukan permeabilitas, K

K = (pers. 172, hal 217; Brown, 1956)

Keterangan :

K : permeabilitas

gc : faktor gravitasi = 32,2

Dp : diameter partikel, ft

FRe : faktor bilangan reynold

Ff : faktor – faktor friksi

K =

= 0,000029014

d. Menentukan kecepatan superficial, υ

υ = (pers. 171a, hal 217; Foust, 1956)

keterangan : υ : kecepatan superficial, fps ρ : densitas liquid(lb/ ft3) μ : viskositas liquid(cp) υ = 0,0091 fps = 0,0028 m/s = 9,9399 m/ jam

e. Menentukan laju alir volumetrik, Q

Q =

=

= 11,9434 m3/ jam = 0,003318 m3/s

f. Menentukan bilangan reynold

Re =

Dimana,

Ap = external surface of solid particle(40ft2= 4,0341m2) (Purolite.com) μ = 0,000215 kg/m.s

Re =

= 5.522

g. Mencari tinggi tumpukan adsorbent Persamaan desain :

t = τ + (hal 505; Wallas, 1990)

= t - τ

Z =

kd =

=

= 28,0856 m3/kg adsorbent ρb =785kg/ m3

untuk 1 butir Hypersol-Macronet MN-500dengan dp= 0,0085 m

jika bentuk Hypersol-Macronet MN-500granular dengan asumsi L = dp,

maka :

V/ butir Hypersol-Macronet = π/4 dp2L

= 5,42 x 10-7m3 Pengotor yang akan diadsorb = 0,3402kg/ jam

= 244,9440kg(1 bulan = 720 jam) Kemampuan adsorpsi = 0,8 kg pengotor/ kg adsorbent Banyak adsorben

= 0,4253 kg adsorbent/jam = 307 kg (1 bulan = 720 jam)

Volume adsorber =

= 0,39 m3= 13,773ft3 Banyak butir adsorben

= 719.420 butir

= 2.673.519 m2

h. Penentuan kL

Na = kLx ΔC (tabel 3.1, hal 49; Treyball, 3rdEd, 1980)

Na = BM Ca = 74,0930 kg/ kgmol Moles transferred = 3,3059 kmol (1 bulan) Time = 720 jam CAadsorbed = 0,0004 kmol/ m3 Na = 4,467 x10-6kmol/ m2. Jam CAsebelum teradsorb di dalam solven, CA1:

Kmol = 0,3402 kg/ 74,0930 = 0,0046 kmol/ jam = 3,3059 kmol (1 bulan) CA1

= 0,0004 kmol/ m3

CAsisa sesudah teradsorb di dalam solven, CA2:

= 0 kmol ( 1 bulan) CA2 = 0 kmol/ m3 kL = 0,0116 kmol/ m2. jam CA2/CA1 = 0

τ = 2 (Fig. 15.13, hal 504; Wallas, 1990) Z

= 1,69 m Over design 10 %

Z = 1,99 m = 6,54 ft

Z = H standar = 7 ft = 2,02 m

i. Menentukan total fraksi kosong dalam fixed bed(εb)

εb = ε + (1-ε) x εp (pers. 16.4, hal 16-11; Perry 7thEd, 1999) = 0,35 + (1-0,35) x 0,8893

= 0,928

j. Menentukan pressure drop (ΔP) adsorber

ΔP = Z

(pers. 6.66, hal 200; Treyball, 1980) Keterangan :

εb : fraksi kosong dalam fixed bed = 0,928

dp : diameter partikel = 0,003 m

υ : kecepatan superficial = 3,8734m/s

Re : bilangan reynold =8.325.489,3131

ρ : densitas fluida =1.211,758 kg/ m3

gc : faktor konversi gravitasi = 9,8066

Z : tinggi =2,028 m

ΔP = 2,02

= 60.472,0957kg/m.s2 = 0,5968 atm = 8,7707 psi

k. Perhitungan tekanan adsorber

Kondisi operasi : P = 1 atm = 14,7 psi T = 60oC

Over design factor=10% (Wallas, 1988; hal 623) P desain = 1,1 x 14,7 psi

= 16,17 psi = 1,1 atm

l. Menentukan Luas Penampang Adsorber (A)

A = v Q

-_{dimana ; Q = Laju Alir Volumetrik (m}3_{/ Jam)}

A = m/Jam 9,206 /Jam 3 m 11,9434 = 1,30 m2/jam

m. Menentukan diameter adsorber Volume Adsorber = 0,39 m3

π/4 D2Z = 0,39 m3

D = 0,4514 m = 1,48ft = 17,7716 in

D standar = 2 ft = 24 in = 0,6096 m

2. Menentukan tebal tangki

ts = + C (Brownell, 1959; pers 13.1, hal 254)

keterangan :

f : allowable stress (18.750 psi) ri : jari-jari dalam tangki (90 in)

E : efisiensi pengelasan (80%, double welded joint) Brownell, 1959; tabel 13.2, hal 254

C : faktor korosi (0,25 in) Timmerhaus 5thEd, 2003; hal 542

ts = + 0,25

= 0,347 in

Dari tebal shellyang telah diperoleh, maka diameter luar dapat dihitung dengan: OD = 2 ts+ Di

= 2 (0,375) + 24in

= 24,75 in = 2,0625 ft = 0,6287 m Digunakan ODstandar= 26 in

3. Perancangan head tangki

Bentuk : torispherical dished head

Alasan pemilihan : sesuai untuk tangki vertikal bertekanan rendah 200 psi (Brownell, 1959; hal 88)

Gambar C.21. Dimensi Torispherical Dished Head Dari tabel 5.7, hal 90; Brownell, 1959, untuk OD = 26in Inside corner radius, icr = 1 5/8 in

Jari-jari crown, rc = 24 in OD ID A B icr b = tinngi dish a t r O A sf C

4. Menentukan tebal head

th = + C (Brownell, 1959; pers 7.77, hal 138)

dimana w = ¼ (3+ ) (Brownell, 1959; pers 7.76, hal 138) w = 0,7903 in

th = 0,317

Maka digunakan tebal standard 3/8 in (Brownell, 1959; tabel 5.7, hal 90)

5. Menentukan tinggi head, OA

b =

= 3,5794 in

Dari tabel 5.6 hal 88, Brownell, 1959, untuk th3/8 in , maka nilai sf = 1,5-3

dipilih panjang straight flange, sf = 3 in = 0,25 ft Tinggi dished head(OA) = b + sf + th

= 3,5794in + 3 in + 0,375 in

= 6,9544 in = 0,1766 m = 0,5795 ft HT = Hs+ tinggi distributor + 2 Hdished head

= 8 ft + (0,2 x 8 ft) + (2 x 0,5795 ft) = 10,7590 ft = 3,2793m = 129,108 in

6. Penyangga tumpukan adsorban (Bed support/Grid support)

Grid support dirancang untuk menyangga adsorban agar mencegah kelebihan pressure drop. Yang biasa digunakan adalah piringan yang berlubang-lubang

2 2 2 ) (       _    rc icr ID icr rc

C f P C d t        '

(perforated plate) atau piringan yang bergelombang (slatted plate). Grid support ini biasanya dibuat dari bahan yang anti korosi seperti carbon steel, alloy steel, cast iron, atau cast ceramics(Rase, 1977)

Penyangga katalis berupa perforated plate dengan ketebalan tertentu. Tekanan yang harus ditahan oleh bed support= tekanan operasi + tekanan karena katalis

a. tekanan operasi = 14,7 psi

b. tekanan karena adsorban

volume dan berat adsorban = 0,93 m3 Tekanan karena adsorban

A berat adsorban  ₂ 1,30 307 m kg  = 236,15 kg/m2

Perforated plate yang digunakan mempunyai lubang dengan luas sama dengan 50 % luas area. Tebal plate dihitung dengan persamaan (13.27 Brownell & Young, 1959)

dengan

t = tebal minimum plate, in d = diameter plate, in

P = tekanan perancangan, psi f = maksimum allowable stress, psi

C’ = konstanta dari app H (Brownell & Young) C = Corrosion allowance, in

Pdesign = 16,17 psi

Bahan konstruksi seperti yang digunakan sebagai bahan shellyaitu Carbon Steel SA 283 dengan spesifikasi yaitu allowable stress = 12.650 psi dan corrosion allowance= 0,125 inchi

t = 1,298 in

diambil tebal standart = 1 3/8 in

7. Desain Perpipaan dan Nozzle a. Pipa umpan

Digunakan pipa dengan diameter optimum sebagai berikut :

Diameter optimum, d = 260 G0,52ρ-0,37 (Pers. 5.15 Coulson, Vol.6) Data perhitungan :

Laju alir massa, G = 14.472,5 kg/jam = 4,02 kg/s Densitas campuran, ρmix = 1.211,7583 kg/m3= 75,6476 lb/ft3

Viskositas campuran, μmix = 0,2418 cp = 0,0003 kg/m.s

Aliran adalah turbulen, NRe> 4000

Maka :

Diameter optimum, Dopt.= 260 G0,52ρ-0,37 = 38,7538 mm = 1,5 in Dipilih : (Appendiks A.5, Geankoplis, 1993 :892) Nominal pipe standar (NPS) = 1,5 in

Sch. Number = 40 (standar) Diameter dalam, ID = 1,6 in = 0,04 m Diameter luar, OD = 1,9 in = 0,05 m Bilangan Reynold, NRe = = 486.559,6 b. Pipa output

Digunakan pipa dengan diameter optimum sebagai berikut :

Diameter optimum, d= 260 G0,52ρ-0,37 (Pers. 5.15, Coulson, Vol.6) Data perhitungan :

Laju alir massa, G = 14.481,5 kg/jam = 4 kg/s

Densitas campuran, ρmix = 1.211,7583 kg/m3= 75,6476 lb/ft3

Viskositas campuran, μmix = 0,5522 cp = 0,0006 kg/m.s

Aliran adalah turbulen, (NRe) > 4000

Diameter optimum, d = 260 G0,52ρ-0,37

= 38,77 mm = 1,5266 in Dipilih : (Appendiks A.5, Geankoplis, 1993 :892)

Nominal pipe standar (NPS) = 1,5 in Sch. Number = 40 (standar) Diameter dalam, ID = 1,6 in = 0,0409 m Diameter luar, OD = 1,9 in = 0,0483 m Bilangan Reynold, NRe = = 486.559,6 mix mix μ v ID ρ mix mix μ v ID ρ

Spesifikasi nozzleberdasarkan Appendiks F, Brownell & Young (1959) dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel F.4. Spesifikasi Nozzle Nozzle NPS (in)

OD pipa

(in) L (in) DR(in) n (in) J (in)

Pipa umpan 1,5 1,9 10 3,625 0,3 6

Pipa output 1,5 1,9 10 3,625 0,3 6

8. Menghitung Berat Adsorber

ρstell= 489 lb/ft3 (App.D Item 3 Brownell & Young, 1959 : 341)

a. Beratdish

OD dish = 61 in = 1,549 m

Panjang straight flange = 2 in Inside corner radius = 3,625 in

Ketebalan dish(td) = 0,1875 in = 0,0156 ft

Untuk t < 1 in (t = 3/4 in) perkiraan blank diameter (bd) adalah :

bd = OD + OD 2xsf 2₃x icr

42  

= 68,869 in =5,739 ft Volumedish = ¼ x π (bd)2 x t

= 0,404 ft3

Berat dish = Volume dishx ρstell

= 197,553 lb = 89,608 kg b. Berat shell

Diameter dalamshell, ID = 24 in = 0,6096 m Ketebalan shell,ts = 0,347 in = 0,009 m

Diameter luar shell, OD = 24,75 in = 0,6287 m OD dibulatkan menjadi = 26 in = 0,7 m

Tinggi shell,(Hs) = 129,108 in = 3,279 m Volumeshelltanpa dish = ¼ π x Hs x (OD2– ID2)

= 0,2397 m3= 8,56 ft3

Volume ShellTotal = Volume Shell tanpa dish + (2 x Volume dish) = 8,56 + (2 x 0,404)

= 9,368 ft3

Beratshell = Volume shellx ρstell

= 4.186,324 lb = 1.883,85 kg

c. Berat aksesoris  Berat pipa

Perhitungan berat pipa berdasarkan Fig.12.2, hal. 221 Brownell & Young (1959) sebagai berikut :

No Pipa Ukuran Pipa (in) Berat Pipa (lb)

1 Pipa umpan 1,5 10

2 Pipa output propilena 1,5 10

Total 20

d. Berat material dalam adsorber

Berat umpan yang terserap = 0,3402 kg/jam Waktu breaktrough = 0,06 jam Berat Ca yang terserap dalam 1 siklus adalah:

= 0,3402 kg/jam x 0,06 jam

Berat adsorben = 307 kg Berat material total = 307,02 kg

Berat mati adsorber = berat vessel dan perlengkapan + berat material +berat aksesoris

= 2.200,22 kg

9. Perencanaan Flange, Bolt dan Gasket dari Vessel a. Sambungan headdenganshell

Sambungan antara tutup bejana dengan bagian shell menggunakan sistem flange dan baut. Bahan konstruksi yang dipilih berdasarkan pada kondisi operasi.

Data perancangan :

Tekanan disain = 16,1822 psi (1,1011 atm) Material flange = Carbon Steel SA-240Grade A Bolting steel = Carbon Steel SA–193Grade B6 Material gasket = Asbestos compocition

Diameter luarshell,B = 0,6287 m = 24,75 in Ketebalan shell = 0,347 in = 0,009 m Diameter dalam shell = 26 in = 0,7 m

Tegangan dari material flange (fa) = 15.600 psi

(app. D item 4, B & Y, 1959 : 342) Tegangan dari bolting material (fb) = 19.300 psi

Tipe flangeterlihat pada gambar berikut : (Fig.12.24, Brownell&Young)

Gambar F.4. Tipe Flangedan Dimensinya b. Perhitungan lebar gasket:

)] 1 ( [     m Px y Pxm y d d i

o _{(Persamaan 12.2 Brownell & Young)}

Dimana : do = diameter luar gasket, in

di = diameter dalam gasket, in

y = yield stress, lb/in2(Fig. 12.11) m = faktor gasket(Fig. 12.11)

Asumsi tebal gasketdengan material asbestos 1/8 in, dari Fig. 12.11 Brownell & Young diperoleh:

y = 1.600 dan m = 2 Sehingga, h w R hD t C B hG t Hg Ht G go g1 g½ Gasket A







2 1



] 17 , 16 [ 600 . 1 2 17 , 16 600 . 1     x x d d i o _{= 1,0003}

Asumsi bahwa diameter dalam gasketdisama dengan diameter luar shell61

in, sehingga :

do = 1,0003 x 24,75 in = 24,85 in

tebalgasketminimum = 0,5 x (do/di) = 0,5019 in = 0,0127 m Sehingga digunakan gasketdengan tebal 3/16 in.

Diameter gasketrata-rata, G = di + tebal gasket

= 24,9375 in c. Perhitungan beban

Dari Fig. 12.12 Brownell & Young kolom 1 type1.a bo = 0,125in, b b jikab 0,25 2   o o  N Sehingga, b = 0,125 in Wm2 = Hy = b x π x G x y = 11.751 lb

Berat untuk menjaga joint tightsaat operasi digunakan Persamaan 12.90 Brownell & Young (1959) :

Hp = 2 x b x π x G x m x P

= 569,164 lb

Beban dari tekanan internal dihitung dengan Persamaan 12.89 Brownell & Young (1959) : H = G xP 4 2  = 9.462,3563 lb

Beban operasi total dihitung dengan persamaan 12.91 Brownell & Young: Wm1 = H + Hp

= 10.031,52 lb Wm1lebih besar dari Wm2,

Sehingga beban pengontrol, Wm1= 10.031,52 lb

Keterangan :

Wm1 = Beban berat boltpada kondisi operasi (lb)

Wm2 = Beban berat boltpada kondisi tanpa tekanan dalam (lb)

H = Total joint contact surface(lb) Hp = Beban join tight(lb)

Am1 = Total luas boltpada kondisi operasi (in2)

Am2 = Total luas boltpada kondisi tanpa tekanan dalam (in2)

d. Perhitungan luas baut minimum (minimum bolting area) Dihitung dengan Persamaan 12.92 Brownell & Young (1959) :

2 1 1  0,5016 in b m m f W A C = ID+(2(1,145go+ R) Di mana, go = 0,1875 (Brownell&Young, 1959 : 242) Perhitungan ukuran baut optimum berdasarkan Tabel 10.4 Brownell&Young (1959) hal.188.

Ukuran Bolt

(in) Root area

Min. no of

bolt R Bs E C=ID+2(1,415go + R)

5/8 0,2020 122,4203 15/16 3,0000 3/4 123,07

¾ 0,3020 81,8838 1 1/8 3,0000 13/16 123,32

0,8750 0,4190 59,0189 1,2500 3,0000 1,3125 123,24

1,0000 0,5510 44,8800 1,3750 3,0000 1,0625 124,07

Dipilih ukuran baut = 1 in, diperoleh data sebagai berikut : -Root area = 0,1260 in2

-Bolt spacing standard(BS) = 3 in -Minimal radian distance(R) = 1,33 in -Edge distance(E) = 0,2 in

Jumlah baut minimum = = 3,98

Sehingga digunakan baut dengan ukuran 1 in sebanyak 5 buah. Bolt circle diameter, C = 123,24 in

Perhitungan diameter flangeluar :

FlangeOD (A) = bolt circle diameter+ 2 E FlangeOD (A) = 123,61 in

Cek lebar gasket :

Ab aktual = N x Root Area

= 5,04 in2 Lebar gasket minimum : Nmin = G y f x A_{b allaw}  2 aktual

= 0,4021 in (Nmin< 0,25 in, pemilihan baut memenuhi)

e. Perhitungan moment:

1) Untuk bolting up condition (no internal pressure) area

root Am₁

Beban desain diberikan dengan Persamaan 12.94, Brownell & Young (1959):

W = ½ x (Ab+ Am) fa

= 55.415,76 lb

Hubungan lever armdiberikan pada Persamaan 12.101 Brownell & Young (1959) :

hG = ½ x (BC – G)

= 49,15 in

Flange momentadalah sebagai berikut :

Ma = W x hG

= 40.224,488 lb.in

2) Untuk kondisi saat beroperasi

Beban desain yang diberikan W = Wm1= 10.031,52 lb

Untuk hydrostatic end force pada permukaan dalam flange (HD)

HD= 0,785 x B2p (Persamaan 12.96 Brownell&Young)

= 220.824,54 lb

The lever arm,hD(persamaan 12.100 Brownell&Young)

hD= ½ x (BC – B)

= 1,37 in

The moment, MD(dari persamaan 12.96 Brownell&Young) :

MD= HDx hD

Perbedaan antara flange-desin bolt loaddengan hydrostatic end force total adalah :

HG= W – H = Wm1– H

= 162.589 lb

Momen komponen dihitung dengan persamaan 12.98 Brownell&Young: MG= HGx hG

= 3.514 lb.in

Perbedaan antara hydrostatic end force total dan hydrostatic force end pada luas area dalam flange, HT (Persamaan 12.97, Brownell & Young) :

HT = H - HD

= 800 lb

Hubungan lever arm, hT(Persamaan 12.102 Brownell & Young, 1959):

hT = ½ x (hD + hG) = 1,32 in

The moment(Persamaan 12.97 Brownell&Young, 1959): MT= HTx hT

= 1.058 lb.in

Jumlah moment untuk kondisi saat beroperasi, MO (Persamaan 12.97

Brownell & Young, 1959): MO= MD+ MG+ MT

= 307.010 lb-in

Sehingga momentsaat beroperasi sebagai pengontrol: Mmax = MO = 307.010 lb-in

f. Perhitungan tebal flange: t = B f M Y a max

(Persamaan 12.85 Brownell & Young, 1959) K = A/B = 1,0258

Dari Fig.12.22 dengan K = 1,0257 (Brownell & Young, 1959) Diperoleh nilai Y = 75

t = 0,4 in

Sehingga diambil ketebalan flange = 0,4 in

Gambar F.5.Detail untuk Flange and boltpada Head Adsorber

10. Desain Sistem Penyangga

Berat untuk perancangan = berat total adsorber

= 8.399,405 lb = 3.809,906 kg Adsorber disangga dengan 4 kaki.

Kaki penyangga dilas ditengah – tengah ketingggian (50 % dari tinggi total adsorber). Gasket Bolt t = tebal flange d = diameter baut

Gambar F.6. Sketsa sistem penyangga adsorber

Leg Planning

1 1

2 2

Gambar F.7. Penyangga tipe Ibeam

Karena kaki dilas pada pertengahan ketinggian adsorber, ketinggian kaki: (l) = ½ H + L

dengan :

H : tinggi total adsorber, ft

L : jarak antara bottom adsorber ke pondasi (digunakan 11 ft) Height (l) = ½ x 10,7577 ft + 10 ft

= 15,38 ft = 184,55 in

digunakan I-beam8 in (Brownell and Young, App. G, item 2) dimensi I-beam:

kedalaman f beam(h) = 5 in Lebar flange (b) = 3,2840 in Web thickness = 0,4940 in Ketebalan rata-rata flange = 0,3260 in Area of section(A) = 4,2900 in2

Berat/ft = 14,750 lb/ft

S = 6 in3 r = 1,8 in Peletakan tanpa beban eksetrik (axis2-2) I = 1,7 in4

S = 1 in3 r = 0,63 in Cek terhadap peletakan sumbu axis1-1 maupun axis2-2 .

Axis 1-1

l/r= 102,5258 in

(l/r< 120, memenuhi) (Brownell and Young, 1959, p.201) Stress kompressif yang diizinkan (fc):

(fc) = ) r . /18.000 (l 1 18.000 2 2 

= 14.759,484 lb/in2(<15,000 psi , sehingga memenuhi) (Brownell and Young, p.201)

jarak antara center linekolom dengan center line shell(a):

a = ½ b +1,5 = 3,5855 in

y = ½ b = 2,0855 in

Z = I/y = 30,784 in3

Beban kompresi total maksimum tiap leg (P) adalah:

n W Σ D n L) (H P 4 P bc w  _

 (Pers. 10.76, Brownell and Young, 1959)

dengan :

H = tinggi adsorber di atas pondasi, ft

L = jarak dari fondasi ke bagian bawah adsorber, ft Dbc = diameter anchor-bolt circle, ft

n = jumlah penyangga, n = 4

ΣW = berat adsorber kosong + berat gas dan beban mati lainnya, lb = 3.809,906 lb

Diasumsikan adsorber diletakkan dalam ruangan (fee from wind) dan lokasi pabrik diasumsikan bebas dari gempa, sehingga Pw= 0, kemudian persamaan di

atas menjadi: n W Σ P = 952,476 lb Beban eksentrik (fec) = Z a P

(Pers. 10.98, Brownell and Young, 1959) = 110,9377 psi f = fc– fec = 14.648,546 psi A= f P = 0,065 in2< A table (5,83 in2), memenuhi. Axis 2-2 l/r= 239,817 (l/r> 120, tidak memenuhi) (Brownell and Young, 1959, p.201) Leg Planning

P = 952,476 lb

Each support have4 bolt Pbolt= P/nb= 238,119 lb

Abolt=

bolt bolt f P

(Pers.10.35, Brownell and Young1959) Where : fbolt = stress maksimum yang dapat ditahan setiap baut = 12,000 psi

Abolt= 0,0198 in2

Digunakan baut threadstandar dengan diameter = 1 in (Brownell and Young, 1959, table. 10.4)

Ketebalan plat horizontal tbp= allow y f M 6

(Pers.10.41, Brownell and Young, 1959)

My= h A ) 1 ( 12 R b P t 2 2 2 3    (Pers. 13.2, MV, Joshi) β =



_{2 2}2



t R 1 3 4  dengan :

tbp = tebal horizontal plat, in

My = bending momenmaksimum sepanjang sumbu radial, in-lb

t = tebal shell = 0,1875 in

fallow = Stressyang diizinkan = 12.000 psi

R = jari-jari shell = 29,971 in

n W Σ

P = 952,476 lb

b = jarak dari bagian tengah shellke tengah kolom = 9 in A = panjang kompresi platedigunakan,

= kedalaman beam+ 1 in = 10 in h = height of gusset= 12 in

β = 0,625 /in2 My = 295,138 lb.in

fallow = stress yang diizinkan untuk (23.938 psi)

tbp = 0,272 in. Digunakan plat standar dengan ketebalan 5/16 in

 Ketebalan vertikal plate (tg) = 3/8 x thp= 0,1172 in

diambil 1/4 in. Base Plate Planning

digunakan I-beamdengan ukuran 8 in Length of leg(l) = 194,252 in = 16,187 ft

Sehingga berat satu leg= (l) x 14,75 = 238,768 lb Beban base plate (Pb) = berat 1 leg + P

= 1.191,245 lb Base plate area(Abp) = Pb/f

Dengan:

Pb = base plate loading

f = kapasitas bearing(untuk cor, f = 1200 psi) (Brownell and Young, 1959, table. 10.1) Abp = 0,993 in2 (= Abpmin)

Untuk posisilug1-1

Abp = lebar (l) x panjang (p)

= (0,8 b + 2n)(0,95 h + 2m) asumsi awal m = n

b = lebar flange = 4,171 in h = kedalaman beam = 8 in Abp = 0,993 m = n = 1,251 maka, l = (0,8 x 4,171) +( 2 x 1,25) = 5,8394 p = (0,95 x 8) +( 2 x 1,25) = 10,1026 umumnya dibuat p = 6, maka dibuat p l = 6 in

Abp,baru = 36 in2

nbaru = 1,1336 in

mbaru = 1,25 in

tebal base plate:

tbp = (0,00015 x p x n2)1/2

dengan :

p = tekanan aktual p = P/ Abp,baru = 26,457 psi

tbp = 0,0839 in. Digunakan plat standar 3/16 in

11. Vibrasi

Perioda dari vibrasi pada vesselharus dibatasi, karena vibrasi yang berlangsung dalam perioda yang cukup lama akan menimbulkan suatu kerusakan pada vessel.

Perioda vibrasi yang terjadi saat operasi (T) adalah :

(Pers. 9.68, Brownell and Young, 1959) Keterangan : 2 1 5 10 65 . 2 _               t D w D H T

D = OD menara = 61 in = 5,08 ft H = Tinggi vesseltemasuk penyangga = 16,187 ft w = Berat vessel(lb/ft tinggi) = 253,358 lb/ft t = Ketebalan shell(in) = 0,1875 in Maka :

T = 0,0067 detik

Berdasarkan Tabel 9.3 (Brownell and Young, 1959) untuk periode vibrasi kurang dari 0,4 detik diperoleh C = 0,2

Sedangkan periode maksimum vibrasi dirumuskan dengan Megyesy (1983) yaitu : (Megyesy, 1983 : 60) Keterangan : V : total shear= V = CW = 761,981 lb g : percepatan gravitasi = 32,2 ft/s2 Maka : Ta = 1,268 detik Keterangan :

T : periode vibrasi yang terjadi pada saat operasi (detik) Ta : periode maksimum vibrasi yang diijinkan (detik) T < Ta (memenuhi periode vibrasi diijinkan)

12. Desain Anchor Bolt

Vessel harus merekat erat pada concrete fondation, beam dengan anchor bolt. Jumlah anchor bolt harus 4 atau kelipatannya untuk setiap vertikal vessel, pada vessel yang tinggi sebaiknya menggunakan 8 buah anchor bolt atau tergantung

Vg WH 0,80

pada besarnya diameter vessel. Agar merekat kuat pada concrete fondation, anchor bolt sebaiknya tidak dipasang terlampau dekat, yakni tidak kurang dari 18 in (Megyesy, 1983).

Diameter tempat bolt-bolt dipasang diasumsikan sebesar = 30 in • As = Area di dalam lingkaran bolt = 706,5 in2

• CB = Circumference pada lingkaran bolt = 94,2 in2 • Menentukan area bolt =

Karena tidak ada pengaruh angin, maka T diabaikan. Keterangan :

SB = Maximum allowable stress value dari material bolt, SA 193 Grade B6 = 19.300 psi

N = jumlah dari anchor bolts = 4 buah Area bolt yang diperlukan = 8.10-6

Dipakai bolt ukuran 1/2 in dengan area seluas = 0,1260 in 2

13. Beban Karena Gempa

Magnitud akibat tekanan gempa merupakan hasil dari berat vessel dan koefisien seismic (C) yang merupakan fungsi dari vibrasi.

• Momen karena gempa Msx =

Keterangan :

Msx = Moment bending, in-lb





2 2 ₃ 4 H X H X w C  N S C T B B B . . 4 

C = 0,2 s ( Tabel 9.3, Brownell & Young, 1959, untuk zona 3 dan t 0,4 s)

X = H = Tinggi menara total = 16,187 ft W = Berat menara = 3.809,906 lb Msx = 98.677, 751 in.lb

• Stress karena gempa, fsx

fsx = (Brownell and Young, 1959, pers. 9.72) Keterangan :

r = jari-jari menara (in) = 29,971in ts = tebal shell(in) = 0,1875 in c = faktor korosi (in) = 0,1250 in Maka :

fsx = 559,762 psi

14. Perancangan Pondasi

Perancangan pondasi dengan sistem konstruksi pondasi beton terdiri dari campuran : semen : kerikil : pasir, dengan perbandingan 1 : 2 : 3.

Direncanakan pondasi berbentuk limas terpancung, dianggap hanya gaya vertikal dari berat kolom yang bekerja pada pondasi.

Asumsi tanah pondasi adalah claydengansafe bearingmaksimal = 10 ton/ft2 (Tabel 12,2 Hess & Rushton).

Pondasi dibuat dari beton dengan specific gravity= 2,65 dan densitas = 140 lb/ft3 (Dirjen Bina Marga DPU & Tenaker).



)



2 _{t c} r M s sx  

Maka :

a. Berat menara (termasuk perlengkapannya) :

Berat mati adsorber pada kondisi operasi = 3.809,906 lb Material skirt = Carbon Steel SA-30

Densitas material = 0,2790 lb/in3 = 482,1120 lb/ft3 (Appendiks D Item 3, Brownell & Young, 1959 : 341)

Berat penyangga yang diterima oleh base plate(Pb) = 803,982 lb Jadi berat total yang diterima pondasi adalah = 4.613,888 lb b. Digunakan tanah dengan :

Luas bagian atas (a) = (2,5 m x 2,5 m) = 9.687,4609 in2 Luas bagian bawah (b) = (3 m x 3 m) = 13.949,9438 in2 Tinggi pondasi = 30 in

c. Volume pondasi (V) = (1/3) × tinggi pondasi × ((a + b) + (a ×b)1/2) = 352.623,5782 in3= 204,0646 ft3

d. Berat pondasi (W) = V × densitas beton = 28.569,0397 lb

e. Jadi berat total yang diterima tanah adalah = berat total yang diterima pondasi + berat pondasi = 33.182,928 lb

f. Tegangan tanah karena beban (τ) = P/F < 10 ton Keterangan :

P = beban yang diterima tanah (lb) = 33.182,928 lb F = luas alas (ft2) = 96,8746 ft2

P/F = 342,535 lb/ft2= 0,155 ton/ft2 (memenuhi)

Pondasi dapat dipasang pada tanah clay, karena tegangan tanah karena beban (τ) kurang dari safe bearingmaksimal pada tanah clay.

15. Regenerasi Resin  Kebutuhan Regeneran

Regeneran yang digunakan adalah asam sulfat konsentrasi 4% vol. Kapasitas regeneran = 6,875 lb regeneran/ft³ resin

(Perry's, ed.7th, 1997, Tabel. 16-19, hal. 16-66)

Kebutuhan resin = 461,796 lb metakrilat/46,822 lb/ft3 = 9,863 ft3

Kebutuhan teoritis = Kapasitas regeneran × Kebutuhan resin = 6,875 sin 3_re ft regeneran lb x 13,773ft3’ = 94,689 lb regeneran Over design= 10 % Kebutuhan = 1,1 x 94,689 lb regeneran = 104,158 lb regeneran

Densitas regeneran = 1.021,6 kg/m3= 8,530 lb/gal

(Perry’s, 3ed., 1950, Tabel. 122, hal.184) Jadi volume regeneran = 12,211 gal = 1,940 m3

 Waktu Regenerasi

Flowrateregenerasi = 5 gpm/ft²

(Perry’s, ed.7th, 1999, Tabel 16-19, hal.16-66) Waktu pencucian selama 10 menit

Flowrateair pencuci = 5 gpm/ft² (Powell, 1954, hal. 59) Waktu regenerasi = sin re Luas Flowrate regeneran Volume  = 0,756 menit Waktu pembilasan selama 5 menit

Total waktu = waktu pencucian + waktu regenerasi + waktu pembilasan

= 10 + 0,756 + 5 = 15,756 menit

Jumlah air pencuci dan pembilas, Vwbyaitu:

Vbw = (tpencucian+ tpembilasan) × Flowrateregenerasi × Luas resin

= (10+5) menit x 5 gpm/ft² x 40ft2 = 3000 gal