• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERHITUNGAN NERACA MASSA

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "PERHITUNGAN NERACA MASSA"

Copied!
137
0
0

Teks penuh

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Basis Perhitungan = 1 jam operasi Waktu kerja = 300 hari/tahun  Jumlah jam operasi = 24 jam/hari  Satuan operasi = kg/jam 

Kapasitas produksi = 900 ton/tahun 

=  jam hari hari tahun kg/tahun 24    1 x 300   1 x 900.000 = 125 kg/jam 

Kandungan minyak pada rendeman daun nilam adalah 5 %, maka : 5 % = nilam daun nilam minyak  0,05 = nilam daun 125 kg/jam  

Daun nilam yang diperlukan =

0,05 

125 kg/jam = 2500 kg/jam 

Effisiensi (η) pada rotary filter 95 % maka : kg/jam 131,5789 kg/jam 0,95

  125

  

Maka daun nilam yang dibutuhkan adalah : kg/jam 2631,578 kg/jam %

5   131,5789

  

Etanol yang digunakan adalah etanol 95 % dengan perbandingan 1,5 : 1 dengan  bahan baku nilam, maka etanol yang digunakan :

kg/jam kg/jam 3947,367  2631,578 x 2 3   

(2)

Tabel LA-1 Komponen Kimia Penyusun Minyak Nilam Komponen  Jumlah (%) Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol 2,63 17,29 28,28 11,76 40,04

Tabel LA-2 Komponen Daun Nilam Komponen  Jumlah (%) Khlorofil Serat Cellulosa 26 54 20

LA – 1 Perhitungan Neraca Massa LA – 1.1 Roll Cutter R – 101 

Fungsi : untuk memotong – motong kasar daun nilam kering sebelum dimasukkan ke dalam ekstraktor 

 Neraca massa = massa masuk = massa keluar  F1= F2= 2631,578 kg/jam 

(3)

LA – 1.2 Ekstraktor EM – 101 

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya proses ekstraksi antara daun nilam dan larutan

etanol 95 %.

 Neraca massa = massa masuk = massa keluar  F2+ F3= F4  F2= 2631,578 kg/jam  kg/jam kg/jam 131,5789  2631,578 x 5% F2 nilam minyak      kg/jam kg/jam  131,5789  2631,578 F F F 2 nilam minyak  2 nilam daun 2 nilam daun ampas       = 2499,9991 kg/jam 

F3= Pelarut etanol 95 % = 3947,367 kg/jam  F4= F2+ F3= 2631,578 kg + 3947,367 kg/jam  F4= 6578,945 kg/jam 

 Neraca massa komponen :

kg/jam kg/jam 3,4605  131,5789 x 0,0263 F x % 2,63

FBenzaldehy4 deminyak 2 nilam   

kg/jam kg/jam 22,75  131,5789 x % 17,29 F  4-Cariofilen     kg/jam kg/jam 37,2105  131,5789 x % 28,28 F 4-Patchouliene     kg/jam kg/jam 15,4737  131,5789 x % 11,76 Fα4-Bulnesene    kg/jam kg/jam 52,6842  131,5789 x % 40,04 F4 Alkohol Patchouli     kg/jam kg/jam 3749,9987  3947,367 x 0,95 F x % 95 FEtanol4  3     kg/jam kg/jam 197,3684  3947,367 x 0,05 F x % 5 F 3 4 O H2     

(4)

 Neraca massa komponen daun : kg/jam kg/jam 1349,9995  2499,9991 x 0,54 F x % 54

FSerat4  ampas2 daunnilam    

kg/jam kg/jam 1349,9995  2499,9991 x % 26 F 4 Khlorofil    kg/jam kg/jam 499,9998  2499,9991 x % 220 FCellulosa4     LA – 1.3 Rotary Filter F – 101 

Fungsi : Menyaring ampas daun nilam yang telah mengalami proses ekstraksi.

 Neraca massa = massa masuk = massa keluar  F4= F11+ F5 

F11adalah ampas daun nilam kering. F11= daun nilam – minyak nilam

= 2631,578 kg/jam – 131,5789 kg/jam  = 2499,9991 kg/jam 

Asumsi : komponen minyak nilam dan pelarut etanol yang masih terdapat di dalam ampas = 5 %. kg/jam kg/jam 197,3684  3947,367 x % 5 F pelarut11     kg/jam kg/jam 6,5789  131,5789 x % 5 Fminyak 11 nilam     11 nilam minyak  11  pelarut 11 larutan F F F     = 197,3684 kg/jam + 6,5789 kg/jam 

(5)

kg/jam 2703,9464 203,9473 2499,9991 F F

F11 ampas11  larutan11  kg/jam kg/jam  

F4= F11+ F5  F5= F4- F11 

= 6578,945 kg/jam – 2703,9464 kg/jam  = 3874,9986 kg/jam 

 Neraca massa komponen pada F5:

kg/jam kg/jam kg/jam 197,3684 3749,9986  3947,367 F F

FPelarut5   pelarut4   pelarut11     

kg/jam kg/jam 3562,4986  3749,9986 x 0,95 F x % 95 FEtanol5  Pelarut5     kg/jam kg/jam 187,50  3749,9986 x 0,05 F x % 5 FH5 O Pelarut5 2      kg/jam kg/jam kg/jam 6,5789 125  131,5789 F F F 11 nilam minyak  4 nilam minyak  5 nilam minyak         kg/jam kg/jam 3,2875  125 x 0,0263   F x % 2,63

FBenzaldehy5 deminyak 5 nilam   

kg/jam kg/jam 21,6125  125 x 0,1729 F x % 17,29

Fβ5-Cariofilenminyak 5 nilam    

kg/jam kg/jam 35,35  125 x 0,2828 F x % 28,28

Fα5-Patchoulieneminyak 5 nilam   

kg/jam kg/jam 14,7  125 x 0,1176 F x % 11,76 F 5 nilam minyak  5 Bulnesene -α      kg/jam kg/jam 50,05  125 x 0,4004 F x % 40,04 F 5 nilam minyak  5 Alkohol Patchouli     

 Neraca massa komponen pada F11:

kg/jam kg/jam 187,50  197,3684 x 0,95 F x % 95 FEtanol11   pelarut11     kg/jam kg/jam 9,8684  197,3684 x 0,05 F x % 5 F 11 O H 11 O H2  2     kg/jam kg/jam 0,1730  6,5789 x 0,0263   F x % 2,63

FBenzaldehy11 deminyak 11 nilam    

kg/jam kg/jam 1,1375  6,5789 x 0,1729 F x % 17,29

Fβ11-Cariofilenminyak 11 nilam    

kg/jam kg/jam 1,861  6,5789 x 0,2828 F x % 28,28

Fα11-Patchouliene minyak 11 nilam  

kg/jam kg/jam 0,7737  6,5789 x 0,1176 F x % 11,76

Fα11-Bulneseneminyak 11 nilam    

kg/jam kg/jam 2,6342  6,5789 x 0,4004 F x % 40,04

FPatchouli11 Alkoholminyak 11 nilam    

kg/jam kg/jam 1349,9995  2499,9991 x 0,54 F x % 54

FSerat11  minyak 2 nilam    

kg/jam kg/jam 1349,9995  2499,9991 x % 26 FKhlorofil11     kg/jam kg/jam 499,9998  2499,9991 x % 220 FCellulosa11    

(6)

LA – 1.4 Heat Exchanger HE – 101 

Fungsi : untuk memanaskan cairan dengan menguapkan pelarut etanolnya agar bisa dipisahkan dari minyak nilamnya melalui Flash Drum.

 Neraca massa = massa masuk = massa keluar  F5= F6 

F5= F6= 3874,9986 kg/jam   Neraca massa komponen :

kg/jam 3562,4986 F F 6 Etanol 5 Etanol    kg/jam 187,50 F F 6 O H 5 O H2  2    kg/jam 3,2875   F FBenzaldehy5 deBenzaldehy6 de    kg/jam 21,6125 F Fβ5-Cariofilenβ6-Cariofilen    kg/jam 35,35 F Fα5-Patchoulieneα6-Patchouliene    kg/jam 14,7 F Fα5-Bulneseneα6-Bulnesene   kg/jam 50,05 F

FPatchouli5 AlkoholPatchouli6 Alkohol  

LA – 1.5 Flash Drum FD – 101 

Fungsi : untuk memisahkan minyak nilam dari pelarutnya etanol 95 % dengan cara mengubah etanol menjadi uap agar dapat dipisahkan dari minyak nilamnya. Pada flash drum ini diasumsikan seluruh etanol berubah menjadi uap, karena titik didih etanol dengan minyak nilam berselisih jauh.

(7)

   Neraca massa = massa masuk = massa keluar 

F6= F7+ F8 

F6= F5= 3874,9986 kg/jam  F7= FPelarut5 = 3749,9986 kg/jam 

F8= F6– F7= 3874,9986 kg/jam – 3749,9986 kg/jam = 125 kg/jam   Neraca massa komponen :

kg/jam kg/jam 3562,4986  3749,9986 x 0,95 F x % 95 FEtanol7  7     kg/jam kg/jam 187,50  3749,9986 x 0,05 F x % 5 FH7O 7 2      kg/jam kg/jam 3,2875  125 x 0,0263   F x % 2,63 FBenzaldehy8 de  8     kg/jam kg/jam 21,6125  125 x 0,1729 F x % 17,29 F8 8 Cariofilen -β      kg/jam kg/jam 35,35  125 x 0,2828 F x % 28,28 Fα8-Patchouliene  8     kg/jam kg/jam 14,7  125 x 0,1176 F x % 11,76 Fα8-Bulnesene  8     kg/jam kg/jam 50,05  125 x 0,4004 F x % 40,04 F 8 8 Alkohol Patchouli      LA – 1.6 Cooler CD – 101

Fungsi : untuk mendinginkan minyak nilam yang telah dipisahkan melalui flash drum sampai suhunya 30oC.

(8)

   Neraca massa = massa masuk = massa keluar 

F8= F10= 125 kg/jam   Neraca massa komponen :

kg/jam 3,2875   F FBenzaldehy8 deBenzaldehy10 de  kg/jam 35,35 F F 10 ne Patchoulie -α 8 ne Patchoulie -α   kg/jam 50,05 F

FPatchouli8 AlkoholPatchouli10 Alkohol

  kg 6125 , 21 F F  8-Cariofilen    10-Cariofilen   kg/jam 14,7 F Fα8-Bulneseneα10-Bulnesene   LA – 1.7 Condensor CD – 102

Fungsi : untuk mendinginkan pelarut etanol yang telah dipisahkan melalui flash drum sampai suhunya 30oC.

 Neraca massa = massa masuk = massa keluar  F7= F9 

F7= F9= 3749,9986 kg/jam 

 Neraca massa komponen :

kg/jam kg/jam 3562,4986  3749,9986 x % 95 F FEtanol7  9     kg/jam kg/jam 187,50  3749,9986 x 5% F FH7O 9 2     

(9)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Kapasitas produksi : 900 ton/tahun : 900.000 kg/jam  Waktu operasi dalam setahun : 300 hari/tahun  Basis perhitungan : 1 jam operasi Temperatur referansi : 25oC

Satuan operasi : kJ/jam 

L. B. 1. Perhitungan Estimasi Kapasitas Panas

Perhitungan estimasi kapasitas panas dengan menggunakan metode Chuech dan

Swanson pada 20oC. (Lyman, 1982)

1.  Benzaldehyde Struktur bangun :

Grup Jumlah Nilai Total

1 12,66 12,66

1 2,9 2,9

C

  5 5,3 26,5

Total 42,06

(10)

2.  β– Cariofilen CH 3 CH 3 CH3 CH 3   Struktur bangun :

Grup Jumlah Nilai Total

4 8,80 35,2 2 2,9 5,8 4 5,3 21,2 4 6,2 24,8 1 2,9 2,9 Total 89,9

Cp β – Cariofilen = 89,9 cal/moloC  (Lyman, 1982)

3.  α– Patchoulien

O

CH3

 

Struktur bangun :

Grup Jumlah Nilai Total

1 8,8 8,8 1 12,66 12,66 1 2,9 2,9 3 4,4 13,2 6 6,2 37,2 Total 74,76

(11)

4.  α– Bulnesene Struktur bangun :

Grup Jumlah Nilai Total

3 8,8 26,4 C   3 2,9 8,7 5 6,2 31 3 4,4 13,2 1 5,20 5,20 Total 84,5

Cp α – Bulnesene = 84,5 cal/moloC  (Lyman, 1982) 

5.  Patchouli Alkohol Struktur bangun :

Grup Jumlah Nilai Total

1 10,7 10,7 4 8,8 35,2 3 2,9 8,7 5 6,2 31 2 4,4 8,8 Total 94,4

(12)

6.  Etanol

Cp Etanol 95% = 25,315 cal/moloC (www.wikipedia.com)

7.  H2O

Cp H2O = 17,995 cal/moloC  (www.wikipedia.com)

Data Hvluntuk Etanol fasa uap adalah = 36577,3 J/jam 

Data Hvluntuk Air fasa uap adalah = 40656,2 J/jam (Reklaitis,1984)

Data komponen daun nilam :

Daun Nilam Cp ( cal/mol  oC ) Serat Khlorofil Cellulosa 93,6 75,6 36,5 (www.wikipedia.com)

L. B. 2. Perhitungan Neraca Panas 1.  Ekstraktor Mixer (EM-101)

Pada ekstraktor mixer ini bahan baku daun nilam dilarutkan dengan etanol 95 % dengan komposisi perbandingan 1 : 1,5. Kemudian dengan menggunakan saturated steam pada T = 120 oC dan P = 2 atm, dipanaskan agar komponen minyak nilam yang terdapat pada bahan baku daun nilam itu keluar.

Qin 

Qin= Q2+ Q3

dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT

(13)

Tabel LB-1 Neraca Panas masuk (Q2) pada ekstraktor mixer (EM-101) Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (30-25) Q ( cal/jam) Daun Nilam −  Serat −  Khlorofil −  Cellulosa Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol 1349,9995 649,9998 499,9998 3,4605 22,75 37,2105 15,4737 52,6842 4145,9354 727,4923 3083,7535 32,6062 111,52 182,4044 75,8515 236,932 93,6 75,6 36,5 42,06 89,9 74,76 84,5 94,4 5 5 5 5 5 5 5 5 1940297,767 274992,0894 562785,0138 6857,08386 50128,24 68182,76472 32047,25875 111831,904 Total 3047122,122   Q2 = 3047122,122 cal/jam =

 

 

 

 

kJ  J/cal  , cal/jam  , 1000 184 4 x 122 3047122   = 12749,15896 kJ/jam

Tabel LB-2 Neraca Panas masuk (Q3) pada ekstraktor mixer (EM-101)

Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (30-25) Q ( cal/jam) Etanol H2O 3749,9987 197,3684 81521,712 10964,911 25,7 17,995 5 5 10475539,99 986567,8672 Total 11462107,86   Q3 = 11462107,86cal/jam =

 

 

 

 

kJ  J/cal  , cal/jam  , 1000 184 4 x 86 11462107   = 47957,45928 kJ/jam Qin= Q2+ Q3= 12749,15896 kJ/jam + 47957,45928 kJ/jam  = 60706,61824 kJ/jam 

(14)

Qout

Qout= Q4 

dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q4= N.Cp.dT

Tabel LB-3 Neraca Panas keluar (Q4) pada ekstraktor mixer (EM-101)

Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (60-25) Q ( cal/jam) Daun Nilam −  Serat −  Khlorofil −  Cellulosa Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol Etanol H2O 1349,9995 649,9998 499,9998 3,4605 22,75 37,2105 15,4737 52,6842 3749,9987 197,3684 4145,9354 727,4923 3083,7535 32,6062 111,52 182,4044 75,8515 236,932 81521,712 10964,911   93,6 75,6 36,5 42,06 89,9 74,76 84,5 94,4 25,7 17,995 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 13582084,34 1924944,626 3939495,096 47999,58702 350897,68 477279,353 224330,8113 782823,328 73328779,94 6905975,071 Total 101564609,9   Q4= 101564609,9 cal/jam =

 

 

 

 

kJ   J/cal cal/jam   1000   4,184 x 9 101564609,   = 424946,33 kJ/jam

ΔQ = Qsteam= Qout– Qin= 424946,3277 kJ/jam – 60706,61824 kJ/jam 

= 364239,7094 kJ/jam  ms = kJ/kg 334,9) (2704,2 kJ/jam 4 364239,709 H H Q l v steam

=153,73305 kg/jam  2.  Rotary Filter (F-101)

Pada rotary filter ini semua campuran dipisahkan antara cairan dengan ampasnya

(15)

  Qin  Qin= Q4  dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q4= 424946,33 kJ/jam  Qout Qout= Q5+ Q11 dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q5= N.Cp.dT

Tabel LB-4 Neraca Panas keluar (Q5) pada rotary filter (F-101)

Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (60-25) Q ( cal/jam) Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol Etanol H2O 3,2875 21,6125 35,35 14,7 50,05 3562,4986 187,50 30,9762 105,9436 173,2843 72,0588 225,0854 77445,6217 10416,6667 42,06 89,9 74,76 84,5 94,4 25,7 17,995 35 35 35 35 35 35 35 45600,06402 333351,5374 452415,6994 213113,901 743682,1616 69662336,72 6560677,104 Total 78012177,19

(16)

Q5= 78012177,19 cal/jam =

 

 

 

 

kJ   J/cal cal/jam   1000   4,184 x 9 78012177,1   = 326402,9493 kJ/jam dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q11= N.Cp.dT

Tabel LB-5 Neraca Panas keluar (Q11) pada rotary filter (F-101)

Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (60-25) Q ( cal/jam) Daun Nilam −  Serat −  Khlorofil −  Cellulosa Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol Etanol H2O 1349,9995 649,9998 499,9998 0,1730 1,1375 1,861 0,7737 2,6342 187,50 9,8684 4145,9354 727,4923 3083,7535 1,6301 5,576 9,1225 3,7926 11,8465 4076,0869 548,2444 93,6 75,6 36,5 42,06 89,9 74,76 84,5 94,4 25,7 17,995 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 13582084,34 1924944,626 3939495,096 2399,67021 17544,884 23869,9335 11216,6145 39140,836 3666440,167 345298,0292 Total 23552434,23   Q11= 23552434,23 cal/jam =

 

 

 

 

kJ   J/cal cal/jam   1000   4,184 x 3 23552434,2   = 98543,3848 kJ/jam Qout= Q5+ Q11 = 326402,9493 kJ/jam + 98543,3848 kJ/jam  = 424946,33 kJ/jam

(17)

3.  Heat Exchanger (HE-101)

Pada heat exchanger ini cairan dipanaskan dengan menggunakan saturated steam   pada T = 120oC dan P = 2 atm, pelarut etanol 95 % diubah menjadi uap karena setelah ini akan dialirkan ke dalam flash drum untuk dipisahkan berdasarkan  perbedaan fasa. Uap etanol yang berada di atas akan dialirkan keluar yang kemudian didinginkan dengan air pendingin hingga T = 30 oC, kemudian dialirkan kembali ke tangki etanol. Qin  Qin= Q5  dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q5= N.Cp.dT = 326402,9493 kJ/jam  Qout Qout= Q6 dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT

Karena ada perubahan fasa, yaitu etanol cair menjadi etanol uap maka : Q6= N.Cp.dT + N.Hvl 

(18)

Tabel LB-6 Neraca Panas keluar (Q6) pada heat exchanger (HE-101) Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (85-25) Hvl  (J/mol) Q ( cal/jam) N.Hvl  (J/jam) Benzaldehyde β –Cariofilen α –Patchoulien α –Bulnesene PA Etanol H2O 3,2875 21,6125 35,35 14,7 50,05 3562,4986 187,50 30,9762 105,9436 173,2843 72,0588 225,0854 77445,6217 10416,6667 42,06 89,9 74,76 84,5 94,4 25,7 17,995 60 60 60 60 60 60 60 -36577,3 40656,2 78171,53832 571459,7784 777284,0561 365338,116 1274883,706 119421148,7 11246875,04 -2832751739 423502084,7 Total 133735160,9 3256253823,7   Q6 =

 

 

 

 

kJ  J/jam  ,  J/cal)  , cal/jam  , ( 1000 7 3256253823 184 4 x 9 133735160   = 3815801,736 kJ/jam

ΔQ = Qsteam= Qout– Qin= 3815801,736 kJ/jam – 326402,9493 kJ/jam 

= 3489398,787 kJ/jam  ms = kJ/kg 334,9) (2704,2 kJ/jam 7 3489398,78 H H Q l v steam

=1472,879485 kg/jam  4.  Flash Drum (FD-101)

Pada flash drum ini cairan dengan uap dipisahkan dengan cara uap yang berada diatas sebagai produk  top dialirkan untuk menuju ke kondensor untuk didinginkan dengan menggunakan air pendingin T = 25 oC dan P = 1 atm, sedangkan produk  bottom yang merupakan minyak nilam akan didinginkan di cooler  dengan menggunakan air pendingin T = 25 oC dan P = 1 atm. Setelah itu akan dialirkan ke tangki produk.

(19)

  Qin  Qin= Q6  dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q6= N.Cp.dT + N.Hvl  Q6= 3815801,736 kJ/jam  Qout Qout= Q7+ Q8 dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q7= N.Cp.dT

Tabel LB-7 Neraca Panas keluar (Q7) pada flash drum (FD-101)

Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (85-25) Hvl  (J/mol) Q ( cal/jam) N.Hvl  (J/jam) Etanol H2O 3562,4986 187,50 77445,6217 10416,6667 25,7 17,995 60 60 36577,3 40656,2 119421148,7 11246875,04 2832751739 423502084,7 Total 130668023,74 3256253823,7   Q7=

 

 

 

 

kJ  J/jam  ,  J/cal)  , cal/jam  , ( 1000 7 3256253823 184 4 x 74 130668023   = 3802968,834 kJ/jam

(20)

Tabel LB-8 Neraca Panas keluar (Q8) pada flash drum (FD-101) Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (85-25) Q ( cal/jam) Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol 3,2875 21,6125 35,35 14,7 50,05 30,9762 105,9436 173,2843 72,0588 225,0854 42,06 89,9 74,76 84,5 94,4 60 60 60 60 60 78171,53832 571459,7784 777284,0561 365338,116 1274883,706 Total 3067137,194 Q 8 = 3067137,194 cal/jam =

 

 

 

 

kJ  J/cal  , cal/jam  , 1000 184 4 x 194 3067137   = 12832,90202 kJ/jam 

Qout = Q7+Q8= 3802968,834 kJ/jam + 12832,90202 kJ/jam 

= 3815801,736 kJ/jam 

ΔQ = Qsteam= Qout– Qin= 3815801,736 kJ/jam – 3815801,736 kJ/jam 

= 0 kJ/jam 

5.  Cooler (CD-101)

Pada cooler ini minyak nilam yang telah dipisahkan dari pelarutnya etanol akan didinginkan dengan air pendingin pada T = 25 oC dan P = 1 atm, kemudian dipompa menuju tangki produk.

Qin 

Qin= Q8 

dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT

(21)

Qout

Qout= Q11

dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q10= N.Cp.dT

Tabel LB-9 Neraca Panas keluar (Q10) pada cooler (CD-101)

Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (30-25) Q ( cal/jam) Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol 3,2875 21,6125 35,35 14,7 50,05 30,9762 105,9436 173,2843 72,0588 225,0854 42,06 89,9 74,76 84,5 94,4 5 5 5 5 5 6514,2949 47621,6482 64773,67134 30444,843 106240,3088 Total 255594,7662   Q10= 255594,7662 cal/jam =

 

 

 

 

kJ  J/cal  , cal/jam  , 1000 184 4 x 7662 255594   = 1069,4085 kJ/jam 

ΔQ = QPendingin= Qin– Qout= 12832,90202 kJ/jam – 1069,4085 kJ/jam 

= 11763,49352 kJ/jam  mair pendingin = C  C  cal/mol kJ/jam C  o o o   10 x 17,995   2 11763,4935   30) (40 cP Q pendingin

= 65,3709 kg/jam  6.  Condensor (CD-101)

Pada condensor ini etanol yang telah terpisah dari minyak nilam akan didinginkan dengan air pendingin pada T = 25 oC dan P = 1 atm, kemudian dipompa menuju tangki etanol.

(22)

  Qin  Qin= Q7  dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q7= N.Cp.dT = 3802968,834 kJ/jam  Qout Qout= Q10 dQ = F.Cp.dT = N.Cp.dT Q9= N.Cp.dT

Tabel LB-10 Neraca Panas keluar (Q9) pada condensor (CD-102)

Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol  oC ) dT ( oC ) (30-25) Q ( cal/jam) Etanol H2O 3562,4986 187,50 77445,6217 10416,6667 25,7 17,995 5 5 9951762,388 937239,5863 Total 10889001,97   Q9= 10889001,97 cal/jam =

 

 

 

 

kJ  J/cal  , cal/jam  , 1000 184 4 x 97 10889001   = 45559,5843 kJ/jam 

ΔQ = QPendingin= Qin– Qout= 3802968,834 kJ/jam – 45559,5843 kJ/jam 

= 501155,4269 kJ/jam  mair pendingin= kJ/jam o o o   9 501155,426 Q pendingin

= 2784,97042 kg/jam 

(23)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT

1.  Bucket Elevator (B-101)

Fungsi : Mengangkut daun nilam dari gudang penyimpanan ke ekstraktor. 

Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator  Bahan : Malleable-iron 

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

- Temperatur (T) : 300C

- Tekanan (P) : 1 atm (14,699 psi) Laju bahan yang diangkut = 2.631,5780 kg/jam

Faktor kelonggaran, fk = 12 % (Tabel 28-8, Perry, 1999) Kapasitas = 1,12 x 2.631,5780 kg/jam = 2.947,3670 kg/jam = 2,9474 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi :

(Tabel 21-8, Perry, 1999) - Tinggi elevator  = 25 ft = 7,62 m - Ukuran bucket  = (6 x 4 x 4¼) in - Jarak antar bucket  = 12 in = 0,305 m - Kecepatan bucket  = 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm - Lebar belt  = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):

ΔZ m 0,07

P

0,63 (Timmerhaus, 2003)

Dimana: P = daya (kW)

m = laju alir massa (kg/s) ∆Z = tinggi elevator (m) m = 2.947,3670 kg/jam = 49,1228 kg/s ∆Z = 25 ft = 7,62 m

(24)

Maka :

P = 0,07 x (49,1228)0,63x 7,62 = 0,4378 kW = 0,5872 hp

2. Gudang Penyimpanan Nilam Kering (G-101)

Fungsi : Menyimpan bahan baku nilam kering sebelum diproses. Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata Lantai : aspal Atap : asbes Jumlah : 1 unit

Kondisi ruangan : Temperatur : 25

C Tekanan : 1 atm Kebutuhan : 1 Bulan

Perhitungan Desain Bangunan :

Bahan baku nilam kering dikempeskan sampai datar dan dimasukkan ke dalam karung besar. Digunakan 1 ikatan/karung memuat 50 kg bahan baku nilam kering. Diperkirakan bahan baku nilam kering terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%.

Densitas nilam kering = 1.230 kg/m³ (AthasData Bank, 1997) Jadi : 1 karung memuat :

Volume nilam kering = 3 / 230 . 1 50 m kg kg  .= 0,0407 m³ Volume udara = 30% (0,0407 m³) = 0,0122 m³ Volume total = 0,0529 m³

Kebutuhan nilam kering = 2.361,578 kg/jam Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 1 bulan : Jumlah ikatan/karung = karung kg hr  hr   jam  jam kg / 50 30 / 24 / 2.361,578

  = 34.006,7232 karung

(25)

Diambil 34.007 karung, maka :

Volume total karung tiap bulan = 34.007 x 0,0529 = 1.798,9703 m3 

Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20% ; sehingga: Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) (1.798,9703)

= 2.518,5584 m3  Dibangun 1 gedung penyimpanan :

Volume gedung = 2.518,5584 m3 

Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 30 m, dengan tinggi tumpukan karung 4 m, sehingga :

V = p x l x t 2.518,5584 = p.(10).(4)

  p = 62,9639 m = 63 m

Tinggi bangunan direncanakan 1,5 x tinggi tumpukan bahan baku = 4 m Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah :

Panjang = 62,9639 m = 63 m Lebar = 10 m

Tinggi = 6 m

3. Tangki Penyimpanan Etanol (T-201)

Fungsi : Untuk menyimpan larutan etanol sebelum diumpankan ke ekstraktor  mixer.

Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal  Bahan : Carbon steel, SA – 285 Gr. C

Jumalah : 5 unit

Lama Penyimpanan : 30 hari Kondisi Operasi :

-  Temperatur (T) = 300C -  Tekanan ( P) = 1 atm

(26)

LC-1 Tabel data-data pada alur 3 Komponen Lj Massa (kg/jam) % Berat (%) Densitas (kg/m3) Viskositas (cp) C2H5OH Air  3.749,9987 197,3684 0,9980 0,0020 789,3000 995,6800 1,0170 0,8007 Total 3.947,3671 1,0000  

Densitas campuran (ρcampuran) = 797,5658 kg/m3 

Perhitungan : a.  Volume tangki Volume larutan, Vl = 3 m kg 797,5658 hari  jam 24 x hari 0 3 x  jam kg 3671 , 947 . 3   =3.563,4732 m3 Faktor kelonggaran (fk) = 20 % Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 3.563,4732 m3  = 4.276,1678 m3  Direncanakan 5 buah tangki, sehingga

VT = 855,2336

5   4.276,1678

m3 

 b.  Diameter dan Tinggi Shell Volume silinder  V = 4 1  

Dt2Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs = 8 3

D t3 

Volume tutup tangki (Ve) Ve = 24 1

Dt3 (Brownell,1959) Volume tangki (VT) VT = Vs + Ve 10 3

(27)

Dt = 8,6772 m = 341,6233 in r = ½ x 341,6233 = 170,8116 in Tinggi silinder (Hs) : Hs = 2 3 x Dt= 2 3 x 8,6772 = 13,0159 m Tinggi head (He) : (He : Dt= 1 : 4)

He = 4 1 x Dt= 4 1 x 8,6772 = 2,1693 m Tinggi total tangki (Ht)

Ht = Hs + He

= 13,0159 + 2,1693 = 15,1852 m Tinggi cairan dalam silinder (Hcs)

Vl = Vs Vl = 4 1  

Dt2Hcs 712,6946 = 4 1  

(8,6772)2Hcs Hcs = 12,0517 m

Tinggi total cairan (Hc) Hc = Hcs = 12,0517 m c. Tebal shell dan head  

Po= 14,696 psia

Phidrostatis = ρgHc= (797,5658 kg/m3)(9,8 m/s2)( 12,0517m)

= 94.198,0978 N/m2= 13.6623 psia

Poperasi = Po+ P = 14,696 psia + 13.6623 psia = 28,3583 psia

Pdesain = (1 + fk)Poperasi= (1+0,2) x 28,3583 psia = 34,0300 psia

Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA – 285, Gr.C (Timmerhaus, 2003) S = 13.750 psia

Ej = 0,85

C = 0,04 in/tahun (Perry, 1984)

n = 10 tahun

(28)

Tebal dinding tangki, tt  Untuk cylindrical shells : Cc P  Ej S r  P t  t 

. 0,6 . (Timmerhaus, 2003) dimana :

P = maximum allowable internal pressure r = jari-jari tangki

S = maximum allowable working stress Ej =  joint efficiency

Cc = allowance for corrosion

in 8982 , 0 in 4 , 0  psia) 300 (0,6)(34,0 )  psia)(0,85 (13.750 in)   170,8116 (  psia) (34,0300 0,6P S.Ej PR  tdesain

Cc   (Timmerhaus, 2003)

Tebal ellipsoidal head , te

Cc P  Ej S  D P t e

2 , 0 . 2 . (Timmerhaus, 2003) dimana : P = 32,2864 psia D = 311,7947 in Sehingga ; in 8975 , 0 in 4 , 0  psia) 34,0300 2 , 0 ( ) 85 , 0  psia 750 . 13 2 ( in 341,6233  psia 34,0300

e t   

Dari Timmerhaus (2003) dipilih tebal tangki 1 in. Tutup terbuat dari bahan yang sama dan tebal yang sama dengan dinding tangki.

4.  Tangki Produk Minyak Nilam (T-102)

Fungsi : Menampung produk minyak nilam dari Cooler   Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal  Bahan : Carbon steel, SA – 285 Gr.C 

(29)

Lama Penyimpanan : 30 hari Kondisi operasi:

- Temperatur (T) = 300C - Tekanan (P) = 1 atm

Tabel LC-2 data-data pada alur 10 Komponen Laju Massa

(kg/jam) % Berat (%) Densitas (kg/m3) Volume (m3) Benzaldehid β Kariofilen α Patchoulien α Bulnesene P A 3 2 3 1 5 ,2875 1,6125 5,3500 4,7000 0,0500 0,0263 0,1729 0,2828 0,1176 0,4004 1.041,5000 886,0000 943,0000 923,0000 860,3759 0,0032 0,0244 0,0375 0,0159 0,0582 Total 125,0000 1,0000 0,1391

Densitas campuran (ρcampuran) = 898,4070 kg/m3 

Perhitungan :  a.  Volume tangki Volume larutan, Vl = 3 m kg   898,4070 hari  jam 24 x hari 30 x  jam kg 0000 , 25 1   = 100,1773 m3 Faktor kelonggaran (fk) = 20 % Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 100,1773 m3  = 120,2128 m3 

 b.  Diameter dan Tinggi Shell Volume silinder V = 4 1  

Dt2Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs = 8 3

Dt3 

(30)

120,2128 = 8 3  

Dt3  Dt = 4,6729 m = 183,9735 in r = ½ x 183,9735 = 91,9867 in Tinggi silinder (Hs) : Hs = 2 3 x Dt= 2 3 x 4,6729 = 7,0094 m Tinggi head (He) : (He : Dt= 1 : 4)

He = 4 1 x Dt= 4 1 x 4,6729 = 1,1682 m Tinggi total tangki (Ht)

Ht = Hs + He

= 7,0094 + 1,1682 = 8,1776 m Tinggi cairan dalam silinder (Hcs)

Vl = Vs Vl = 4 1  

Dt2Hcs 100,1773 = 4 1  

(4,6729 ) 2 Hcs Hcs = 5,8412 m

Tinggi total cairan (Hc) Hc = Hcs = 5,8412 m

c. Tebal shell dan head   Po= 14,696 psia

Phidrostatis = ρgHc= (898,4070 kg/m3)(9,8 m/s2)( 5,8412 m)

= 51.427,9284 N/m2= 7,4590 psia

Poperasi = Po+ P = 14,696 psia + 7,4590 psia = 22,1550 psia

Pdesain = (1+fk) Poperasi= (1+0,2) x 28,0001 psia = 26,5860 psia

Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA – 285, Gr.C (Timmerhaus, 2003, hal. 538) S = 13.750 psia

(31)

n = 10 tahun

Cc= 0,04 in/tahun x 10 tahun = 0,4 in Tebal dinding tangki, tt 

Untuk cylindrical shells : Cc P  Ej S r  P t 

6 , 0 . . (Timmerhaus, 2003) dimana :

P = maximum allowable internal pressure r = jari-jari tangki

S = maximum allowable working stress Ej =  joint efficiency

Cc= allowance for corrosion

in in in Cc 6095 , 0 4 , 0  psia) 860 (0,6)(26,5 )  psia)(0,85 (13.750 ) 91,9867 (  psia) (26,5860 0,6P S.Ej PR  tdesain

  (Timmerhaus, 2003)

Tebal ellipsoidal head , te

Cc P  Ej S  D P t e

2 , 0 . 2 . (Timmerhaus, 2003) Sehingga ; in in  psia  psia in  psia t e 6093 , 0 4 , 0   26,5860 2 , 0 85 , 0 750 . 13 2   183,9735 26,5860

 

Dari Timmerhaus (2003), dipilih tebal tangki ¾ in. Tutup terbuat dari bahan yang sama dan tebal yang sama dengan dinding tangki.

5.  Roll  Cutter (R-101)

Fungsi : Sebagai pemotong nilam kering Jenis :  Roll cutter 

Bahan konstruksi : Stainless steel  Jumlah : 1 unit

(32)

Perhitungan daya :

Diperkirakan umpan bahan daun nilam memiliki ukuran berkisar 30 – 50 mm, diambil ukuran (Da) = 40 mm.

Pemecahan primer menggunakan roll cutter  dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (Db) = 20 mm

Da = ukuran agitator 

Db = ukuran rata-rata daun nilam setelah dipotong R = Rasio

R = Db/ Da = 40/20 = 2

Daya yang digunakan adalah : (Peters et.al., 2004) P = 0,3 ms. R 

dengan : ms= laju umpan (kg/s)

Maka : P = 0,3 (0,7310). 2

= 0,4386 kW = 0,5812 hp Digunakan daya standar 1 hp.

6.  Bak Penampungan (BP- 101)

Fungsi : tempat menampung ampas yang sudah dipisahkan dari minyak nilam dari rotary cutter .

Densitas nilam kering = 1.230 kg/m³

Laju volumetrik ampas = 2.703,9469 kg/jam Waktu penampungan air buangan = 7 hari Volume air buangan = 3

/ 230 . 1 / 9469 , 703 . 2 m kg  jam kg x 7 x 24 x = 369,3196 m3 

Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan, dengan bak terisi 90% bagian. Volume bak = 9 , 0 3196 , 369 m3 = 410,3551 m3 

Direncanakan : - panjang bak(P) = 2 x lebar bak (L) - tinggi bak (T) = lebar bak (L) maka, volume bak = P x L x T

410,3551 = 2L3 

(33)

Sehingga :

Panjang bak = 2.L = 11,8 m Lebar bak = 5,9 m

Tinggi bak = 5,9 m Luas = 69,62 m2 

7.  Ekstraktor Mixer (EM-101)

Fungsi : Tempat terjadi ekstraksi antara daun nilam dengan etanol. Jenis :  Mixer Extractor  

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Gr. C

Jumlah : 1 unit

Temperatur operasi = 60°C Tekanan operasi = 1 atm

Tabel LC.3 Komposisi bahan yang masuk ke ekstraktor (EM-101) Komponen Laju Massa

(kg/jam) % Berat (%) Densitas (kg/m3) Volume (m3) Daun Nilam 2.499,9991 0,3800 1.230,0000 2,0325 Benzaldehid 3,4605 0,0005 1.041,5000 0,0033 Cariofilen 22,7500 0,0035 886,0000 0,0257 Patchoulien 37,2105 0,0057 943,0000 0,0395 Bulnessen 15,4737 0,0024 923,0000 0,0168 PA 52,6842 0,0080 860,3759 0,0612 Etanol 3.749,9987 0,5700 789,3000 4,7510 Air 197,3684 0,0300 887,6000 0,2224 Total 6.578,9451 1,0000

campuran = 919,8256 kg/m3= 57,4227 lbm/ft3 

 campuran = 1,0146 cp

(34)

Perhitungan Dimensi Ekstraktor : Volume campuran, Vl= 7,1524 m3  Volume tangki = 1,2 (7,1524) = 8,5829 m³ Untuk pengadukan 1 H D c t

(McCabe, 1999) Dt = Hc 

Dt = Hs+ He ; di mana Hcs = tinggi shell 

Diameter tutup = diameter reaktor = Dt 

Rasio axis ellipsoidal head  = 2 : 1 Tinggi tutup = He= 4 D (Brownell, 1959) Maka, Dt = Hs + He Dt = Hs + 4 D   Hs= Dt 4 3  

Volume tutup bawah ekstraktor = 3 t D

24π (Brownell, 1959)

Volume cairan dalam shell = Dt2.Hs 4 π   = t2 Dt 4 3 . D 4 π   = πDt3 16 3  

Volume cairan dalam tangki = 3 t 3 t D 24π πD 163

  8,5829 m3 = πDt3 48 11   Dt = 2,2844 m = 89,9378 in r = 1,1422 m = 44,9689 in Maka tinggi cairan dalam ekstraktor, Hc= 1,7450 m

(35)

Ht= Dt 3 4 = 3 4 (2,2844 m) = 3,0459 m Tinggi tutup, He= 4 D = 4 m   2,2844 = 0,5711 m Tinggi shell, Hs= Ht–He= 3,0459 – 0,5711 = 2,4748 m

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa = 14,696

Tekanan hidrostatik, Phid =

x g x h

= 919,8256 kg/m3x 9,8 m/det2x 1,7450 m = 15.730,3600 N/m2 = 2,2815 psia

Poperasi = Po+ P = 14,696 psia + 2,2815 psia = 16,9775 psia

Pdesain = (1+fk) Poperasi= (1+0,2) x 16,9775 psia = 20,3730 psia

Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA – 285, Gr.C (Timmerhaus, 2003, hal. 538) S = 13.750 psia

Ej = 0,85

C = 0,04 in/tahun (Perry, 1984)

n = 10 tahun

Cc= 0,04 in/tahun x 10 tahun = 0,4 in Tebal dinding tangki, tt 

Untuk cylindrical shells : Cc P  Ej S r  P t 

6 , 0 . . (Timmerhaus, 2003) dimana :

P = maximum allowable internal pressure r = jari-jari tangki

S = maximum allowable working stress Ej =  joint efficiency

Cc= allowance for corrosion

in in in Cc 4785 , 0 4 , 0  psia) 730 (0,6)(20,3 )  psia)(0,85 (13.750 ) 44,9689 (  psia) (20,3730 0,6P S.Ej PR  tdesain

  (Timmerhaus, 2003)

(36)

Tebal ellipsoidal head , te Cc P  Ej S  D P t e

2 , 0 . 2 . (Timmerhaus, 2003) Sehingga ; in in  psia  psia in  psia t e 4784 , 0 4 , 0   3730 , 0 2 2 , 0 85 , 0 750 . 13 2   89,9378 20,3730

 

Dari Brownell & Young (1959) dipilih tebal tangki ½ in. Tutup terbuat dari  bahan yang sama dan tebal yang sama dengan dinding tangki.

Perancangan pengaduk :

Jenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller  Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe,1999), diperoleh : Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 2,2844 m = 0,7615 m E/Da = 1 ; E = 0,7615 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,7615 m = 0,1904 m W/Da = 1/5 ; W =1/ 5x 0,7615 m = 0,1523 m J/Dt = 1/12 ; J = 1 /12x 2,2844 m = 0,1904 m Kecepatan Pengadukan , N = 1 putaran/detik 

Da = 0,7615 m = 2,4982 ft

= 919,8256 kg/m3= 57,4227 lbm/ft3  gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2  μ = 1,0146 cp = 0,0010 kg/m.s Bilangan Reynold,  NRe= kg/m.s 0,0010 ) m / 919,8256  put/det)( (1 (0,7615m) μ ρ  N. D 2 3 2 a

kg = 525.686,2353  NRe> 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c 5 a 3 T g ρ .D  N . K  P

(McCabe, 1999) K T = 6,3 (McCabe, 1999)

(37)

Maka daya yang dibutuhkan : hp 9912 , 1 / . 1558 , 095 . 1 .det lbm.ft/lbf  32,17 ) lbm/ft   (57,4227 ft) .(2,2844  put/det) 6,3.(1 P 2 3 5 3

s lbf   ft   

Effisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak = 2,4890 8 , 0 1,9912

hp Jaket Pemanas

Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in, sehingga : Diameter dalam jaket (D1) = Dt + (2 . t)

= 89,9378 + (2. 0,25 ) = 90,4378 in = 2,2971 m Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1

= (2 . ½ ) + 90,4378 = 91,4378 in = 2,3225 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D22– D12)

= 0,0922 m2  Laju massa steam = 153,7331 kg/jam

Densitas steam (120oC) = 0,554 kg/m3 (A.2-12, Geankoplis, 2003) Laju volumetrik steam =

kg/m3 0,554

kg/jam 153,7331

= 277,4966 m3/jam Kecepatan superficial steam (V),

V = 2 3 m 0,0922 /jam m 277,4966 steam dilalui yang Luas steam etrik  Laju volum

= 3009,7245 m/jam

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa = 14,696

Tekanan hidrostatik, Phid =

x g x h

= 0,5237 kg/m3x 9,8 m/det2x 1,7450 m = 8,9560 N/m2 = 0,0013 psia

Poperasi = Po+ P = 14,696 psia + 0,0013 psia = 14,6973 psia

Pdesain = (1+fk) Poperasi= (1+0,2) x 14,6973 psia = 17,6368 psia

Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA – 285, Gr.C (Timmerhaus, 2003, hal. 538) S = 13.750 psia

(38)

C = 0,04 in/tahun (Perry, 1984) n = 10 tahun

Cc= 0,04 in/tahun x 10 tahun = 0,4 in Tebal dinding jaket, Jt 

Untuk cylindrical shells : Cc P  Ej S r  P t t 

6 , 0 . . (Timmerhaus, 2003) dimana :

P = maximum allowable internal pressure r = jari-jari tangki

S = maximum allowable working stress Ej =  joint efficiency

Cc= allowance for corrosion

in in in Cc 4691 , 0 4 , 0  psia) 368 (0,6)(17,6 )  psia)(0,85 (13.750 ) 45,7189 (  psia) (17,6368 0,6P S.Ej PR  tdesain

  (Timmerhaus, 2003)

Dari Brownell & Young (1959) dipilih tebal jaket ½ in

8.  Rotary Filter (F-101)

Fungsi : Menyaring minyak nilam dari daun nilam kering yang telah mengalami proses ekstraksi dengan etanol.

Jenis : Rotary drum filter  

Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup datar  Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jenis sambungan : Double welded butt joints  Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur : 60

C Tekanan operasi : 1 atm

(39)

Data perhitungan :

Laju alir larutan : 3.874,9986 kg/jam Densitas larutan : 796,6904 kg/m3 Densitas kontaminan : 1.181,5299 kg/m³

Kandungan kontaminan dalam larutan adalah 2.703,9469 kg/jam. Laju volumetrik umpan = F/ρ =

3 / 6904 , 796 / 6578,9455 m kg  jam kg   = 8,2578 m³ /jam Perhitungan ukuran filter :

1. Dari Tabel 18-8, Perry, 1999, ketebalan cake yang dibentuk adalah 0,75 cm. 2. Dari Gambar 18-98, Perry, 1999, W = 10 kg dry cake/(m2x rev).

3. Dari Gambar 18-99, waktu pembentukan, f = 0,3 menit

4. Waktu siklus (Cycle Time, CT) untuk basis waktu pembentukan dan waktu  pencucian:

CTform= 0,3/0,30 = 1 mpr (min/rev)

Maka digunakan 1 mpr (min/rev).

5. Faktor overall scale-up ditetapkan = 0,9 x 1,0 x 1,0 = 0,9 (Perry, 1999) 6. Laju filtrasi = (10/1)(60 x 0,9) = 540 kg/jam x m² (Perry, 1999) 7. Area yang diperlukan untuk menyaring :

A = (2.703,9469 kg/jam)/(540 kg/jam x m²) = 5,0073 m².

Digunakan area standar 10 m². (Peters et.al.,2004) A = 8  r 2

r = 0,6309 m

Perhitungan daya yang digunakan :

Daya motor untuk mengangkat cake sepanjang roll filtrasi adalah :

P (hp) = 1,587 (10-5) T ∆ (Perry, 1999) dengan : T = torka putaran (in.lbf)

∆ = kecepatan (rpm) Maka : P = 1,587 (10-5) F.r ∆ 

= 1,587 (10-5) (2.703,9469 kg/jam . 9,8 m/s²)(0,6309 m) (1/1 mpr) = 0,2653 hp

(40)

Perhitungan tebal tangki :

Untuk roll filtrasi, direncanakan digunakan L : D = 2 : 1, maka: Ldrum = 2 (2 x 0,6309) = 2,5238 m

Area aliran larutan = 0,3 area drum ½   D² = 0,3 (10)

D = 1,3823 m

Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan L : D =3 : 1, maka : L = 4,1447 m

Volume larutan = ½ ( 4/3   D² L) = 16,5879 m³ Ketinggian larutan dalam tangki =

drum  D drum n keseluruha area  pencelupan area

  = 0,3 x 4,4793 = 0,4147 m Tekanan hidrostatik : Phid =

x g x l = 796,6904 kg/m3x 9,8 m/s2x 0,4147 m = 3.237,7828 Pa = 3,2378 kPa

Tekanan udara luar, Po= 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 3,2378 kPa + 101,325 kPa = 104,5628 kPa

Faktor kelonggaran = 20 %

Maka, Pdesign = (1,2) (104,5628 kPa)

= 125,4753 kPa

 Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)

 Allowable stress = 12.650 psia = 87218,3757 kPa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki:

in   0,0490 m 0,0012 kPa) 53 1.2(125,47 kPa)(0.8) 757 2(87.218,3 m) (1,3823 kPa) (125,4753 1,2P 2SEPD t

 

Faktor korosi = 0,4 in/10 tahun

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0490 in + 0,4 in = 0,4490 in

(41)

9.   Flash Drum (FD-101)

Fungsi : Memisahkan fasa uap etanol sisa dari produk campuran fasa cair keluaran Heater (HE-101)

Bentuk : Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah ellipsoidal  Bahan : High-tensile steel for heavy- wall, SA – 302, Gr. B Kondisi operasi 85oC, close tank dengan safety valve (1 atm)

LC-4 Tabel data-data pada alur 6 Komponen Laju Massa

(kg/jam) % Berat (%) Densitas (kg/m3) Viskositas (cp) Benzaldehid β Kariofilen α Patchoulien α Bulnessen P A Etanol Air  3,2875 21,6125 35,3500 14,7000 50,0500 3.562,4986 187,5000 0,0008 0,0056 0,0091 0,0038 0,0129 0,9194 0,0484 1.041,5000 886,0000 943,0000 923,0000 860,3759 789,3000 887,6000 0,6500 2,8000 1,4000 4,0000 0,4800 0,7735 0,5494 Total 3.874,9986 1,0000

Densitas campuran (ρcampuran) = 796,6904 kg/m3 

Perhitungan : a.  Volume tangki Volume larutan, Vl = 3 m kg 796,6904  jam 1 x  jam kg 9986 , 874 . 3   = 4,8639 m3 Faktor kelonggaran (fk) = 30 % Volume tangki, VT = (1 + 0,3) x 4,8639 m3  = 6,3230 m3 

 b.  Diameter dan Tinggi Shell Volume silinder 

(42)

V = 4 1  

Dt2Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs = 8 3

Dt3 

Volume tutup tangki (Ve) Ve = 24 1

Dt3 (Brownell,1959) Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve 6,3230 = 24 11  

Dt3  Dt = 1,6378 m = 64,4709 in r = ½ x 64,4709 = 32,2354 in Tinggi silinder (Hs) : Hs = 2 3 x Dt= 2 3 x 1,6378 = 2,4563 m Tinggi head (He) : (He : Dt= 1 : 4)

He = 4 1 x Dt= 4 1 x 1,6378 = 0,4094 m Tinggi total tangki (Ht)

Ht = Hs + 2He

= 2,4563 + (2x 0,4094) = 3,2751 m Tinggi cairan dalam silinder (Hcs)

Vl = Vs + Ve Vl = 4 1  

Dt2Hcs + 24 1

Dt3  4,8639 = 4 1  

(1,6378)2Hcs + 24 1

(1,6378)3  Hcs = 2,0365 m

Tinggi total cairan (Hc)

(43)

c. Tebal shell dan head   Po= 16 psia

Phidrostatis = ρgHc= (796,6904 kg/m3)(9,8 m/s2)( 2,4458 m)

= 19.096,1131 N/m2= 2,7697 psia

Poperasi = Po+ P = 16 psia + 2,7697 psia = 17,4657 psia

Pdesain = (1+fk)Poperasi= (1+0,3) x 17,4657 psia = 22,7054 psia

Untuk bahan konstruksi High-tensile steel for heavy- wall, SA – 302, Gr.B S = 20.000 psia

Ej = 0,85

C = 0,05 in/tahun (Perry, 1984) n = 10 tahun

Cc= 0,05 in/tahun x 10 tahun = 0,5 in Tebal dinding tangki, tt 

Untuk cylindrical shells : Cc P  Ej S r  P t 

6 , 0 . . (Timmerhaus, 1991, hal. 537) dimana :

P = maximum allowable internal pressure r = jari-jari tangki

S = maximum allowable working stress Ej =  joint efficiency

Cc= allowance for corrosion

in in in Cc 5431 , 0 5 , 0  psia) 054 (0,6)(20,7 )  psia)(0,85 (20.000 ) 2354 , 32 (  psia) (22,7054 0,6P S.Ej PR  tdesain

  (Timmerhaus, 1991)

Tebal ellipsoidal head , te

Cc P  Ej S  D P t e

2 , 0 . 2 . (Timmerhaus, 1991, hal. 537) dimana : P = 22,7054 psia D = 64,4709 in

(44)

Sehingga : in in  psia  psia in  psia t e 5431 , 0 5 , 0   7054 , 2 2 2 , 0 85 , 0 000 . 20 2 4709 , 64 22,7054

 

Dari Brownell & Young (1959) dipilih tebal tangki 5/8 in. Tutup terbuat dari

 bahan yang sama dan tebal yang sama dengan dinding tangki.

10.  Pompa-1 (P –101)

Fungsi : Mengalirkan bahan baku etanol dari tangki penyimpanan (T-101) ke tangki Ekstraktor (EM-101)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : 30oC dan 1 atm

- Laju alir massa (F) : 3.947,3671 kg/jam = 2,4174 lbm/s - Densitas (  ) : 789,0260 kg/m3= 49,2572 lbm/ft3 

- Viskositas ( ) : 1,0049 cp = 0,0007 lbm/ft.s

Laju alir volume, Q =

3 lbm/ft 49,2572   lbm/s 2,4174 F

   = 0,0491 ft 3 /s = 0,0014 m3/s Perencanaan Pompa :

Diameter pipa ekonomis :

Dopt = 0,363 ( Q )0,45(

)0,13 (Timmerhaus, 2003)

= 0,363 (0,0014)0,45(789,0260)0,13  = 0,0448 m = 1,7620 in

Dipilih material pipa commercial steel 2 in schedule 40, dengan : Dari : App. A.5 Geankoplis, 2003

  Diameter dalam (ID) = 2,0670 in = 0,1722 ft

  Diameter luar (OD) = 2,3750 in = 0,1979 ft

  Luas penampang (A) = 0,0233 ft2 

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa V = Q

0,0491 = 2,1061 ft/s

(45)

Sehingga :  NRe =      DV   = ft.s lbm 0007 , 0 ft 1722 , 0 s ft 1061 , 2 f  lbm 2572 , 49 3  x  x t    = 26.497,1763  D   = 0,0009 (Foust 1979) f = 0,0240 (Foust 1979)

A. Panjang Pipa Ekivalen Total Perpipaan (

L )

  Panjang pipa lurus (L1) = 6 m = 19,6848 ft

  1 buah gate valve fully open (L/D = 13) (Foust, 1979) L2 = 1 x 13 x 0,1722 = 2,2392 ft

  2 buah elbow 90O(L/D = 30) (Foust, 1979) L3 = 2 x 30 x 0,1722 = 10,3349 ft

  1 buah sharp edge entrance 

K = 0,5 (Foust, 1979)

L/D = 25 (Foust, 1979)

L4 = 1 x 25 x 0,1722 = 4,3062 ft

  1 Buah sharp edge exit  

K = 1 (Foust, 1979) L/D = 48 L5 = 1 x 48 x 0,1722 = 8,2679 ft

L = 19,6848 + 2,2392 + 10,3349 + 4,3062 + 8,2679 = 44,8330 ft B. Friksi

F = D x gc x 2 L Σ x V x f  2 (Foust, 1979)

(46)

= 0,1722 174 , 32 2 8330 , 44 1061 , 2 0,024 2  x  x  x  x   = 0,4306 ft.lbf/lbm

C. Kerja yang Diperlukan

Tinggi pemompaan ,

Z = 2,5 m = 8,2020 ft Velocity head , 2gc ΔV2 = 0 Pressure head, 

P/

= 0 -Wf  =

Z F P 2gc V gc g 2

     = 8,2020 + 0 + 0 + 0,4306 -Wf  = 8,6326 ft.lbf/lbm D. Power Pompa Ws = -Wf  x w (Foust, 1979) = (-Wf x Q x

) / 550 = (8,6326 x 0,0491 x 49,2572) / 550 = 0,0379 hp

Jika efisiensi pompa,

= 77 % (Geankoplis, 2003) Jadi daya pompa adalah = 0,0493 hp

11. Pompa-2 (P –102)

Fungsi : Mengalirkan hasil keluaran dari Tangki Cairan (TC-101) ke Heater (HE-101)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : 60oC dan 1 atm

- Laju alir massa (F) : 3.874,9986 kg/jam = 2,3730 lbm/s - Densitas (  ) : 796,6904 kg/m3= 49,7356 lbm/ft3 

(47)

Laju alir volume, Q = 3 lbm/ft   49,7356   lbm/s 2,3730 F

   = 0,0477 ft 3 /s = 0,0014 m3/s Perencanaan Pompa :

Diameter pipa ekonomis :

Dopt = 0,363 ( Q )0,45(

)0,13 (Timmerhaus, 2003)

= 0,363 (0,0014)0,45(796,6904)0,13  = 0,0442 m = 1,7420 in

Dipilih material pipa commercial steel 2 in schedule 40, dengan :

  Diameter dalam (ID) = 2,0670 in = 0,1722 ft

  Diameter luar (OD) = 2,3750 in = 0,1979 ft

  Luas penampang (A) = 0,0233 ft2 

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa V = 0233 , 0 0,0477 A Q

= 2,0476 ft/s Sehingga :  NRe =      DV   = ft.s lbm 0007 , 0 ft 1722 , 0 s ft 0476 , 2 f  lbm 7356 , 49 3  x  x t  = 26.307,1969  D   = 0,0009 (Foust 1979) f = 0,0240 (Foust 1979)

A. Panjang Pipa Ekivalen Total Perpipaan (

L )

  Panjang pipa lurus (L1) = 6 m = 19,6848 ft

  1 buah gate valve fully open (L/D = 13) (Foust, 1979) L2 = 1 x 13 x 0,1722 = 2,2392 ft

  2 buah elbow 90O(L/D = 30) (Foust, 1979) L3 = 2 x 30 x 0,1722 = 10,3349 ft

  1 buah sharp edge entrance 

(48)

L/D = 25 (Foust, 1979) L4 = 1 x 25 x 0,1722 = 4,3062 ft

  1 Buah sharp edge exit  

K = 1 (Foust, 1979) L/D = 48 L5 = 1 x 48 x 0,1722 = 8,2679 ft

L = 19,6848 + 2,2392 + 10,3349 + 4,3062 + 8,2679 = 44,8330 ft B. Friksi

F = 2xgcxD L Σ x V x f  2 (Foust, 1979) = 0,1722 174 , 32 2 8330 , 44 0476 , 2 0,024 2  x  x  x  x   = 0,4076 ft.lbf/lbm

C. Kerja yang Diperlukan

Tinggi pemompaan ,

Z = 3 m = 9,8424 ft Velocity head , 2gc ΔV2 = 0 Pressure head, 

P/

= 0 -Wf  =

Z F P 2gc V gc g 2

     = 9,8424 + 0 + 0 + 0,4076 -Wf  = 10,2500 ft.lbf/lbm D. Power Pompa Ws = -Wf  x w (Foust, 1979) = (-Wf x Q x

) / 550 = (10,2500 x 0,0477 x 49,7356) / 550 = 0,0422 hp

(49)

12. Pompa-3 (P –103)

Fungsi : Mengalirkan bahan hasil keluaran dari Condensor (CD-102) ke Tangki Etanol (T-101)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : 60oC dan 1 atm

- Laju alir massa (F) : 3.749,9986 kg/jam = 2,2965 lbm/s - Densitas (  ) : 793,6950 kg/m3= 49,5486 lbm/ft3 

- Viskositas (  ) : 0,9745 cp = 0,007 lbm/ft.s

Laju alir volume, Q = 3 lbm/ft   49,5486   lbm/s 2,2965 F

   = 0,0463 ft 3 /s = 0,0013 m3/s Perencanaan Pompa :

Diameter pipa ekonomis :

Dopt = 0,363 ( Q )0,45(

)0,13 (Timmerhaus, 2003)

= 0,363 (0,000039)0,45(898,4070)0,13  = 0,0437 m = 1,7186 in

Dipilih material pipa commercial steel 2 in schedule 40, dengan :

  Diameter dalam (ID) = 2,0670 in = 0,1722 ft

  Diameter luar (OD) = 2,3750 in = 0,1979 ft

  Luas penampang (A) = 0,0233 ft2 

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa V = 0233 , 0 0,0463 A Q

= 1,9890 ft/s Sehingga :  NRe =      DV   = ft.s lbm 0007 , 0 ft 1722 , 0 s ft 9890 , 1 f  lbm 5486 , 49 3  x  x t    = 25.851,1349

(50)

 D  

= 0,0009 (Foust 1979)

f = 0,0241 (Foust 1979)

A. Panjang Pipa Ekivalen Total Perpipaan (

L )

  Panjang pipa lurus (L1) = 10 m = 32,8080 ft

  1 buah gate valve fully open (L/D = 13) (Foust, 1979) L2 = 1 x 13 x 0,1722 = 2,2392 ft

  2 buah elbow 90O(L/D = 30) (Foust, 1979) L3 = 2 x 30 x 0,1722 = 10,3349 ft

  1 buah sharp edge entrance 

K = 0,5 (Foust, 1979)

L/D = 25 (Foust, 1979)

L4 = 1 x 25 x 0,1722 = 4,3062 ft

  1 Buah sharp edge exit  

K = 1 (Foust, 1979) L/D = 48 L5 = 1 x 48 x 0,1722 = 8,2679 ft

L = 32,8080 + 2,2392 + 10,3349 + 4,3062 + 8,2679 = 57,9562 ft B. Friksi

F = D x gc x 2 L Σ x V x f  2 (Foust, 1979) = 0,1722 174 , 32 2 9562 , 57 9890 , 1 0,0241 2  x  x  x  x   = 0,3859 ft.lbf/lbm

C. Kerja yang Diperlukan

Tinggi pemompaan ,

Z = 15 m = 49,2120 ft Velocity head , ΔV

2 = 0

(51)

  Pressure head, 

P/

= 0 -Wf  =

Z F P 2gc V gc g 2

     = 49,2120 + 0 + 0 + 0,3859 -Wf  = 33,1939 ft.lbf/lbm D. Power Pompa Ws = -Wf  x w (Foust, 1979) = (-Wf x Q x

) / 550 = (33,1939 x 0,0463 x 49,5486) / 550 = 0,1386 hp

Jika efisiensi pompa,

= 77 % (Geankoplis, 2003) Jadi daya pompa adalah = 0,1800 hp

13. Pompa-4 (P –104)

Fungsi : Mengalirkan bahan hasil keluaran dari Cooler  (CD-101) ke Tangki Penyimpanan Produk (T-102)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : 60oC dan 1 atm

- Laju alir massa (F) : 125,0000 kg/jam = 0,0765 lbm/s - Densitas (  ) : 898,4070 kg/m3= 56,0856 lbm/ft3 

- Viskositas (  ) : 2,9687 cp = 0,0020 lbm/ft.s

Laju alir volume, Q = 56,0856 lbm/ft3   lbm/s 0,0765 F

   = 0,0014 ft 3 /s = 0,000039 m 3 /s Perencanaan Pompa :

Diameter pipa ekonomis :

Dopt = 0,363 ( Q )0,45(

)0,13 (Timmerhaus, 2003)

= 0,363 (0,000039)0,45(898,4070)0,13  = 0,0091 m = 0,3575 in

(52)

Dipilih material pipa commercial steel 0,5 in schedule 40, dengan :

  Diameter dalam (ID) = 0,3640 in = 0,0303 ft

  Diameter luar (OD) = 0,5400 in = 0,0450 ft

  Luas penampang (A) = 0,0007 ft2 

Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa V = 0007 , 0 0014 , 0 A Q

= 1,8887 ft/s Sehingga :  NRe =      DV   = ft.s lbm   0,0020 ft 0303 , 0 s ft   8887 , 1 f  lbm   56,0856 3  x  x t    = 1.612,8801

Aliran adalah laminar, maka dari Appendix C-3, Foust, 1980, diperoleh : f = Re 64  N  = 1.612,8801 64 = 0,0397  D   = 0,0050 (Foust 1979)

A. Panjang Pipa Ekivalen Total Perpipaan (

L )

  Panjang pipa lurus (L1) = 6 m = 19,6848 ft

  1 buah gate valve fully open (L/D = 13) (Foust, 1979) L2 = 1 x 13 x 0,0303 = 0,3943 ft

  2 buah elbow 90O(L/D = 30) (Foust, 1979) L3 = 2 x 30 x 0,0303 = 1,8200 ft

  1 buah sharp edge entrance 

K = 0,5 (Foust, 1979)

L/D = 25 (Foust, 1979)

(53)

  1 Buah sharp edge exit   K = 1 (Foust, 1979) L/D = 48 L5 = 1 x 48 x 0,0303 = 1,4560 ft

L = 19,6848 + 0,3943 + 1,8200 + 0,7583 + 1,4560 = 24,1134 ft B. Friksi

F = D x gc x 2 L Σ x V x f  2 (Foust, 1979) = 0,0303 174 , 32 2 1134 , 24 8887 , 1 0,0397 2  x  x  x  x   = 1,7484 ft.lbf/lbm

C. Kerja yang Diperlukan

Tinggi pemompaan ,

Z = 9 m = 29,5272 ft Velocity head , 2gc ΔV2 = 0 Pressure head, 

P/

= 0 -Wf  =

Z F P 2gc V gc g 2

     = 29,5272 + 0 + 0 + 1,7484 -Wf  = 31,2759 ft.lbf/lbm D. Power Pompa Ws = -Wf  x w (Foust, 1979) = (-Wf x Q x

) / 550 = (31,2759 x 0,0014 x 56,0856) / 550 = 0,0044 hp

Jika efisiensi pompa,

= 77 % (Geankoplis, 2003) Jadi daya pompa adalah = 0,0057 hp

(54)

15. Heater (HE-101)

Fungsi : Menaikkan suhu umpan sebelum diumpankan ke flash drum  Jenis : 1-2 shell and tube exchanger 

Dipakai : 1½ in OD Tube 18 BWG, panjang = 20 ft, 2 pass

5 Steam kondensat Umpan Umpan 60 Co 120 Co 85 Co 80 Co 6   Fluida panas :

Laju alir steam = 1.472,8795 kg/jam = 3.247,1101 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 120 °C = 248°F

Temperatur akhir (T2) = 80 °C = 176 °F

Fluida dingin

Laju alir   = 3.874,9986 kg/jam = 8.542,8219 lbm/jam Temperatur awal (t1) = 60°C = 140°F

Temperatur akhir (t2) = 85°C = 185°F

Panas yang diserap (Q) = 381.580,7360 kJ/jam = 361.667,3327 Btu/jam (1) 

t = beda suhu sebenarnya

Fluida Panas Fluida dingin Selisih

T1= 248

F Temperatur yang lebih tinggi t2= 185

F

t1= 63

F

T2= 176

F Temperatur yang lebih rendah t1= 140

F

t2= 36

F

T1– T2= 72

F Selisih t2– t1= 45

F

t2 – 

t1 = 57

F   2474 , 48 63 36 ln 57 Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2

 

 

 

 



 

 



 

 

F 6000 , 1 72 T T R 

1

2

 

(55)

0,4167 140 248 45 t T t t S 1 1 1 2

 

Dari Fig 21, Kern, 1965 diperoleh FT= 0,99

Maka

t = FT 

LMTD = 0,9750

48,2474 = 47,0412

F (2) Tcdan tc  212 2 176 248 2 T T T 1 2 c

F 5 , 62 1 2 140 185 2 t t t 1 2 c

F

Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi: -  Diameter luar tube (OD) = 11/2in

-  Jenis tube = 18 BWG

-  Pitch (PT) = 17/8in triangular pitch 

-  Panjang tube (L) = 20 ft

a.  Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas saturated steam dan fluida dingin (heavy organics) dari Tagki Cairan (TC-101), diperoleh UD 

= 6-60, faktor pengotor (R d) = 0,003

Diambil UD= 13 Btu/jam

ft 2



F

Luas permukaan untuk perpindahan panas,

2 o o 2 D ft 4084 , 591 F 0412 , 47 F ft  jam Btu 13 Btu/jam 27 361.667,33 Δt U Q A

 

Luas permukaan luar (a

) = 0,3925 ft2/ft (Tabel 10, hal. 843, Kern)

Jumlah tube, 75,3387 /ft ft 0,3925 ft 0 2 ft 4084 , 591 a L A  N 2 2 " t

 buah

 b.  Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 76 tube dengan ID shell 21¼ in. c.  Koreksi UD  2 2 " t ft 6000 , 596 /ft ft 0,3925 76 ft 0 2 a  N L A

 

(56)

F ft  jam Btu 13 F 0412 , 47 ft 4084 , 591 Btu/jam 3327 , 667 . 361 Δt A Q U 2 2 D

 

Fluida panas : sisi tube, Steam

(3) Flow area tube, at

= 1,54 in2[Tabel 10, Kern] 

n 144 ' t a t  N t a

[Pers. (7.48), Kern] 2 ft 0,4064 2 144 1,54 76 t a

  (4) Kecepatan massa t a m t G

[Pers. (7.2), Kern] 2 ft  jam m lb 1548 , 990 . 7 0,4064 3.247,1101 t G

  (5) Bilangan Reynold Pada Tc= 212

F

= 0,0170 cP x 2,42 = 0,0411 lb/ft.jam Dari Tabel 10, Kern, untuk 1,5 in OD, 18 BWG, diperoleh ID = 1,4 in = 0,1167 ft μ t G ID t Re

[Pers. (7.3), Kern] 2710 , 667 . 42 0,0411 1548 , 990 . 7 0,1167 t Re

  (6) Taksir jH 222 , 222 0,09 20 De L

 

(57)

(7) Pada Tc= 212°F c = 0,451 Btu/lbm°F k = 0,0145 Btu/jam.ft°F 0855 , 1 0145 , 0 0411 , 0 451 , 0 13 3 1

 

 

 

 

 

 

 

  

k  c     (8) 3 1 k  μ c ID k   jH t φ i h

 

 

 

  

  0855 , 1 0,1167 0,0145 138 t φ i h

  = 18,6182 17,3770 5 , 1 4 , 1 6182 , 8 1 OD ID t φ i h t φ io h

 

(9) Karena viskositas rendah, maka diambil

t= 1 [Kern, 1965] t φ t φ io h io h

  hio = 17,3770

1 = 17,3770

Fluida dingin : sisi shell  

(3

) Flow area shell

T ' s s P 144 B C D a

ft2 [Pers. (7.1), Kern] Ds= Diameter dalam shell = 19,25 in

B = Baffle spacing = 3 in PT= Tube pitch = 1,875 in

(58)

= 1,875 – 1,5 = 0,375 in 2 ft 0,0885 1,875 144 3 0,375 21,25 s a

  (4

) Kecepatan massa s a m s G

[Pers. (7.2), Kern] 2 ft  jam m lb 6357 , 483 . 96 0,0885 8.542,8219 s G

(5

) Bilangan Reynold Pada tc= 153,.5

F

= 0,9775 cp x 2,42 = 2,3647 lbm/ft2

 jam

Dari Gbr. 28, Kern, untuk 1,5 in dan 1,875 square.  pitch, diperoleh de=1,08 in.

De=1,08/12 = 0,09 ft μ s G e D s Re

[Pers. (7.3), Kern] 1937 , 672 . 3 2,3647 6357 , 483 . 96 0,09 s Re

 

(5

) Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh  jH = 35 pada Res= 3.672,1937 (6

) Pada tc= 162,5

F c = 0,4753 Btu/lbm



F k = 0,0635 Btu/jam.ft°F 6061 , 2 0635 , 0 3647 , 2 4753 , 0 13 3 1

 

 

 

 

 

 

 

  

k  c     (7

) 3 1

 

 

 

  

k  c e  D k   jH  s o h     [Pers. (6.15), Kern] 3558 , 4 6 6061 , 2 0,09 0,0635 35 s φ o h

 

(8

) Karena viskositas rendah, maka diambil

s= 1 [Kern, 1965]

s φ s φ o h o h

 

(59)

ho = 64,3558

1 = 64,3558

(9

) Clean Overall coefficient , UC

F 2 ft Btu/jam 66825 , 13   3558 , 4 6 3770 , 17   3558 , 4 6 3770 , 17 o h io h o h io h C U

  [Pers. (6.38), Kern] (10

) Faktor pengotor, R d  0038 , 0 13 6825 , 13 13 6825 , 13 D U C U D U C U d R 

  [Pers. (6.13), Kern] R dhitung ≥ R dbatas, maka spesifikasi heater dapat diterima.

 Pressure drop

(1) Untuk Ret= 42.667,2710

f = 0,00018 ft2/in2 [Gbr. 26, Kern] specific volum steamdari tabel 7, kern : V = 18 ft 3 /lb specific gravity, 0,0009 5 , 62   1/18

s  

t= 1 (2)  t φ s ID 10 5,22 n L t G f  t ΔP 10 2

[Pers. (7.53), Kern]



  





 

 psi 0849 , 0 1 0,0009 0,1167 10 5,22 2 20 1548 , 990 . 7 0,00018 t ΔP 10 2

 

(3) Dari grafik 27, hal:837, Kern, 1950 pada Gt = 7.990,1548 diperoleh

2g' 2 V

(60)

   psi 8889 , 8 .0,001 0,0009 (4).(2) 2g' V . s 4n r  ΔP 2

 

PT =

Pt +

Pr   = 0,0849 psi + 8,8889 psi = 8,9738 psi

Karena ∆Pt< 10 psi, maka design diterima.

(1

) Untuk Res= 3.672,1937 f = 0,0031 ft2/in2 [Gbr. 29, Kern]

s=1 s = 0,76 (2

) B L 12 1  N

[Pers. (7.43), Kern] 80 3 20 12 1  N

  Ds= 21,25/12 = 1,7708 (3

)

s φ s e D 10 5,22 1  N s D s G f  s ΔP 10 2

  [Pers. (7.44), Kern]



 

 

 

 

 psi 1450 , 1 1 0,7600 0,09 10 5,22 80 7708 , 1 7 96.483,635 0,0031 s ΔP 10 2

 

Karena ∆Ps< 10 psi, maka design diterima.

16. Cooler (CD-101)

Fungsi : Untuk menurunkan temperatur minyak nilam sebelum dimasukkan ke dalam tangki produk minyak nilam

(61)

 

Fluida panas

Laju alir masuk = 125,0000 kg/jam = 275,5750 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 85°C = 185°F

Temperatur akhir (T2) = 30°C = 86°F

Fluida dingin

Laju alir air pendingin = 63,3709 kg/jam = 144,1167 lbm/jam Temperatur awal (t1) = 25°C = 77°F

Temperatur akhir (t2) = 40°C = 104oF

Panas yang diserap (Q) = 11.763,4935 kJ/jam = 11.149,5967 Btu/jam

Air pendingin 25oC Benzaldehid β-Cariofilen α- Patchoulien α- Bulnesene Patchouli Alkohol

(1) 

t = beda suhu sebenarnya

Fluida Panas Fluida dingin Selisih

T1= 185

F Temperatur yang lebih tinggi t2= 104

F

t1= 81

F

T2= 86

F Temperatur yang lebih rendah t1= 77

F

t2= 9

F

T1– T2= 99

F Selisih

 

t2– t1= 27

F

t2 – 

t1 = -72

F 7686 , 2 3 81 9 ln 72 -Δt Δt ln Δt Δt LMTD 1 2 1 2

 

 

 

 



 

 



 

 

F 6667 , 3 27 99 t t T T R  1 2 2 1

  Cooler   8 10 Benzaldehid β-Cariofilen 85oC 30o C α- Patchoulien α- Bulnesene Patchouli Alkohol Air pendingin 40oC

Gambar

Tabel LA-1 Komponen Kimia Penyusun Minyak Nilam Komponen  Jumlah (%) Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Bulnesene Patchouli Alkohol 2,63 17,2928,2811,7640,04
Tabel LB-1 Neraca Panas masuk (Q 2 ) pada ekstraktor mixer (EM-101) Komponen F ( kg/jam) N ( cal/jam) Cp ( cal/mol   o C ) dT (  o C )(30-25) Q ( cal/jam) Daun Nilam −   Serat −   Khlorofil −   Cellulosa Benzaldehyde β – Cariofilen α – Patchoulien α – Buln
Tabel LB-3 Neraca Panas keluar (Q 4 ) pada ekstraktor mixer (EM-101)
Tabel LB-4 Neraca Panas keluar (Q 5 ) pada rotary filter (F-101)
+7

Referensi

Dokumen terkait

Tipe/jenis Tangki silinder tegak dengan alas datar (flat bottom) dan bagian atas berbentuk conical roof. Tangki silinder tegak dengan alas datar (flat bottom) dan bagian

Tugas : Tempat menampung katalis H 2 SO 4 selama 14 hari Jenis : Tangki silinder tegak dengan alas datar (flat bottom). dengan bagian atas berbentuk

Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH) Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240, Grade 340.

Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1 /3 volume tangki... Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,02 kg uap air/kg

Biaya produksi total adalah merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik berproduksi mulai dari pengadaan bahan baku, biaya pemasaran dan biaya umum. E.2.1.1 Biaya Tetap /

Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal... Dari kurva kelembaban, diperoleh H

Reaksi polimerisasi bersifat eksotermik, sehingga panas akan dipindahkan dari reaktor menggunakan cycle gas cooler, lalu gas yang tidak bereaksi keluar dari bagian atas reaktor dan

Flash Drum F-220 Fungsi : Menurunkan tekanan produk keluaran dari reaktor dengan memisahkan fase gas dengan liquid dari alirannya Tipe Tangki : Silinder tegak dengan tutup atas dan