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
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
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 de minyak 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
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
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 de minyak 5 nilam
kg/jam kg/jam 21,6125 125 x 0,1729 F x % 17,29
Fβ5-Cariofilen minyak 5 nilam
kg/jam kg/jam 35,35 125 x 0,2828 F x % 28,28
Fα5-Patchouliene minyak 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 de minyak 11 nilam
kg/jam kg/jam 1,1375 6,5789 x 0,1729 F x % 17,29
Fβ11-Cariofilen minyak 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-Bulnesene minyak 11 nilam
kg/jam kg/jam 2,6342 6,5789 x 0,4004 F x % 40,04
FPatchouli11 Alkohol minyak 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
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 de Benzaldehy6 de kg/jam 21,6125 F Fβ5-Cariofilen β6-Cariofilen kg/jam 35,35 F Fα5-Patchouliene α6-Patchouliene kg/jam 14,7 F Fα5-Bulnesene α6-Bulnesene kg/jam 50,05 F
FPatchouli5 Alkohol Patchouli6 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.
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.
Neraca massa = massa masuk = massa keluar
F8= F10= 125 kg/jam Neraca massa komponen :
kg/jam 3,2875 F FBenzaldehy8 de Benzaldehy10 de kg/jam 35,35 F F 10 ne Patchoulie -α 8 ne Patchoulie -α kg/jam 50,05 F
FPatchouli8 Alkohol Patchouli10 Alkohol
kg 6125 , 21 F F 8-Cariofilen 10-Cariofilen kg/jam 14,7 F Fα8-Bulnesene α10-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
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
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
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
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
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/jamTabel 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/jamQout
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/jamΔQ = 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
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
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.dTTabel 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/jam3. 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
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/jamΔQ = 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.
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/jamTabel 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/jamQout = 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
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/jamΔQ = 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.
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/jamΔQ = 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/jamLAMPIRAN 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
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 BulanPerhitungan 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 karungDiambil 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
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
m3b. Diameter dan Tinggi Shell Volume silinder V = 4 1
Dt2Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs = 8 3
D t3Volume tutup tangki (Ve) Ve = 24 1
Dt3 (Brownell,1959) Volume tangki (VT) VT = Vs + Ve 10 3Dt = 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 mTinggi 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
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 tDari 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
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
Dt3120,2128 = 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 mTinggi 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
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 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
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
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 cpPerhitungan 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 = HcDt = Hs+ He ; di mana Hcs = tinggi shell
Diameter tutup = diameter reaktor = Dt
Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He= 4 Dt (Brownell, 1959) Maka, Dt = Hs + He Dt = Hs + 4 Dt 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 mHt= Dt 3 4 = 3 4 (2,2844 m) = 3,0459 m Tinggi tutup, He= 4 Dt = 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 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)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)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 ftEffisiensi motor penggerak = 80%
Daya motor penggerak = 2,4890 8 , 0 1,9912
hp Jaket PemanasDitetapkan 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/jamTekanan 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
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 atmData 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
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 kPaTekanan 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
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
V = 4 1
Dt2Hs (Hs : Dt = 3 : 2) Vs = 8 3
Dt3Volume 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 mTinggi total cairan (Hc)
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 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 inSehingga : 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 ft2Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa V = Q
0,0491 = 2,1061 ft/sSehingga : 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 entranceK = 0,5 (Foust, 1979)
L/D = 25 (Foust, 1979)
L4 = 1 x 25 x 0,1722 = 4,3062 ft
1 Buah sharp edge exitK = 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)= 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 hpJika efisiensi pompa,
= 77 % (Geankoplis, 2003) Jadi daya pompa adalah = 0,0493 hp11. 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
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 ft2Kecepatan 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 entranceL/D = 25 (Foust, 1979) L4 = 1 x 25 x 0,1722 = 4,3062 ft
1 Buah sharp edge exitK = 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/lbmC. 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 hp12. 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 ft2Kecepatan 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 = 25.851,1349D
= 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 entranceK = 0,5 (Foust, 1979)
L/D = 25 (Foust, 1979)
L4 = 1 x 25 x 0,1722 = 4,3062 ft
1 Buah sharp edge exitK = 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/lbmC. Kerja yang Diperlukan
Tinggi pemompaan ,
Z = 15 m = 49,2120 ft Velocity head , ΔV2 = 0
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 hpJika efisiensi pompa,
= 77 % (Geankoplis, 2003) Jadi daya pompa adalah = 0,1800 hp13. 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
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 ft2Kecepatan 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 = 1.612,8801Aliran 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 entranceK = 0,5 (Foust, 1979)
L/D = 25 (Foust, 1979)
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/lbmC. 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 hpJika efisiensi pompa,
= 77 % (Geankoplis, 2003) Jadi daya pompa adalah = 0,0057 hp15. 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 sebenarnyaFluida Panas Fluida dingin Selisih
T1= 248
F Temperatur yang lebih tinggi t2= 185
F
t1= 63
FT2= 176
F Temperatur yang lebih rendah t1= 140
F
t2= 36
FT1– 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
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
FDalam 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
FLuas 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
buahb. 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
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
(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 = 17,3770Fluida dingin : sisi shell
(3
) Flow area shellT ' s s P 144 B C D a
ft2 [Pers. (7.1), Kern] Ds= Diameter dalam shell = 19,25 inB = Baffle spacing = 3 in PT= Tube pitch = 1,875 in
= 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
jamDari 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
ho = 64,3558
1 = 64,3558(9
) Clean Overall coefficient , UCF 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
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 psiKarena ∆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
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 sebenarnyaFluida Panas Fluida dingin Selisih
T1= 185
F Temperatur yang lebih tinggi t2= 104
F
t1= 81
FT2= 86
F Temperatur yang lebih rendah t1= 77
F
t2= 9
FT1– T2= 99