Tabel LA.1 Tabel Berat molekul senyawa-senyawa Kimia

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kpasitas Produksi :11.000 ton/tahun Waktu kerja pertahun : 330 hari

Kapasitas per jam :

jam hari x

hari tahun x

ton kg x

tahun ton

24 330

000 . 1 000

. 11

: 1.388,88888889 kg/ jam

Kemurnian dietanolamida pada produk = 94,72906634 %

jam kg x

/ 7695 1.315,6814

88888889 ,

388 . 1 % 4 94,7290663

= =

Tabel LA.1 Tabel Berat molekul senyawa-senyawa Kimia

No. Senyawa Rumus Molekul BM(kg.kmol-1)

1. Dietanolamin NH(C2H4OH)2 105,1383

2. Gliserol C3H8O3 92,0958

3. Metanol CH4O 32,0426

4. Natrium Methoksida NaOCH3 54,0244

5. Air H2O 18,0154

6. Tri Laurat C39H74O6 639,0252

7. Tri Miristat C45H86O6 723,1884

8. Tri Palmitat C51H98O6 807,3516

9. Tri Stearat C57H110O6 891,5148

10. Tri Oleat C57H104O6 885,4668

11. Tri linoleat C57H98O6 879,4188

12. Tri Arachidat C63H122O6 975,6780

13. Asam Laurat Dietanolamida C12H23ON(C2H4OH)2 287,4481

14. Asam Miristat Dietanolamida C14H27ON(C2H4OH)2 315,5025

15. Asam Palmitat Dietanolamida C16H31ON(C2H4OH)2 343,5569

16. Asam Sterat Dietanolamida C18H35ON(C2H4OH)2 371,6113

17. Asam Oleat Dietanolamida C18H33ON(C2H4OH)2 369,5953

18. Asam Linoleat Dietanolamida C18H31ON(C2H4OH)2 367,5793

19. Asam Arachidat Dietanolamida C20H39ON(C2H4OH)2 452,6877

20. Dietileter (C2H5)2O 74.1242

Keterangan dari singkatan-singkatan yang digunakan: RBDPS : Refined Bleached Deodorized Palm Stearin DEA :Dietanolamida

DEN : Dietanolamin Diketahui Data:

1. Perbandingan mol dietanolamin dan RBDPS adalah 3:1

2. Jumlah katalis natrium methoksida yang digunakan (NaOCH3) sebnyak 0,3%

(2)

3. Perbandingan NaOCH3

Cara perhitungan yang digunakan adalah cara perhitungan alur maju. : Metanol = 1 : 3 , (Barley,2005)

Pada basis in RBDPS

F =100 kg/jam diperoleh Out olamida Die

F _tan dalam produk sebesar 120,398761 kg/jam, untuk memperoleh Out

olamida

F 1.092.76994715 kg/jam. Keterangan:

F : Laju bahan baku RBDPS untuk mendapatkan produk yang Diinginkan.

1

F : Laju Produk Dietanol amida pada yang diinginkan

LA .1 Tangki Pencampuran Katalis ( M-150)

7

Neraca Bahan Masuk Alur 5

Jumlah natrium metoksida yang digunakan sebanyak 0,3 % dari total berat reaktan. = 4,51623747 kg/jam

Alur 7

Perbandingan berat NaoCH3

7 = 13,54871241 kg/jam Neraca Bahan Keluar

(3)

F8

- NaOCH

= 18,06494989 kg/jam

3

- CH

= 4,51623747 kg/jam

3OH = 13,54871241 kg/jam

Tabel LA.2 Neraca Massa Tangki Pencampuran Katalis (M-150)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 5 Alur 7 Alur 8

NaOCH3 4,51623747 4,51623747

CH3OH 13,54871241 13,54871241

Jumlah 4,51623747 13,54871241 18,064948

Total 18,06494988 18,06494988

LA.2 Reaktor amidasi (R-210)

R-210 DEN

RBDPs

Metanol

Natrium Metoksida DEA DEN sisa RBDPs sisa

Natrium Metoksida Gliserol

2 4

8

11

Metanol 9

Perhitungan Stoikiometri reaksi amidasi  Konversi Reaksi : 95%

 Perbandingan Mol Trigiserida dan Mol Dietanolamin masuk = 1 : 3 Reaksi :

Perhitungan: Alur 2

2 RBDPS

F masuk = 1.092,76994715 kg/jam

R – C – O -2

O

O – C - R1

O

O – C - R3

O

+ HN

CH - CH - OH2 2

3RC - N

O +HO

-OH

OH

Trigliserida dietanolamin Dietanolamida Gliserol

(4)

Tabel LA.3 Perhitungan kmol RBDPS

Komponen BM Persentase Massa (kg) NRBDPSin

C39H74O6 639,0252 0,10010010 1,09386381 0,00171177

C45H86O6 723,1884 1,20120120 13,12636573 0,01815069

C51H98O6 807,3516 59,15915916 646,47351219 0,80073355

C57H110O6 891,5148 4,60460460 50,31773530 0,05644072

C57H104O6 885,4668 28,22822823 308,46959465 0,34836946

C57H98O6 879,4188 6,30630631 68,91342008 0,07836246

C63H122O6 975,678 0,40040040 4,37545524 0,00448453

1,092,76994715 1,30825317 Alur 4

in DEN

N = 3 x in DPS R N in

DEN

N = 3 (1,30825317) in

DEN

N = 3,92475952 kmol 4

DEN

F = in DEN

N x BM

= 412,64254423kg/jam

dietanolamida

Alur 8 F8

- NaOCH

= 18,06494988 kg/jam

3

- CH

= 4,51623747 kg/jam

3

Alur 9

OH = 13,54871241 kg/jam

- F_CH3OH9 = 13,54871241 kg/jam

σ − = NsXs

(5)

Tabel LA.4 Perhitungan kmol reaksi RBDPS dan DEA

= 3,92475952 - 3,72852155 = 0,19623798 Kmol

out

0,00162618 0,00008559

C12H23ON(C2H4OH

0,76069687 0,04003668

C16H31ON(C2H4OH

)2 2,28209062

C57H110O

0,05644072

6

0,05361868 0,00282204

C18H35ON(C2H4OH

)2 0,16085605

C57H104O6 _0,34836946 _0,33095099 _0,01741847

C18H33ON(C2H4OH

0,00426030 0,00022423

C20H39ON(C2H4OH

)2 0,01278090

(6)

Tabel LA.5 Perhitungan RBDPS sisa dan DEA yang dihasilkan

F11

- NaOCH

= 1.509,92872885 kg/jam

3

- RBDPS = 54,63849736 kg/jam = 4,51623747 kg/jam

- DEN = 20,63212721 kg/jam - DEA = 1.315,68147523kg/jam - Gliserol = 114,46039158 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca Massa Reaktor Amidasi (R-210)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 2 Alur 4 Alur 8 Alur 11 Alur 9

NaOCH3 4,51623747 4,51623747

CH3OH 13,54871241 13,54871241

RBDPS 1.092,76994715 54,63849736

Dietanolamin 412,642544233 20,63212721

Dietanolamida 1.315,68147523

Gliserol 114,46039158

Jumlah 1.092,76994715 412,642544233 18,06494988 1.509,92872885 13,54871241

Total 1.523,47744126 1.523,47744126

RBDPS

out RBDPS

N

(Kmol)

Out RBDPS F

(kg) DEA

aksi DEA NRe (Kmol)

Out DEA F (kg)

C39H74O6 _0,00008559 _0,05469319

C12H23ON(C2H4OH)

0,00487854

2 1,40232789

C45H86O

0,00090753

6

0,65631829

C14H27ON(C2H4OH)

0,05172946

2 16,32077261

C51H98O6 _0,04003668 _32,32367561

C16H31ON(C2H4OH)

2,28209062

2 784,02797748

C57H110O

0,00282204

6

2,51588677

C18H35ON(C2H4OH)

0,16085605

2 59,77592434

C57H104O6 _0,01741847 _15,42347973

C18H33ON(C2H4OH)

0,99285297

2 366,95379241

C57H98O

0,00391812

6

3,44567100

C18H31ON(C2H4OH)

0,22333301

2 82,09259132

C63H122O6 _0,00022423 _0,21877276

C20H39ON(C2H4OH)

0,01278090

2 5,10808919

(7)

LA. 3 Separator (H-310)

13 DEA

H-310 11

Gliserol 95 % 12

DEA DEN sisa Gliserol

RBDPs sisa Natrium Metoksida

DEN sisa Gliserol 5 %

RBDPs sisa

Natrium Metoksida

Disini terjadi pemisahan berdasarkan perbedaan Berat jenis . Gliserol memiliki berat jenis yang paling besar. Sebanyak 95% dari total gliserol menuju alur 12 dan ditampung pada tangki gliserol sebagai produk samping.

Perhitungan: Alur 11 F11

- NaOCH

= 1.509,92872885 kg/jam

3

- RBDPS = 54,63849736 kg/jam = 4,51623747 kg/jam

- DEN = 20,63212721 kg/jam - DEA = 1.315,68147523kg/jam - Gliserol = 114,46039158 kg/jam Alur 12

F12= 95 % x FGliserol11 = 0,95 x 114,46039158 = 108,737372 kg/jam Alur 13

F13= F11 - F F

12 12

- RBDPS = 54,63849736 kg/jam = 1.401,19135686 kg/jam

(8)

Tabel LA.7 Neraca Massa Separator (H-310)

Komponen

Masuk

(kg/jam) Keluar (kg/jam)

Alur 11 Alur 12 Alur 13

RBDPS 54,63849736 54,63849736

Dietanolamin 20,63212721 20.63212721 Diietanolamida 1.315,68147523 1.315,68147523 Gliserol 114,46039158 108,737372 5,72301958

NaOCH3 4,51623747 4,51623747

Jumlah 1.509,92872885 108,737372 1.401,19135685 Total 1.509,92872885 1.509,92872885

LA.4. Mixer (M-330)

Kelarutan dietil eter sangat tinggi tetapi tidak mencapai 100 %. Oleh sebab itu ditambahkan dietil eter berlebih sebanyak 1,5 kali dari produk amida dan RBDPs sisa

14 17

16

M-330 Dietil eter

DEA DEN sisa Gliserol

RBDPs sisa

Natrium Metoksida

DEN sisa DEA

Gliserol Dietil eter

Natrium Metoksida RBDPs sisa

Perhitungan : Alur 14 F14

- Dietanolamin = 20.63212721 kg/jam - Dietanolamida =1.315,68147523 kg/jam - Gliserol = 5,72301958 kg/jam - Na-OCH3 = 4,51623747 Kg/jam

(9)

16 l Dietileter

F =1,5 x (FRBDPS14 + 16 DEAl F ) = 2.055,47995889 Kg/Jam Alur 17

F17

- Dietanolamin = 20.63212721 kg/jam - Dietanolamida =1.315,68147523 kg/jam - Gliserol = 5,72301958 kg/jam - Na-OCH3

- Dietileter = 2.055,47995889 Kg/jam = 4,51623747 Kg/jam

Tabel LA.8 Neraca Massa Mixer (M-330)

Komponen

Alur 14 Alur 16 Alur 17

RBDPS 54,63849736 54,63849736

Dietanolamin 20.63212721 20.63212721

Diietanolamida 1.315,68147523 1.315,68147523

Gliserol 5,72301958 5,72301958

NaOCH3 4,51623747 4,51623747

Dietileter 2.055,47995889 2.055,47995889

Jumlah 332,129043 2.055,47995889 3.456,67131574

Total 3.456,67131574 3.456,67131574

LA. 5. Decanter (H-340)

Pemisahan dilakukan berdasarkan perbedaan berat jenis, sehingga komponen yang bersifat polar akan terpisah dengan komponen yan bersifat nonpolar, Komponen yang bersifat polar akan berda di lapisan atas dan komponen yang non polar akan berada dilapisan bawah. Diasumsikan dietanolamin yang keluar ke alur 19 sebesar 10 % dari jumlah dietanolamin yang masuk.

Natrium Metoksida 18

H-340

17 19

Gliserol DEN sisa 10 % DEN sisa

DEA

Gliserol Dietil eter

Natrium Metoksida RBDPs sisa

Dietil eter DEA

RBDPs sisa DEN 90 %

(10)

Alur 17 F17

- Dietanolamin = 20.63212721 kg/jam - Dietanolamida =1.315,68147523 kg/jam - Gliserol = 5,72301958 kg/jam - Na-OCH3

Alur 18 F18

- Dietanolamin = 10% x 20,63212721 = 2,06321272 kg/jam = 12,30246977 kg/jam

- Gliserol = 5,72301958 kg/jam - Na-OCH3

Alur 19

F19= F17 - F18 =

- RBDPS = 54,63849736 kg/jam 3.444,36884597 kg/jam

- Dietanolamin = 18,56891449 kg/jam - Dietanolamida =1.315,68147523 kg/jam

Tabel LA.9 Neraca Massa Decanter (H-340)

Komponen

alur17 Alur18 Alur19

RBDPS 54,63849736 54,63849736

Dietanolamin 20.63212721 2,06321272 18,56891449 Diietanolamida 1.315,68147523 1.315,68147523 Gliserol 5,72301958 5,72301958

NaOCH3 4,51623747 4,51623747

Dietileter 2.055,47995889 2.055,47995889 Jumlah 3.456,67131574 12,30246977 3.444,36884597

Total 3.456,67131574 3.456,67131574

(11)

Dietil eter DEA

RBDPs sisa DEN

V-350

19 20

21

Dietil eter

DEA

RBDPs sisa DEN

Perhitungan: Alur 19 F19=

- RBDPS = 54,63849736 kg/jam 3.444,36884597 kg/jam

- Dietanolamin = 18,56891449 kg/jam - Dietanolamida =1.315,68147523 kg/jam - Dietileter = 2.055,47995889 Kg/jam

Alur 21 F21

- Dietileter = 2.055,47995889 kg/jam = 2.055,47995889 kg/jam

Alur 20 ( Produk) F20 = F19 - F21

- Dietanolamida = 1.315,68147523 kg/jam - Dietanolamin = 18,56891449 kg/jam

Tabel L A.10 Neraca Massa Evaporizer (V-350) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

alur19 Alur20 Alur21

Dietileter 2.055,47995889 2.055,47995889

RBDPS 54,63849736 54,63849736

Dietanolamin 18,56891449 18,56891449 Diietanolamida 1.315,68147523 1.315,68147523

(12)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur basis : 25°C atau 298 K

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: - Perhitungan panas yang masuk dan keluar

(Smith, 2005) - Perhitungan panas penguapan

(Smith, 2005) - Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah :

∫

CpdT (Reklaitis, 1983)

- Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :

∫

dQ _{(Reklaitis, 1983)}

− Perhitungan Estimasi Kapasitas Panas (Cp)

Perhitungan estimasi Cp (J.mol-1.K-1) dengan menggunakan persamaan Cp = a + bt + ct2 + dt3

, Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : dimana harga konstantanya disajikan pada tabel dibawah ini.

Tabel LB.1 Data Cp Beberapa Senyawa(J/mol.K)

(13)

Metanol (l) -258,25 3,3582 -0,0116388 1,40516E-05 -

Dietil eter (l) 39,3869 0,683221 -0,0028364 4,18044E-06 -

Air(l) 1,82964E+01 4,72118E-01 -1,33978E-03 1,31424E-06 -

Metanol (g) 34,4925 -0,0291887 0,000286844 -3,12501E-07 1,09833E-10

Dietileter (g) 46,7637 0,100949 0,00056905 -7,74108E-07 3,03364E-10

(Sumber : Reklaitis, 1983)

LB.1 Perhitungan Cp Cairan

Perhitungan estimasi Cpl (J.mol-1.K-1

Tabel LB.2 Nilai ∆E untuk estimasi Cp pada 293 K

) dapat dilihat berdasarkan kontribusi gugus atom pada tabel 2-394 buku Perry’S Chemical Engineers’Handbook buku 1,(Perry,1997)

Gugus Harga (J/mol.K)

CH3 36,82

− 2

CH

- 30,38

COOH 79,91

CH 20,92

=CH- 21,76

CO 52,97

N 31,38

-OH 44,77

NH 43,93

-O- 35,15

(Sumber : Perry, 1997) LB.1.1 Perhitungan Estimasi Cp RBDPS

 Tri Laurat (C39H74O6

Cp

)

l = 3(CH3)+32(CH2

= 3(36,82)+32(30,38) + 1(20,92) + 3(52,97)+3(35,15) ) + 1(CH)+ 3(CO)+3(O)

= 1367,90 J/mol.K

 Tri Miristat (C45H86O6

Cp

)

l = 3(CH3) + 38(CH2

= 1550,18 J/mol.K

) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

 Tri Palmitat (C51H98O2

Cp

)

(14)

= 1732,46 J/mol.K  Tri Stearat (C57H110O6

Cp

)

l = 3(CH3) + 50(CH2

= 1914,74 J/mol.K

) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

 Tri Oleat (C57H104O6

Cp

)

l = 3(CH3) + 44(CH2

= 1860,50 J/mol.K

) + 6(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

 Tri Linoleat (C57H98O6

Cp

)

l = 3(CH3) + 38(CH2

= 1806,26 J/mol.K

) +12(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

 Tri Arachidat (C63H122O6

Cp

)

l = 3(CH3) + 56(CH2

= 2097,02 J/mol.K

) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

LB.1.2 Perhitungan Estimasi Cp Dietanolamida  Dietanolamida Laurat [C12H23ON(C2H4OH)2

Cp

]

l = 1(CH3) + 14(CH2

= 636,03 J/mol.K

)+ 1(CO) + 2(OH) + 1(N)

 Dietanolamida Miristat [C14H27ON(C2H4OH)2

Cp

]

l = 1(CH3) + 16(CH2

= 696,79 J/mol.K

) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N)

 Dietanolamida Palmitat [C16H31ON(C2H4OH)2

Cp

]

l = 1(CH3) + 18(CH2

= 757,55 J/mol.K

) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N)

 Dietanolamida Stearat [C18H25ON(C2H4OH)2

Cp

]

l = 1(CH3) + 20(CH2

= 818,31J/mol.K

) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N)

 Dietanolamida Oleat [C18H33ON(C2H4OH)2

Cp

]

(15)

= 800,23 J/mo.K

 Dietanolamida Linoleat [C18H31ON(C2H4OH)2

Cp

]

l = 1(CH3) + 16(CH2

= 782,15 J/mol.K

) + 4(=CH-) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH)

 Dietanolamida Arachidat [C18H29ON(C2H4OH)2

Cp

]

l = 1(CH3) + 18(CH2

= 879,07 J/mol.K

) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH)

LB.1.3 Perhitungan Estimasi Cp Dietanolamina  Dietanolamina (NH(C2H4OH)2

Cp

)

l = 1(NH) + 4(CH2

= 1(43,93) + 4(30,38) + 2(44,77) ) + 2(OH)

= 254.99 J/mol.K

LB.1.4 Perhitungan Estimasi Cp Gliserol  Gliserol (C3H8O3

Cp

)

l = 2(CH2

= 215.99 J/mol.K

) + 1(CH) +3(OH)

LB.2 Perhitungan Cp Padatan

Perhitungan estimasi CPs (J.mol-1K-1

∑

= n

i1

) dengan menggunakan metode Hurst and Harrison dengan rumus : Cp = Ni ∆Ei di mana kontribusi elemen atomnya dapat

dilihat dari tabel B.3,(Tabel 2-393 Perry, 1997).

Tabel LB.3 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp Elemen Atom

dengan metode Hurst dan Harrison

∆E

C 10,89

H 7,56

O 13,42

Na 26,19

(Sumber : Perry, 1997)

(16)

Cps = ∆ENa + ∆EO +∆Ec+ 3∆E

= 26,19 + 13,42 +10,89 + 3(7,56)

H

= 73,18 J/mol.K

LB. 3 Perhitungan Estimasi ∆Hf(298) Perhitungan estimasi ∆H

(kJ/mol)

o

f (kJ.mol-1) dengan menggunakan metode Joback

dengan rumus :∆Hof = 68,29 + (Perry, 1997), di mana kontribusi gugusnya

dapat dilihat pada tabel 2-388 Perry,1997 seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Tabel LB.4 Kontribusi Gugus untuk Metode Joback (kJ/mol)

Gugus Harga (kJ/mol)

CH3 -76,46

CH2 -20,64

CH 29,89

CO -133,22

N 123,24

OH -208,04

NH 53,47

N 123,34

O -132,22

(Sumber : Perry, 1997)

1. Perhitungan Estimasi ∆H0f(298)

 Tri Laurat (C

RBDPS (Metode Joback)

39H74O6

∆H0 )

f(298) = 68,29 + 3(CH3)+32(CH2

= 68,29 + 3(-76,46) + 32(-20,64) + 3(-133,22) +3(-132,22) ) + 1(CH)+ 3(CO)+3(O)

= -1587,97 kJ/mol  Tri Miristat (C45H86O6

∆H

)

0

f(298) = 68,29 +1(CH3) + 16(CH2

= -764,36 kJ/mol

(17)

 Tri Palmitat (C51H98O2

∆H

)

0

f(298) = 68,29 + 3(CH3) + 44(CH2

=-1835,65 kJ/mol

) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

 Tri Stearat (C57H110O6

∆H

)

0

f(298) =68,29 + 3(CH3) + 50(CH2

= -1959,49 kJ/mol

) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)  Tri Oleat (C57H104O6

∆H

)

0

f(298) = 68,29 +3(CH3) + 44(CH2

= -1607,83 kJ/mol

) + 6(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

 Tri Linoleat (C57H98O6

∆H

)

0

f(298) = 68,29+3(CH3) + 38(CH2

= -1256,17 kJ/mol.K

) +12(=CH-) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

 Tri Arachidat (C63H122O6

∆H

)

0

f(298) = 68,29 +3(CH3) + 56(CH2

= -2083,33 kJ/mol.K

) + 1(CH) + 3(CO) + 3(O)

2. Perhitungan Estimasi ∆Hf(298,15)  Dietanolamida Laurat [C

Dietanolamida (Metode Joback)

12H23ON(C2H4OH)2

∆H

]

0

f(298) = 68,29 + 1(CH3) + 14(CH2

= 68,29 +1(-76,45)+14(-20,64)+1(-133,22)+2(-208,04)+123,24 = -723,08 kJ/mol

) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N)

 Dietanolamida Miristat [C14H27ON(C2H4OH)2

∆H

]

0

f(298) = 68,29 + 1(CH3) + 16(CH2

= -764,46 kJ/mol

) + 1(CO) + 2(OH)

 Dietanolamida Palmitat [C16H31ON(C2H4OH)2

∆H

]

0

f(298) = 68,29 + 1(CH3) + 18(CH2

= -805,64 kJ/mol

) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N)

(18)

∆H0

f(298) = 68,29 + 1(CH3) + 20(CH2

= -846,92 kJ/mol

) + 1(CO) + 2(OH) + 1(N)

 Dietanolamida Oleat [C18H33ON(C2H4OH)2

∆H

]

0

f(298) = 68,29 + 1(CH3) + 18(CH2

= -729,70 kJ/mol

) + 2(=CH-) +1(CO) + 1(N) + 2(OH)

 Dietanolamida Linoleat [C18H31ON(C2H4OH)2

∆H

]

0

f(298) = 68,29 + 1(CH3) +16(CH2

=-612,48 kJ/mol

) +4(=CH-) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH)

 Dietanolamida Archidat [C20H39ON(C2H4OH)2

∆H

]

0

f(298) = 68,29 + 1(CH3) + 18(CH2

= -888,20 kJ/mol

) + 1(CO) + 1(N) + 2(OH)

LB.3.4 Perhitungan Estimasi ∆Hf(298,15)  Dietanolamina (NH(C

Dietanolamina (Metode Joback) 2H4OH)2

∆H

)

0

f(298) = 68,29 + 1(NH) + 4(CH2 = -376,88 kJ/mol

) + 2(OH)

LB.4 Data Panas Pembentukan

Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan (kJ/mol)

Komponen ∆Hf,298

Gliserol 139,80

(Sumber: Reklaitis, 1983)

LB.5 Data Panas Penguapan

Tabel B.6 Panas Penguapan

Komponen ∆HVL(J/mol) Titik didih (K)

CH3OH 35270,4 337,671

Dietileter 26693,3 307,711

(19)

Air pendingin yang digunakan dalam pabrik Dietanolamida ini mmerupakan air yang memiliki suhu 10oC (283 K) dan selanjutnya keluar pada suhu 28oC (323 K) pada tekanan 1 atm.

H(10o Cp H OdT K

K

∫

283

298 2 C) =

= 18,296 (283-298) + (0,472118/2) x (2832-2982) – (1,336 x 10-3 (283

/3) x

3

-2983) + (1,31424 x 10-6/4) x (2834-2984 = -1120,23225346 kJ/ kmol

)

= -62,18192510 kJ/kg H(28o Cp H OdT

K

∫

283

298 2 C) =

= 18,296 (301-298) + (0,472118/2) x (3012-2982) – (1,336 x 10-3 (301

/3) x

3

-2983) + (1,31424 x 10-6/4) x (3014-2984 = 224,74222498 kJ/ kmol

)

= 12,47500610 kJ/kg

LB.7 Perhitungan Neraca Panas 1. Tangki RBDPS (F-110)

F-110

Saturated Steam T=120 0C P= 1,9875 bar

Kondensat T=120 0C P=1,9875 bar

RBDPS T = 750C P = 1,01325 RBDPS

T = 500C P = 1,01325

(20)

1.1 Panas Masuk

Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk Tangki RBDPS(F-110) Komponen m (kg) BM

(Kmol/kg)

n (Kmol)

Cp (kJ/kmol.K)

∆t (K)

Q = n.Cp. ∆t (kJ) RBDPS:

C39H74O6 1,09386381 639,0252 0,00171177 1.367,90 25 58,53823554 C45H86O6 13,12636573 723,1884 0,01815069 1.550,18 25 703,42076939 C51H98O6 646,47351228 807,3516 0,80073355 1.732,46 25 34.680,97112463 C57H110O6 50,31773530 891,5148 0,05644072 1.914,74 25 2.701,73250339 C57H104O6 308,46959469 885,4668 0,34836946 1.860,50 25 16.203,53470403 C57H98O6 68,91342009 879,4188 0,07836246 1.806,26 25 3.538,57440200 C63H122O6 4,37545524 975,6780 0,00448453 2.097,02 25 235,10361911

Total 58.121,87535809

1.2 Panas Keluar

Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar Tangki RBDPS(F-110)

Komponen M (kg)

BM (kmol/kg)

n (kmol)

Cp (kJ/kmol,k

∆t (K)

Q= n.Cp. ∆t (kJ) RRBDPS:

C39H74O6 1,09386381 639,0252 0,00171177 1.367,90 50 117,07647109 C45H86O6 13,12636573 723,1884 0,01815069 1.550,18 50 1.406,84153878 C51H98O6 646,47351228 807,3516 0,80073355 1.732,46 50 69.361,94224926 C57H110O6 50,31773530 891,5148 0,05644072 1.914,74 50 5.403,46500677 C57H104O6 308,46959469 885,4668 0,34836946 1.860,50 50 32.407,06940806 C57H98O6 68,91342009 879,4188 0,07836246 1.806,26 50 7.077,14880400 C63H122O6 4,37545524 975,6780 0,00448453 2.097,02 50 470,20723822

Total 116.243,75071618

dQ/dT = Qout,total - Qin,total

= 58.121,87535809 kJ/jam

= (116.243,75071618–58.121,87535809) kJ/jam

Tangki RBDPS menggunakan saturated steam sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200

Steam yang diperlukan adalah:

C dan tekanan 1,9875 bar.

kg/jam 7

26,3389697

kJ/kg 2.206,69

kJ/jam 35809 58.121,875

) 120 (

dQ/dT -m_s

= = =

C o

(21)

3. Reaktor Amidasi (R-201)

R-101 Saturated steam T=1200_C

P=1,9875 bar

Kondensat T=1200C P=1,9875 bar RBDPS

T = 750_C P = 1,01325 bar

Dietanolamina (l) Metanol

Natrium Metoksida T = 300_C P = 1,01325 bar

2

9

12

Dietanolamin Dietanolamida NAtrium metoksida Gliserol RBDPS

T = 750C

P = 1,01325 bar Metanol

T = 750_C P = 1,01325 bar

10

3.1 Panas masuk

• Panas masuk alur 2 diperoleh dari perhitungan sebelumnya adalah, Qin =

116.243,75071618 kJ/jam

Tabel LB . 10 Neraca masuk Alur 9 Komponen

M (kg)

BM (kmol/kg)

n (kmol)

Q= n.

(kJ) Metanol 13,54871241 32,0426 0,42283436 405,9901141 171,66657193 Na-metoksida 4,51623747 54,0244 0,08359625 365,90 30,58786940

dT Cp

∫

303

298

(22)

Dietanolamin 412,64254423 105,1383 3,92475952 254,99 5.003,87215475

Total 5.206,12659608

3.2 Panas keluar

∆HMetanol

∫

Cpl dT + HVLMET +

∫

Cpg dT

Tabel LB . 11 Neraca Keluar Alur 10

Komponen M C57H104O6 15,42347973 0,01741847 1860,50 50 1.620,35347040 C57H98O6 3,445671005 0,00391812 1806,26 50 353,85744020 Na-metoksida 4,516237474 0,083596254 73,18 50 305,87869403 Dietanolamin 20,63212721 0,196237976 254,99 50 2.501,93607737 Gliserol 114,4603916 1,242840516 215,99 50 13.422,05615082

Total 166.042,12255099

Komponen m

Metanol 13,54871241 0,42283436 3.362,26694880 35270,4 136,12624075 16.392,77803324

Total 16.392,77803324

(23)

3.1 Panas Reaksi

Reaksi :

Persamaan neraca energi :

Panas masuk = panas keluar + akumulasi

Asumsi : keadaan steady state, sehingga akumulasi = 0 Sehingga : panas masuk = panas keluar

− Perhitungan panas reaksi pada keadaan standar :

∆Hr (298,15) x r = ∆Hr (298,15) Produk x r - ∆Hr (298,15) reaktan x r

∆Hr (298,15) Produk

Komponen x r :

∆H0

f , Produk i xN (Kj/mol)

reaksi ∆H (Kmol/jam)

0 f , Produk

(kJ/jam) x Nreaksi

C12H23ON(C2H4OH)2 -723,08 0,00487854 -3.527,57681015 C14H27ON(C2H4OH)2 -764,36 0,05172946 -39.539,92679512 C16H31ON(C2H4OH)2 -805,64 2,28209062 -1.838.543,48369413 C18H35ON(C2H4OH)2 -846,92 0,16085605 -136.232,20241990 C18H33ON(C2H4OH)2 -729,7 0,99285297 -724.484,81439524 C18H31ON(C2H4OH)2 -612,48 0,22333301 -136.787,00168862 C20H39ON(C2H4OH)2 -888,20 0,01278090 -11.351,99947176 Gliserol 139,80 1,24284052 173.749,10411447

∆H0

f , Produk x r -2.716.717,90116045 Keterangan : i= koefisien reaksi

∆Hr (298,15) reaktan

Komponen x r:

∆H0

f ,

Produk ixN

(Kj/mol)

reaksi ∆H

(Kmol/jam)

0

f , Produk

(kJ/jam) x Nreaksi

C39H74O6 -1587,97 0,00162618 -2.582,32659697 C45H86O6 -1711,81 0,01724315 -29.516,99988101 C51H98O6 -1835,65 0,76069687 -1.396.373,21295001 R – C – O -₂

O

O – C - R1

O

O – C - R₃ O

+

HN

CH - CH - OH₂ ₂

CH - CH - OH2 2

CH - CH - OH₂ ₂ 3RC - N

O

+

HO

-OH

OH

(24)

C57H110O6 -1959,49 0,05361868 -105.065,27114712 C57H104O6 -1607,83 0,33095099 -532.112,93185743 C57H98O6 -1256,17 0,07444434 -93.514,74220176 C63H122O6 -2083,33 0,00426030 -8.875,61399816 Dietanolamin -376,88 3,72852155 -140.520,20082961

∆H0

f ,reaktan x r -3.573.246,29946207

Keterangan : i= koefisien reaksi

∆Hr (298,15) x r = ∆Hr (298,15) Produk x r - ∆Hr (298,15) reaktan

= -2.716.717,90116045– (-3.573.246,29946207) x r

= 856.528,39830162 kJ/kmol dQ/dT = ∆Hr (328,15) . r + Qout total – Qin

= (856.528,39830162 kJ/kmol) + [(166.042,12255099 + 16.392,77803324) - total

(116.243,75071618+ 5.003,87215475 + 202,25444133)] = 917.513.42157359 kJ/jam

Reaktor menggunakan saturated steam sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200

Steam yang diperlukan adalah: C dan tekanan 1,9875 bar.

kg/jam 29

415,787655

kJ/kg 2.206,69

kJ/jam 157359

917.513.42 ) 120 (

dQ/dT -ms

= = =

C o

λ

(25)

Vaporizer V-201

Saturated Steam T = 120 0C P = 1,9875 bar

19 ₂₀

Dietanolamina Dietanolamida RBDPS Dietilete T = 300C P = 1,01325 bar

Dietanolamin Dietanolamida T = 1200C P = 1,01325 bar Dietileter

T = 1200C P = 1,01325 bar

21

Kondensat Saturated Steam T = 120 0C P = 1,9875 bar

3.1 Panas Masuk

Tabel LB . 13 Neraca Masuk Alur 19

Komponen m

(kg)

n

(kmol) Q= n.

( Kj) RRBDPS:

C39H74O6 0,05469319 0,00008559 6839,50 0,58538236 C45H86O6 0,65631829 0,00090753 7750,90 7,03420769 C51H98O6 32,32367561 0,04003668 8662,30 346,80971125 C57H110O6 2,51588677 0,00282204 9573,70 27,01732503 C57H104O6 15,42347973 0,01741847 9302,50 162,03534704 C57H98O6 3,44567100 0,00391812 9031,30 35,38574402 C63H122O6 0,21877276 0,00022423 10485,10 2,35103619 Dietanolamida:

C12H23ON(C2H4OH)2 1,40232789 0,08359625 3180,15 265,84862772 C14H27ON(C2H4OH)2 16,32077261 0,00487854 3483,95 16,99659958 C16H31ON(C2H4OH)2 784,02797748 0,05172946 3787,75 195,93824601 C18H35ON(C2H4OH)2 59,77592434 2,28209062 4091,55 9.337,28785898 C18H33ON(C2H4OH)2 366,95379241 0,16085605 4001,15 643,60916818 C18H31ON(C2H4OH)2 82,09259132 0,99285297 3910,75 3.882,79976414 C20H39ON(C2H4OH)2 5,10808919 0,22333301 4395,35 981,62674352

dT Cp ∫

303 298

dT Cp ∫

(26)

Dietanolamin 18,56891449 0,17661418 1274,95 225,17424696 Dietileter 2055,47995889 27,73021441 809,6284974 22.451,17182404

Total 38.581,67183272

3.2 Panas Keluar

∆HDietileter

∫

CpldT + HVLMET +

∫

Cpg dT

Komponen m(kg) n (kmol)

Dietileter 2.055,47995889 27,73021441 1.579,65261058 26.693,3 423,37352751 795.755,27655616

Total 795.755,27655616

Komponen M

Dietanolamin 18,56891449 0,17661418 254,99 22 990,76668664

Total 70.974,20003819

(27)

dQ/dT = Qout total – Qin

= (70.974,20003819 + 795.755,27655616 kJ/kmol) - 38.581,67183272 kJ/kmol total

= 828.147,80476164 kJ/jam

Vaporizer menggunakan saturated steam sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1,9875 bar, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1200

Steam yang diperlukan adalah:

C dan tekanan 1,9875 bar.

kg/jam 97

375,290023

kJ/kg 2.206,69

kJ/jam 476164

828.147.80 ) 120 (

dQ/dT -m_s

= = =

C o

λ

4. Haet Exchanger ( Kondensor 1 ) (E-211)

Kondensor E-211

Air Pendingin T =10 0_C

Air Pendingin Bekas T=28 0_C

Metanol T = 300_C

P =1,01325 bar Metanol

P=1,01325 bar T=75 0C

10 11

4.1 Panas Masuk

 Panas masuk alur 10 diperoleh dari perhitungan sebelumnya adalah, Qout = 16.392,77803324 kJ/jam.

(28)

= -1.120,23225341 kJ/jam

= (171,66657193–16.392,77803324 ) kJ/jam

Kondensor menggunakan air pendingin sebagai media pendingin yang masuk pada suhu 100C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar pada suhu 280

Air pendingin yang diperlukan adalah:

C dan tekanan 1

5. Heat Exchanger ( Cooler ) (E-211)

Cooler E-311 Air Pendingin T =10 0C

Air Pendingin Bekas T=28 0C

5.1Panas Masuk

• Panas masuk alur 14 diperoleh dari perhitungan sebelumnya adalah, Qout = 16.6042,12255099 kJ/jam.

5.2Panas Keluar

Komponen M Metanol 13,54871241 32,0426 0,42283436 405,9901141 171,66657193

Total 171,66657193

dT Cp

∫

303

(29)

Komponen M (kg)

n (kmol)

Cp (kJ/kmol,k)

∆t (K)

Q=n.cp.∆t ( Kj)

RRBDPS:

C39H74O6 0,054693191 0,00008559 1367,90 5 0,58538236

C45H86O6 0,656318287 0,00090753 1550,18 5 7,03420769

C51H98O6 32,32367561 0,04003668 1732,46 5 346,80971125

C57H110O6 2,515886765 0,00282204 1914,74 5 27,01732503

C57H104O6 15,42347973 0,01741847 1860,50 5 162,03534704

C57H98O6 3,445671005 0,00391812 1806,26 5 35,38574402

C63H122O6 0,218772762 0,00022423 2097,02 5 2,35103619

Dietanolamida:

C12H23ON(C2H4OH)2 1,402327891 0,00487854 636,03 5 15,51449825

C14H27ON(C2H4OH)2 16,32077261 0,05172946 696,79 5 180,22283735

C16H31ON(C2H4OH)2 784,0279775 2,28209062 757,55 5 8.643,98872991

C18H35ON(C2H4OH)2 59,77592434 0,16085605 818,31 5 658,15055473

C18H33ON(C2H4OH)2 366,9537924 0,99285297 800,23 5 3.972,55367290

C18H31ON(C2H4OH)2 82,09259132 0,22333301 782,15 5 873,39956709

C20H39ON(C2H4OH)2 5,108089186 0,01278090 879,07 5 56,17654906

Na-metoksida 4,516237474 0,08359625 73,18 5 30,58786940

Dietanolamin 20,63212721 0,19623798 254,99 5 250,19360774

Gliserol 114,4603916 1,24284052 215,99 5 1.342,20561508

Total 16.604,21225510

= -149.437,91029589 kJ/jam

= (16.604,21225510 –16.6042,12255099) kJ/jam

Cooler menggunakan air pendingin sebagai media pendingin yang masuk pada suhu 100C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar pada suhu 280

C dan tekanan 1 atm.

kg/jam 72

2.001,6615

/ 18,0154 kJ/kmol

25346) (-1120,232

-98 224,742224

kJ/jam)

91029589 (-149.437,

-) 10 ( ) 28 (

dQ/dT

-m

2

= =

− =

kmol kg x

BM x C H C

H o o HO

(30)

Kondensor E-361

Air Pendingin T =10 0C

Air Pendingin Bekas T=28 0C

6.2Panas Masuk

• Panas masuk alur 21 diperoleh dari perhitungan sebelumnya adalah, Qout = 795.755,27655616 kJ/jam.

6.3Panas Keluar

Komponen Dietileter 2.055,47995889 74,1242 27,73021441 809,6284974 22.451,17182404

Total 22.451,17182404

= -773.304,10473212kJ/jam

= (22.451,17182404 – 795.755,27655616) kJ/jam

Kondensor menggunakan air pendingin sebagai media pendingin yang masuk pada suhu 100C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar pada suhu 280

(31)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak, tutup dan alas datar

Ada 4 buah tangki penyimpanan yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu :

(32)

Dt

Hc Hs = HT

Keterangan : HT = Hs

HT = Tinggi tangki Hc = Tinggi cairan Dt = Diameter tangki

Gambar LC.1 Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak, tutup dan alas datar

Perhitungan untuk Tangki Bahan Baku RBDPs (F-110) Kondisi operasi : Temperatur (T) : 75o

Tekanan (P) : 1 atm

C (348 K)

Laju alir massa (F) = 1.092,76994715 kg/jam Densitas RBDPs = 916,5 kg/m3

Waktu tinggal (t) = 5 hari

Faktor kelonggaran (fk) = 20% a). Volume tangki (VT

Kebutuhan RBDPs = 1.092,76994715 kg/jam )

Kebutuhan untuk 1 hari = 26.226,47873160 kg /hari Kebutuhan untuk 5 hari = 131.132,39365800 kg /5 hari

Volume larutan (Vc 

    

ρ

m

) =

= ₃

/ 5 , 916

365800 131.132,39

m kg

jam kg

   

 

= 143,07953482 m

b). Tinggi tangki (H

3

T) dan tinggi cairan dalam tangki (HC

 Volume silinder (V

)

S

V

)

T 

  

 

S t H D2 4 1_π =

Direncanakan : Tinggi silinder (HS

Sehingga :

(33)

VT 

 Diameter tangki (D

3  Tinggi silinder (Hs),

(34)

= 5,83909464 m

c). Tekanan desain (Pdesain

P

)

o

P

= 14,696 psia = 1 atm

hidrostatik = ρg Hc

=

   

     

 

2 3 9,8 916,5

s m m

kg

(5,83909464 m) = 52.444,99632534 Pa

= 7,60650064 psia Poperasi = Po + Phidrostatik

= 22.30250064 psia

= (14,696 + 7,60650064) Psia

Pdesign = (1 + fk) Poperasi

= (1 + 0,2) (22.30250064 Psia) = 26,76300076 psia

= 1,82110784 atm d). Tebal shell tangki (d)

Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut

 Efisiensi sambungan (E) = 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004)  Allowable working stress (S) = 13.750 psia (Brownell dan Young. 1959)  Faktor korosi (C) = 0,125 in/tahun(Brownell dan Young. 1959)  Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun

d =

P SE

PR 6 , 0

− + (CA) --- (Timmerhaus, dkk. 2004)

Dimana :

d = tebal tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psia)

R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2 S = Stress yang diizinkan

d =

(

)(

)

[

13,750 0,85

]

( )(

0,6 26,76300076

)

0,125 (10 )

) 72 215,517333 (

76) (26,763000

tahun tahun

in psia

psia 

 

  + −

(35)

Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ½ in atau 1,5 in.

e). Tebal tutup tangki (d)

Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :

 Efisiensi sambungan (E) = 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004)  Allowable working stress (S) = 13.750 psia (Brownell dan Young. 1959)  Faktor korosi (C) = 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)

Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1,5 in.

e). Tebal Jaket Pemanas

Diameter dalam, Dij = Dt + 2 (tebal tangki)

Diameter luar jacket, Doj = 2 x tebal jaket + Dij

(36)

(37)

Tabel LC.1 Analog perhitungan untuk tiap tangki sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut:

Tangki

Waktu simpan

(hari)

Volume tangki

(m3)

Diameter tangki

(m)

Tinggi

tangki Jumlah F-110 5 171,69544178 5,47415122 7,29886830 1 F-120 30 326,33698693 6,78080661 9,04107548 1 F-320 10 24,95427159 2,87811112 3,83748150 1 F-370 10 404,80830087 7,28577455 9,71436607 1

2. Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Ada 4 buah tangki penyimpanan yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu :

1. F-360 : Menyimpan dietil eter sementara untuk kebutuhan 1 hari 2. F-160 : Menyimpan dietil eter untuk kebutuhan 10 hari

3. F-220 : Menyimpan metanol sementara untuk kebutuhan 1 hari 4. F-130 : Menyimpan metanol untuk kebutuhan 10 hari

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Hh

HT

Dt

Hc Hs

Keterangan : HT = Hs + Hh HT = Tinggi tangki Hs = Tinggi silinder Hc = Tinggi cairan Hh = Tinggi tutup Dt = Diameter tangki

Gambar LC.2 Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Perhitungan untuk Tangki Dietil Eter (F-160)

(38)

Tekanan (P) : 1 atm

Kebutuhan Dietileter = 2.055,47995889 kg/jam )

Kebutuhan untuk 1 hari = 49.331,51901336 kg /hari Kebutuhan untuk 10 hari = 493.315,19013360 kg /10 hari

Volume larutan (Vc 

 Volume tangki (V

3

)

Tinggi head : Diameter (Dt) = 1 : 4  Volume head ellipsoidal (Vh

(39)

829,79846953 m3 = 1,04666667 Dt3 + 0,13083333 3 t D

Dt =

(

)

1/3

1,1775 53 829,798469

= 8,89891868 m Sehingga desain tangki yang digunakan Diameter tangki (Dt

m in

1 73 , 39

) = 8,89891868 m x

= 350,35042825 in Jari – jari tangki (R) = Dt

2 1

= 2 1

(8,89891868 m)

= 4,44945934 m x m

in 1

73 , 39

= 175,17521412 in Tinggi silinder (Hs), =

3 4

Dt

=

3 4

(9,921612869 m)

= 11,86522490 m x m

in 1

73 , 39

= 467,13390433 in Tinggi head ellipsoidal (Hh

4 1

) = D

=

t

4 1

(8,89891868 m)

= 2,22472967 m x m

in 1

73 , 39

= 87,58760706 in  Tinggi tangki (HT

H

)

T = HS + H

= (11,86522490 + 2,22472967) m

h

(40)

= 554,72151139 in  Tinggi cairan (Hc

H

),

c = (1-0,2) H

= 0,8 (14,08995457 m)

s

= 9,49217992 m = 373,70712346 in c). Tekanan desain (Pdesain

P

)

o

P

= 14,696 psia = 1 atm

=

   

     

 

2 3 9,8

713,4

s m m

kg

(9,49217992 m) = 66.362,86732058 Pa

= 24,32111637 psia

= (14,696 +9,62511637) Psia

= (1 + 0,2) (24,32111637 Psia) = 29,18533964 psia

= 1,98593765 atm d). Tebal silinder tangki (d)

Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut

 Efisiensi sambungan (E) = 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004)  Allowable working stress (S) = 13.750 psia (Brownell dan Young. 1959)  Faktor korosi (C) = 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)  Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun

d =

P SE

PR 6 , 0

Dimana :

(41)

R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2

Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 1959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 1 ¾ in atau 1,75 in.

(42)

Tabel LC.2 Analog perhitungan untuk tiap tangki sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut:

Tangki

Waktu simpan

(hari)

Volume tangki (m3)

Diameter tangki (m)

Tinggi tangki

(m) Jumlah

F-130 10 3,91612723 1,49267511 2,36340226 1

F-220 1 0,39161272 0,69283841 1,09699416 1

F-160 10 829,79846953 8,89891868 14,08995457 1

F-360 1 82,97984695 4,13051216 6,53997758 1

3. Mixer

Ada 2 buah mixer yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu : 1. M - 140 : Untuk mencampur metanol dan natrium metoksida

2. M – 150 : Untuk mencampurkan metanol-natrium metoksida dengan dietanolamin

Bentuk : silinder tegak, alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA-285 Grade. C

Jumlah : 2 unit

Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30o Tekanan (P) : 1 atm

C (303 K)

Faktor kelonggaran (fk) = 20%

Hc

Hs

He

Dt

Keterangan;

Ht = Hs + 2 He

Ht = Tinggi Reaktor

Hs = Tinggi Shell

He = Tinggi

Ellipsoidal Head

Hc = Tinggi Cairan dalam Reaktor

Dt = Diameter dalam Reaktor

(43)

Perhitungan Mixer (M-140)

Tabel LC.3 Komposisi umpan masuk ke Mixer (M-150)

Komponen F(kg/jam) Berat,xi % ρ (kg/m3) μ (Cp) Q (m3/jam)

Metanol 13,54871241 0,75 996,4 0,68 0,01359766

N. Metoksida 4,51623747 0,25 1100 0,71 0,00410567

= 1020,42640350 kg/m3

kg/m

Desain tangki,

a). Volume tangki (VT

Kebutuhan umpan = 25,03326277 kg/jam )

 Volume tangki (V

3

(44)

VT = (1 + 20 %) (0,01770333 m3

= 0,02124400 m

)

b). Tinggi tangki (H

3

)

Tinggi head : Diameter (Dt) = 1 : 4  Volume 2 head ellipsoidal (Vh

(45)

= 0,12661232 m x m

in 1

73 , 39

= 4,98472714 in  Tinggi silinder (Hs),

Hs

3 4 = Dt

=

3 4

(0,25322465 m)

= 0,33763286 m x m

in 1

73 , 39

= 13,29260570 in

 Tinggi head ellipsoidal (Hh ₄ 1 ) = D

=

t

4 1

(0,25322465 m)

= 0,06330616 m x m

in 1

73 , 39

= 2,49236357 in

 Tinggi tangki (HT

H

)

T = HS + H

= (0,25322465 + 0,06330616) m

h

= 0,40093902 m = 15,78496927 in  Tinggi cairan (Hc

H

),

C

T T C

V H V .

=

m 0,02124400

m 0,40093902 x

m 0,01770333

3 3

= 0,33411585 m x m

in 1

73 , 39

(46)

Po = 3.341,21823596 Pa

= 15,18060254 psia

= (14,696 + 0,48460254) Psia

= (1 + 0,2) (15,18060254 psia) = 18,21672305 psia

Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA-285, Grade C, sebagai berikut :

(47)

d =

P SE

PD 6 , 0

Dimana :

dh = tebal head tangki (in) P = tekanan desain (psia) Dt

S = Stress yang diizinkan = diameter tangki (in)

d =

_[

₍

(

₎₍

₎

_]

_{( )(}

)(

)

₎

0,125 (10 )

5 18,2167230 6

, 0 85 , 0 750

, 13

in 9,96945428 psia

5 18,2167230

tahun tahun

in psia

psia 

 

  + −

d = 1,25777066 in

f). Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk

H

Hs

Dt E

W L

Da

J

H = Tinggi Cairan dalam Mixer

Dt = Diameter dalam Mixer

Da = Diameter Impeller

E = Jarak Pengaduk dari Dasar Tangki J = Lebar Baffle

W = Lebar Impeller

L = Panjang Impeller

Keterangan ;

Gambar LC.4 Ukuran pengaduk Mixer (M-140) Data-data perencanaan ukuran pengaduk, (Geankoplis,2003) Jenis pengaduk = Flat six – blade turbine Jumlah buffle (R) = 4

Dimana:

(48)

Dt = diameter tangki (ft) J = lebar buffle (ft)

E = tinggi daun pengaduk dari dasar tangki (ft)

Adapun data-data pengaduk standar sebagai berikut, (McCabe,dkk,1999)

• Da = 1/3 (Dt) = 1/3 (0,83077942 ft) = 0,27692647 ft

• E = 1 (Da) = 0,27692647 ft

• L = ¼ (Da) = 0,25(0,27692647 ft) = 0,06923162 ft

Adapun data-data pengaduk jenis Flat six – blade turbine, sebagai berikut (Geankoplis,2003)

• W = 1/5 (Da) = 1/5 (0,27692647 ft) =0,05538529 ft

• J = 1/12 (Dt) = 1/12 (0,83077942 ft) = 0,06923162 ft Dimana:

W = Lebar blade (daun) pengaduk (ft) L = panjang blade(daun) pengaduk (ft)

n = 60 putaran per menit = 1 putaran per detik

• Bilangan Reynold (Nre)

=

det . / 0,00046198

/ 3 63,7029936 ft)

0,27692647 (

det /

1 2 3

ft lb

ft lb x

x

= 180.564,44269075

• Daya pengaduk (P)

Untuk Nre > 10.000, maka angka Daya tidak dipengaruhi oleh bilangan Reynold, maka Daya pengaduk:

c a T

g D n K

P . . .ρ

5 3

=

32,174

3 63,7029936 )

0,27692647 (

) 1 ( 3 ,

(49)

= 0,02031504 ft.lbf/det Dimana 1 hp = 550 ft.lbf/det Sehingga :

P = 0,02031504 ft.lbf/det x

det . / 550

1 lbf ft

hp

= 0,00003694 hp Efisiensi 80 % P =

8 , 0

0,00003694 hp

= 0,00004617 hp

Dipakai daya 0,05 hp

Tabel LC.4 Analog perhitungan untuk tiap mixer sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut:

4. Reaktor (R-210)

Fungsi :Tempat terjadinya reaksi antara RBDPs dan dietanolamin yang menghasilkan dietanolamida dan gliserol

Bentuk : Silinder tegak berpengaduk flat six blade turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan : Carbon steel, SA-285 Grade. C

Jumlah : 5 unit

Waktu tinggal : 5 jam

C (348 K)

Mixer F

(kg/jam)

Volume tangki

(m3)

Diameter tangki

(m)

Tinggi tangki

(m)

P desain (Psia)

Tebal silinder (in)

Daya (hp)

Daya dipakai

M - 140 18,06494988 0,02124400 0,25322465 0,40093902 18,21672305 1,25777672 0,00004617 0,05

M - 150 430,70749411 0,47448982 0,71313130 1,12912455 19,38337760 1,27330479 0,00873047 0,05 Komponen

F

(kg/jam) Berat,xi %

ρ

(kg/m3) μ (Cp) Q (m3/jam) ln Cp

(50)

Hc

Hs

He Dt

Keterangan; Ht = Hs + 2 He Ht = Tinggi Reaktor Hs = Tinggi Shell

He = Tinggi Ellipsoidal Head Hc = Tinggi Cairan dalam Reaktor Dt = Diameter dalam Reaktor

Gambar LC.5 Ukuran Reaktor (R-210)

Tabel LC.5 Komnposisi umpan masuk (R-210)

∑ F = 1523,47744126 kg/jam

∑Q = 1,58773764m3

∑ ρ =

/jam

       

∑

Q F

= _

  

 

jam

/ m 1,58773764

kg/jam 126 1523,47744

3

= 959,52719490 kg/m3

kg/m 0185 . 16

/ 1

3 3 ft lb x

= 59,90118893 lb/ ft3

∑ μ

= 7,06044507cP x = exp (1,95450809)

cP 1

det . / 10 7197 ,

6 4

ft lb x −

= 0,00474441 lb/ ft.det

a). Perhitungan desain reactor

RBDPs 1092,76994715 0,71728660 916,5 1,6786 1,19232946 0,51796011 0,37152585

Dietanolamin 412,64254423 0,27085570 1092,5 351 0,37770485 5,86078622 1,58742734 Metanol 13,54871241 0,00889328 996,4 0,68 0,01359766 -0,38566248 -0,00342980 Na-Metoksida 4,51623747 0,00296443 1100 0,71 0,00410567 -0,34249031 -0,00101529

(51)

Volume reaktan,(Vo) = _ Volume minimum reaktor,

/ jam

Vm = Vo

= 1,58773764 m

x τ (Levenspiel, 2003)

3

= 7,93868819 m

/ jam x 5 jam

Ruang bebas direncanakan 20 % volume minimum reactor

3

Volume reaktor, Vr

= 9,52642582 m

= (1+0,2) x 7,93868819

= 1,90528516 m Spesifikasi reaktor

3

Perbandingan tinggi tangki diameter tangki (Hs

Volume silinder,

Volume 2 tutup Vh = π/4 x D2

= π/4 x D

Hh x 2

2

(52)

= π/12 x D

Diameter tangki (D

3 = 48,07093975 in = 4,00587095 ft Jari – jari (R) = 0,61050216 m

= 24,03546987 in Tinggi silinder, Hs

= 48.07093975 in = D = 1,22100431 m = 56,08276304 in

Tinggi cairan (Hc

H

c). Tekanan desain (Pdesain

(53)

= 15308,73473576 Pa = 2,22034338 psia Poperasi = Po + Phidrostatik

= 16,91634338 psia

= (14,696 + 2,22034338) Psia

= (1 + 0,2) (16,91634338 psia) = 20,29961206 psia

= 1,38130185 atm d). Tebal shell tangki (d)

d =

P SE

PR 6 , 0

Dimana :

R = Jari – jari dalam tangki (in) / D/2 S = Stress yang diizinkan

d =

(

)(

)

(

)(

)

[

13,750 0,85

]

( )(

0,6 20,29961206

)

0,125 (10 )

in 7 24,0354698 psia

6 20,2996120

tahun tahun

in psia

psia 

 

  + −

d = 1,29178992 in

(54)

 Faktor korosi (C) = 0,125 in/tahun (Brownell dan Young. 1959)  Umur alat direncanakan (A) = 10 tahun

 dh =

P SE

PD_t 2 , 0

2 − + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) Dimana :

dh = tebal head tangki (in) P = tekanan desain (psia) Dt

S = Stress yang diizinkan = diameter tangki (in)

d =

_[

₍

(

₎₍

₎

_]

_{( )(}

)(

)

₎

0,125 (10 )

6 20,2996120 6

, 0 85 , 0 750

, 13

in 5 48,0709397 psia

6 20,2996120

tahun tahun

in psia

psia 

 

  + −

d = 1,29178992 in

H

Hs

Dt E

W

L

Da

J

H = Tinggi Cairan dalam Reaktor

Dt = Diameter dalam Reaktor

Da = Diameter Impeller

E = Jarak Pengaduk dari Dasar Tangki J = Lebar Baffle

W = Lebar Impeller

L = Panjang Impeller

Keterangan ;

Gambar LC.6 Ukuran pengaduk Reaktor (R-210) Data-data perencanaan ukuran pengaduk, (Geankoplis,2003) Jenis pengaduk = Flat six – blade turbine Jumlah buffle (R) = 4

Dimana:

(55)

Dt = diameter tangki (ft) J = lebar buffle (ft)

E = tinggi daun pengaduk dari dasar tangki (ft)

Adapun data-data pengaduk standar sebagai berikut, (McCabe,dkk,1999)

• Da = 1/3 (Dt) = 1/3 (4,00587095 ft) = 1,33529032 ft

• E = 1 (Da) = 1,33529032 ft

• L = ¼ (Da) = 0,25(1,33529032 ft) = 0,33382258 ft

Adapun data-data pengaduk jenis Flat six – blade turbine, sebagai berikut (Geankoplis,2003)

• W = 1/5 (Da) = 1/5 (1,33529032 ft) = 0,06676452 ft

• J = 1/12 (Dt) = 1/12 (4,00587095 ft) = 0,33382258 ft Dimana:

W = Lebar blade (daun) pengaduk (ft) L = panjang blade(daun) pengaduk (ft)

n = 60 putaran per menit = 1 putaran per detik

• Bilangan Reynold (Nre)

=

t x x

0,00474441

3 59,9011889 ft)

1,33529032 (

1 2

= 16532,8778094

• Daya pengaduk (P)

Untuk Nre > 10.000, maka angka Daya tidak dipengaruhi oleh bilangan Reynold, maka Daya pengaduk:

c a T

g D n K

P . . .ρ

5 3

=

32,174

3 59,9011889 )

1,33529032 x(

) 1 ( 3 ,

6 x 3 5 x

(56)

Dimana 1 hp = 550 ft.lbf/det Sehingga :

P = 797,57452759 ft.lbf/det x

det . / 550

1 lbf ft

hp

= 1,45013550 hp Efisiensi 80 % P =

8 , 0

1,45013550 hp

= 1,81266938 hp Daya yang digunakan 2 hp g). Jaket Pemanas

Diameter dalam jacket,Dij = Dt

= 48,07093975 in + 2 x 1,5 + 2 T

= 51,07093975 in Tinggi jaket = tinggi silinder = 51,07093975

d =

_[

₍

(

₎₍

₎

_]

_{( )(}

)(

)

₎

0,125 (10 )

6 20,2996120 6

, 0 85 , 0 750

, 13

in 2 / 5 51,0709397 psia

6 20,2996120

tahun tahun

in psia

psia 

 

  + −

= 1,29439794 in

Diameter luar jacket, Doj = 2 x tebal jaket + Dij

= 2 x 1,5 + 51,07093975 in

= 54,07093975 in

5. Sentrifius (F-310)

Fungsi :Untuk mendapatkan gliserol menuju ke tangki gliserol (F-320)

Jenis : tubular bowl centrifuge

(57)

Jumlah : 1 unit

C (348 K)

Tabel LC.6 Komposisi umpan masuk sentrifusi

Komponen F(kg/jam) Berat,xi % ρ (kg/m3) Q (m3/jam) RBDPs 54,63849736 0,03618614 916,5 0,05961647 Dietanolamida 1315,68147523 0,87135336 990 1,32897119 Dietanolamin 20,63212721 0,01366431 1092,5 0,01888524 Gliserol 114,46039158 0,07580516 1254,95 0,09120713 N,Metoksida 4,51623747 0,00299103 1100 0,00410567

Total 1509,92872885 1 - 1,50278571

∑ F = 1509,92872885kg/jam

∑Q = 1,50278571m3

∑ ρ =

/jam = 0,41744047 L/s

       

∑

Q F

= _

  

 

jam / m 1,50278571

kg/jam 885 1509,92872

3

= 1.004,75318812 kg/m3

water sampel

densitas Sg =densitas sampel

(laboratorium Operasi Teknik kimia,2010)

water campuran

densitas

Sg campuran

densitas

=

kg/m 1

kg/m 8812 1.004,7531

3

=

= 1.004,75318812 kg/m3

Perhitungan,

Daya Sentrifusi (P) = 5,984 (10-10) Sg Q (N. rp)2

Dimana,

(Perry dan Green. 1999)

(58)

Q = laju alir volumetrik campuran (m3 N = laju putar rotor (rpm)

/jam)

rp

Dengan,

= radius bucket (m)

Diamater Bucket = 30 in Radius Bucket (rp

Laju putaran (N) = 1.200 rpm ) = 15 in (0,3819 m)

Maka,

P = (5,984) (10-10) (1.004,75318812) (1,50278571) [(1.200) (0,3819)] = 0,18976226 hp

2

Maka dipilih sentrifusi dengan daya ¼ hp.

6. Tangki Ekstraksi (H-330)

Fungsi : Tempat pemurnian dietanolamida

Bentuk : Silinder tegak berpengaduk flat six blade turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan : Carbon steel, SA-285 Grade. C

Jumlah : 1 unit

C (348 K)

Tabel LC.3 Komposisi umpan masuk ke Tangki Ekstraksi (H-330)

(59)

Dietanolamida 1315,68147523 0,38062094 990,00 1,32897119 Dietanolamin 20,63212721 0,00596878 1092,50 0,01888524 Dietil eter 2055,47995889 0,59464143 713,40 2,88124469 Gliserol 5,72301958 0,00165564 1254,95 0,00456036 N.Metoksida 4,51623747 0,00130653 1100,00 0,00410567

Total 3456,67131574 1 - 4,29738362

∑ F = 3456,67131574kg/jam

∑Q = 4,29738362m3

= 804,36647627 kg/m3

kg/m

= (0,01580668x1,6786 cP) + (0,00130653x0.71cP) + (0,00596878x351)

dietileter

+ (0,38062094 x311,6 cP) + (0,00165564 x 0,55) + (0,59464143x0,214 ) = 3,70745208 cP x Desain tangki,

a). Volume tangki (VT

(60)

=

 Volume tangki (V

3

)

Tinggi head : Diameter (Dt) = 1 : 4  Volume 2 head ellipsoidal (Vh

(61)

 Jari – jari tangki (R)

R = Dt 2 1

= 2 1

(1,57964444 m)

= 0,78982222 m x m

in 1

73 , 39

= 31,09530077 in  Tinggi silinder (Hs),

Hs

3 4 = Dt

=

3 4

( 1,57964444 m)

= 2,10619258 m x m

in 1

73 , 39

= 82,92080205 in

 Tinggi head ellipsoidal (Hh ₄ 1 ) = D

=

t

4 1

(1,57964444 m)

= 0,39491111 m x m

in 1

73 , 39

= 15,54765038 in

 Tinggi tangki (HT

H

)

T = HS + H

= (2,10619258 + 0,39491111) m

h

= 2,50110369 m = 98,46845244 in  Tinggi cairan (Hc

H

),

C

T T C

V H V .

(62)

=

m 5,15686034

m 2,50110369 x

m 4,29738362

3 3

= 2,08425308 m x m

in 1

73 , 39

= 82,05704370 in c). Tekanan desain (Pdesain

P

)

o

P

= 14,696 psia = 1 atm

=

   

     

 

2 3 9,8

27 804,366476

s m m

kg

(2,08425308 m) = 16.429,73238288 Pa

= 17,07893028 psia

= (14,696 + 2,38293028) Psia

= (1 + 0,2) (17,07893028 psia) = 20,49471634 psia

d =

P SE

PR 6 , 0

Dimana :

(63)

d =

_[

₍

(

₎₍

₎

_]

_{( )(}

)(

)

₎

0,125 (10 )

Data-data perencanaan ukuran pengaduk, (Geankoplis,2003) Jenis pengaduk = Flat six – blade turbine Jumlah buffle (R) = 4

Dimana:

Hc = tinggi cairan dalam tangki (ft) Da = diameter pengaduk (ft)