LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produk : 6733 ton/tahun Basis Perhitungan : 1 jam operasi

: 6733 x : 4500 kg/jam

Kemurnian produk : 98,91 %

Satuan Operasi : kg/jam

Waktu kerja per tahun : 330 hari

LA.1 Penentuan Komposisi Bahan Baku LA.1.1 Komposisi Kotoran Ayam

Dengan melakukan perhitungan mundur sehingga didapat kapasitas bahan baku : 4500 kg/jam. Rumus molekul dan berat molekul komponen yang terlibat serta komposisi kandungan utama kotoran ayam dapat dilihat pada Tabel LA.1 dan LA.2.

Tabel LA.1 Kandungan Kimia Dalam Kotoran Ayam

Unsur Kandungan (%) Karbon 47,200 Hidrogen 6,500 Nitrogen 6,700 Oksigen 20,250 Sulfur 0,003 Air 5,247 Abu 14,100 Total 100,000 (Sumber : Perry, 1997)

(2)

Tabel LA.2 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen

Komponen Berat Molekul

Karbon 12 Hidrogen 1 Nitrogen 28 Oksigen 16 Sulfur 32 Abu 852,29 Air 18 NaHCO3 84,009 Bakteri 846 CH4 16 CO2 44 H2S 34 C6H12O6 180 Sumber : Wikipedia, 2014

Pada perhitungan neraca massa total berlaku hukum konservasi (Reklaitis, 1983). Untuk sistem tanpa reaksi

Neraca massa total :

Neraca massa komponen : Untuk sistem dengan reaksi :

LA.2 Perhitungan Neraca Massa LA.2.1 Tangki Netralisasi (TK-101)

Digunakan sebagai tempat menetralkan pH limbah kotoran ayam sebelum memasuki reaktor fermentasi setelah ditambahkan NaHCO3(s) sebanyak 25% dari

bahan baku. Pada tangki ini juga ditambahkan nutrisi bakteri sebanyak 1% dari bahan baku, Sedangkan kebutuhan air proses yang di masukkan kedalam tangki netralisasi sebanyak 2:1 dengan berat bahan baku.

(3)

Bakteri NaHCO3

2 3

Kotoran Ayam

Kandungan Kotoran Ayam NaHCO3 Bakteri H2S C6H12O6 5 4 Air 1

Neraca Massa Total : F1 + F2 + F3 + F4 = F5 Neraca massa komponen:

 Karbon : F1 Karbon = F1 Karbon = 2124,000 kg/jam  Hidrogen : F1 Hidrogen = F1 Hidrogen = 292,500 kg/jam  Nitrogen : F1 Nitrogen = F5 Nitrogen = 301,500 kg/jam  Oksigen : F1 Oksigen = F1 Oksigen = 911,250 kg/jam  Sulfur : F1 Sulfur = F1 Sulfur = 0,135 kg/jam  Air : F1 Air + F4 Air = F5 Air = 9236,115 kg/jam  Abu : F1 Abu = F5 Abu = 634,500 kg/jam  NaHCO3 : F2 NaHCO3 = F5 NaHCO3 = 11,250 kg/jam  Bakteri : F3 Bakteri = F5 Bakteri = 45,000 kg/jam  C6H12O6 : F5 C6H12O6 = F5 C6H12O6 = 3318,979 kg/jam  H2S : F5 H2S = F6 H2S = 8,906 kg/jam

Neraca massa total: F1 + F2 + F3 + F4 = F5

(4500,000 + 11,250 + 45,000 + 9000) kg/jam = 13556,250 kg/jam F5 = 13556,250 kg/jam

(4)

Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Tangki Netralisasi (TK-101)

Komponen Masuk

(kg/jam)

Keluar (kg/jam) Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4 Alur 5

Karbon 2124,000 - - - - Hidrogen 292,500 - - - - Nitrogen 301,500 - - - 301,500 Oksigen 911,250 - - - - Sulfur 0,135 - - - - Air 236,115 - - 9000,000 9236,115 Abu 634,500 - - - 634,500 NaHCO3 - 11,250 - - 11,250 Bakteri - - 45,000 - 45,000 C6H12O6 - - - - 3318,979 H2S - - - - 8,906 sub total 4500,000 11,250 45,000 9000,000 13556,250 Total 13556,250 13556,250 LA.2.2 Fermentor (R-101)

Digunakan sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi pembentukan biogas.

C6H12O6 N2 H2S Abu NaHCO3 Bakteri H2O 6 N2 H2S CH4 CO2 C6H12O6 N2 Abu NaHCO3 Bakteri H2O 10 5

Reaksi yang terjadi saat proses fermentasi : C6H12O6(s) ↔ 3CH4(g) + 3CO2(g)

Neraca Massa Total : F5 + F6 = F12

Neraca massa komponen: Alur 5

(5)

 C6H12O6 = F5 C6H12O6 = 3318,979 kg/jam

 N2 = F5 N2 = 301,500 kg/jam

 H2S = F5 H2S = 8,906 kg/jam

 Abu = F5 Abu = 634,500 kg/jam

 NaHCO3 = F5NaHCO3 = 11,250 kg/jam  Bakteri = F5 Bakteri = 45,000 kg/jam  H2O = F5 H2O = 9236,115 kg/jam Alur 6  N2 = F6 N2 = 9,045 kg/jam  H2S = F6 H2S = 8,906 kg/jam  CH4 = F6 CH4 = 840,808 kg/jam  CO2 = F6 CO2 = 2312,222 kg/jam Alur 11  C6H12O6 = F11 C6H12O6 = 165,949 kg/jam  N2 = F11 N2 = 292,455 kg/jam

 Abu = F11 Abu = 634,500 kg/jam

 NaHCO3 = F11NaHCO3 = 11,250 kg/jam  Bakteri = F11 Bakteri = 45,000 kg/jam  H2O = F11 H2O = 9236,115 kg/jam

Tabel LA. 4 Neraca Massa Fermentor (R-101)

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 5 Alur 6 Alur 11

C6H12O6 3318,979 - 165,949 N2 301,500 9,045 292,455 H2S 8,906 8,906 - Abu 634,500 - 634,500 NaHCO3 11,250 - 11,250 Bakteri 45,000 - 45,000 CH4 - 840,808 - CO2 - 2312,222 - H2O 9236,115 - 9236,115 Subtotal 13556,250 3170,981 10385,269 Total 13556,250 13556,250

(6)

LA.2.3 Pada Kolom Absorpsi (AB-101)

Digunakan untuk menyerap CO2 (g) yang terkandung di dalam biogas.

8 CH4 CO2 N2 H2S 9 H_CO2O 2 H2S 6 7 CH4 CO2 N2 H2S Absorpsi H2O Kondisi operasi : Temperatur, T = 55 oC = 328 K

Tekanan, P = 1 bar = 1,085616 atm

V1 = 3170,981 kg

y1 = fraksi CO2 dalam gas y1 = kg CO2 / Total kg gas = 2312,222/3170,981 = 0,729 V’ = 3170,981 x (1-0,7292) = 858,759 kg CO2 terabsorpsi 99% V2 = 858,759 kg + (1% x 2312,222) = 881,881 kg y2 = 1 2312,222 = 0,026

(7)

X2 = 2 1 2 x x  X2 = 0 Pada T = 55oC , PT = 1 bar

Harga p (vapor Pressure ) ditentukan dengan persamaan Antoinne : lnP = C T B -A

 ………(from JM. Smith, page 198)

Senyawa A B C CO2 15,3768 1956,25 -2,1117 Didapat harga p Ln P = (-2,1117) 273) (55 1956,25 -15,3768   P = 2,207 bar y* = mx………( pers 8.2 Treybal) m = PT P = 1 2,207 = 2,207 x1 max = y1/m = 0,7292/2,207 = 0,330 L 2 1 2 V y₁ 1 y₁ L 1 1 1 V y₂ 1 y₂ Lmin 0 1 0 858, 59 0, 292 1 0, 292 L min 0,330 1 0,330 858, 59 0,02 1 0,02 2312,222 L _min 0,494 23,122 L’min = 4637,868 kg L’ = 1,5 L’min = 1,5 x 4637,868 kg = 6956,802 kg CO2 masuk = L _1-1 1 2312,222 95 ,802 1 1 1 X1 = 0,249 L1 _1-L 1 1-0,249 9263,385 kg

(8)

L1 merupakan jumlah air dan CO2 yang terserap. Sehingga jumlah air yang

diperlukan adalah:

Jumlah air, L2 = L1 – CO2 terserap

= 9263,385 – (99 % x 2312,222) = 6974,285 kg

Neraca Massa Total : F6 + F7 = F8 + F9

Neraca massa komponen: Alur 6  CH4 = F6 CH4 = 840,808 kg/jam  CO2 = F6 CO2 = 2312,222 kg/jam  N2 = F6 N2 = 9,045 kg/jam  H2S = F6 H2S = 8,906 kg/jam Alur 7  H2O = F7 H2O = 6974,285 kg/jam Alur 8  CH4 = F8 CH4 = 840,808 kg/jam  CO2 = F8 CO2 = 0,231 kg/jam  N2 = F8 N2 = 9,045 kg/jam  H2S = F8 H2S = 0,001 kg/jam Alur 9  CO2 = F9 CO2 = 2311,991 kg/jam  H2S = F9 H2S = 8,905 kg/jam  H2O = F9 H2O = 6974,285 kg/jam

Tabel LA.5 Neraca Massa Kolom Absorpsi (AB-101)

Komponen Masuk Keluar

Alur 6 Alur 7 Alur 8 Alur 9

CH4 840,808 - 840,808 -

CO2 2312,222 - 0,231 2311,991

N2 9,045 - 9,045 -

H2S 8,906 - 0,001 8,905

(9)

Subtotal 3170,981048 6974,285 850,085 9295,181

Total 10145,266 10145,266

A.2.4 Filter Press (FP-101)

Digunakan untuk memisahkan ampas padat dan cair dari fermentasi. Adapun komposisi hasil sampingan yang dijadikan pupuk cair adalah 98% dan sisanya pupuk padat.

Neraca Massa Total : F11 = F12 + F13

Neraca massa komponen: Alur 10

 C6H12O6 = F11C6H12O6 = 165,949 kg/jam

 N2 = F11 N2 = 292,455 kg/jam

 Abu = F11 Abu = 634,500 kg/jam

 NaHCO3 = F11NaHCO3 = 11,250 kg/jam  Bakteri = F11 Bakteri = 45,000 kg/jam  H2O = F11 H2O = 9236,115 kg/jam Alur 12  H2O = F12 H2O = 9051,393 kg/jam Alur 13  C6H12O6 = F13 C6H12O6 = 165,949 kg/jam  N2 = F13 N2 = 292,455 kg/jam

 Abu = F13 Abu = 634,500 kg/jam

 NaHCO3 = F13NaHCO3 = 11,250 kg/jam  Bakteri = F13 Bakteri = 45,000 kg/jam

FP-101 C6H12O6 N2 Abu NaHCO3 Bakteri H2O 12 13 H2O C6H12O6 N2 Abu NaHCO3 Bakteri H2O 11

(10)

 H2O = F13 H2O = 184,722 kg/jam

Neraca massa total: F11 = F12 + F13

10385,269kg/jam = (1333,876 + 9051,393 ) kg/jam F13 = 10385,269 kg/jam

Tabel LA.6 Neraca Massa Filter Press (FP-101)

Komponen Masuk Keluar

Alur 10 Alur 11 Alur 12

C6H12O6 165,949 - 165,949 N2 292,455 - 292,455 Abu 634,500 - 634,500 NaHCO3 11,250 - 11,250 Bakteri 45,000 - 45,000 H2O 9236,115 9051,393 184,722 Sub total 10385,269 9051,393 1333,876 Total 10385,269 10385,269

(11)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Kapasitas Produk : 6733 ton/tahun Basis Perhitungan : 1 jam operasi Satuan Operasi : kkal/jam Waktu kerja per tahun : 330 hari Suhu referensi : 25oC (298oK)

Perhitungan neraca panas menggunakan data dan rumus sebagai berikut:

1. Rumus untuk perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar

………... (Smith, 1975) Dan untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa, persamaan yang digunakan adalah :

…… (Reklaitis, 1983)

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :



    2 1 2 1 ) ( T T out T T out r T N CpdT N CpdT H r dt dQ _{...(Reklaitis,1983)}

2. Data untuk perhitungan kapasitas panas

Tabel LB.1 Menunjukkan nilai kapasitas panas (Cp) untuk komponen berikut. Tabel LB.1 Data Karakteristik Zat

Komponen

Berat Molekul

Cp (kKal/kmol)

Padat Cair Gas

C6H12O6 180,000 0,224 - - Abu 852,290 0,321 - - CO2 44,000 - 19,050 0,206 H2O 18,000 - 1,000 0,451 N2 28,000 0,224 - 0,243 CH4 16,000 - - 5,340 H2S 34,000 - - 7,200 NaHCO3 84,009 84,9 - - (Perry, 1997)

(12)

LB.1 Reaktor Fermentasi (R-101) C6H12O6 N2 H2S Abu NaHCO3 Bakteri H2O T = 300_C 6 N2 H2S CH4 CO2 T= 550_C C6H12O6 N2 Abu NaHCO3 Bakteri H2O T= 550_C 11 5

Reaksi yang terjadi : C

6H12O6 3CH4 + 3CO2

Persamaan energi :

Panas masuk = panas keluar + Akumulasi Asumsi akumulasi = 0

Sehingga neraca akan menjadi : Panas masuk = panas keluar Panas masuk = ………..… (1) R-101 T=55o_C steam T = 110oC Kondensat T = 110oC

(13)

Tabel LB. 2 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Reaktor Fermentasi dengan menggunakan persamaan (1) ALur Komponen Laju Massa (kkal/jam) N (kmol) ∫Cp dT (kkal/ kmol) Q = n∫Cp dT (kkal) 5 C6H12O6 3318,979 18,439 1,120 20,651 N2 301,500 10,768 1,120 12,060 H2S 8,905 0,262 36,000 9,430 Abu 634,500 0,744 1,605 1,195 NaHCO3 11,250 0,134 424,500 56,847 H2O 9236,115 513,118 5,000 2565,588 ΔH in 2665,770 Panas keluar = ...……….. (2)

Tabel LB. 3 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Fermentasi dengan menggunakan persamaan (2).

Alur Komponen Laju Massa (kg/jam) N (kmol) ∫Cp dT (kkal/ kmol) Q = n∫Cp Dt (kkal) 6 N2 9,045 0,323 3,645 1,177 H2S 8,906 0,262 108,000 28,289 CH4 840,808 52,551 80,100 4209,295 CO2 2312,222 52,551 3,083 161,987 11 C6H12O6 165,949 0,922 3,360 3,098 N2 292,455 10,445 3,360 35,095 Abu 634,500 0,744 1,605 1,195 NaHCO3 11,250 0,134 1273,500 170,540 H2O 9236,115 513,118 15,000 7696,763 ΔH out 12307,438

Reaktor menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 110oC dan tekanan 1 atm, kemudian keluar sebagai pada suhu 55oC dan tekanan 1 atm.

ΔH

(14)

Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah :

=

= 31942,876 kg/jam

Tabel LB.4 Neraca Energi Reaktor Fermentasi Komponen Masuk (kg/jam) Keluar

(kg/jam) Umpan 2665,771 Produk 12307,439 Steam 9641,668 Total 12307,439 12307,439 LB.2 Absorbsi (AB – 101 ) 8 CH4 CO2 N2 H2S 9 H2O CO2 H2S T = 30 0_C 6 7 CH4 CO2 N2 H2S T = 30 0_C Absorpsi H2O Panas masuk = NCH4 CpdT NCO2 CpdT 313,00 298,15 313,00 298,15 N CpdT 313,00 298,15 313,00 303,00 ... (3)

Tabel LB. 7 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Kolom Absorbsi dengan menggunakan persamaan (3).

(15)

Tabel LB.5 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Kolom Arbsobsi Alur Komponen Laju Massa

(kg/jam) N (kmol) ∫Cp dT (kkal/ kmol) ƸH= n∫Cp dT (kkal) 6 CH4 840,808 52,551 616,950 32421,032 CO2 2312,222 44,000 565,950 24901,800 N2 9,045 0,323 562,200 181,611 H2S 8,906 0,262 412,200 107,972 7 H2O 6974,285 387,460 357,300 138439,556 ΔH in 196051,970 Panas keluar = 303,00 303,00 303,00 303,00 303,00 … ………..(4)

Tabel LB.6 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Kolom Arbsobsi dengan menggunakan persamaan (4). Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Kolom Arbsobsi.

Tabel LB.6 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Kolom Arbsobsi Alur Komponen Laju Massa

(kg/jam) N (kmol/jam) ∫Cp dT (kkal/ kmol) ƸH= n∫Cp dT (kkal) 8 CO2 0,231 0,005 1131,900 5,948 H2S 0,001 0,00003 824,400 0,022 H2O 6974,285 387,460 856,200 331743,486 9 CH4 840,808 52,551 1233,900 64842,064 CO2 2311,991 52,545 1131,900 59475,965 N2 9,045 0,323 1124,400 363,221 H2S 8,905 0, 262 824,400 215,921 ΔH out 456646,627

Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Qc) adalah :

dQ/dT = Qc = Qout – Qin

= (196051,970 – 456646,627) kkal = 260594,657 kkal/jam

Sehingga, jumlah air proses yang diperlukan adalah :

= = 474,697 kg/jam

(16)

Tabel LB.7 Neraca Energi Kolom Arbsobsi Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Umpan 196051,970 Produk 456646,627 Steam 260594,657 Total 456646,627 456646,627

(17)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

C.1 Gudang Kotoran Ayam (G-101)

Fungsi : Tempat penyimpanan kotoran ayam Bentuk : Segi empat beraturan

Bahan konstruksi : Beton Kondisi penyimpanan :

Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm

Kebutuhan perancangan = 1 hari

Densitas kotoran ayam, ρ = 1034,4626 kg/m3

Laju alir massa = 108000 kg/hari Laju alir volumetrik = kg

1034,4 3 kg/m3

= 104,402 m3/hari = 104 m3/hari Perhitungan ukuran bangunan:

Faktor kelonggaran = 20% (Perry dan Green, 1999)

Volume gudang = (1+0,2) x 104,402 m3/hari = 125,282 m3 = 125 m3 Volume kotoran ayam, V1 =

kg hari 1 hari

1034,4 2 kg/m3

= 104,402 m3 = 104 m3 Panjang gudang (p) = 2 x lebar gudang(l), maka p = 2l Tinggi gudang (t) = ½ x lebar gudang (l) maka t = ½ l Maka : Volume gudang (V) = p x l x t 125,282 m3 = 2l x l x ½ l l = 5,004 m = 5 m Dengan demikian : Panjang gudang (p) = 10,001 m = 10 m Tinggi gudang (t) = 2,502 m = 2,5 m Lebar gudang (l) = 5,004 m = 5 m

(18)

C.2 Conveyor (C-101)

Fungsi : Mengangkut kotoran ayam dari gudang ke bulk Elevator yang

selanjutnya masuk kedalam tangki netralisasi Jenis : Flatt on continuous flow

Bahan kontruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

- Tekanan = 1 atm - Temperatur = 300C

- Laju alir massa = 4500 kg/jam = 1,25 kg/s

Untuk conveyor kapasitas < 5 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor = 25 ft = 7,62 m = 8 m

- Ukuran conveyor = (6 x 4 x 4¼) in

- Jarak antar conveyor = 12 in = 0,305 m = 0,5 m - Kecepatan conveyor = 225 ft/mnt = 1,143 m/s = 1,2 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm

- Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm = 18 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):

P = 0,07 m0,63 Z (Peters et.al., 2004) dimana:

P = daya (hp)

m = laju alir massa (kg/s) Z = tinggi elevator (m) Maka :

P = 0,07 x 1,250,63 x 7,62 m = 0,61 HP

Maka dipilih conveyor dengan daya = 1 HP

C.3 Bulk Elevator (BE-101)

Fungsi : Untuk mengangkut kotoran ayam dari conveyer ke tangki netralisasi. Jumlah : 1 buah

(19)

Bahan konstruksi : Besi

Laju bahan yang diangkut : 4500 kg/jam Faktor keamanan : 20%

Kapasitas = feed x (1 + factor keamanan) = 4500 kg/jam ( 1+ 0,2)

= 5400 kg/jam

Dari table 21.8 Perry 1997, karena kapasitas lebih besar 14 ton/jam, maka bucket elevator dipilih dengan spesifikasi :

• Ukuran bucket ( 4 4 ½) in • Jarak tiap bucket 12 in

• Elevator center 25 ft • Kecepatan putar 43 rpm • Kecepatan bucket = 225 ft/menit • Daya head shaft 1 Hp

• Diameter tail shaft 1 11/1 in • Diameter head shaft 1 15/1 in • Pully tail 14 in

• Pully tail 20 in • Lebar head in • Effesiensi motor 80 • Daya tambahan 0,02 Hp/ft

Daya P = (Elevator center x daya tambahan) + daya head shaft (Perry, 1997)

= 25 x (0,02) + 1 = 1 Hp

C.4 Tangki Penyimpanan Bakteri (TK-101)

Fungsi : Untuk menyimpan bakteri fermentasi sebelum ditransfer ke tangki netralisasi

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, tipe 304

(20)

Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Kebutuhan perancangan = 30 hari Laju alir massa = 1080 kg/hari

Densitas = 2532 kg/m3

Laju alir volumetrik, Q = kg/hari

2352 kg/m3

= 0,427 m3/hari = 0,5 m3/hari Faktor kelonggaran = 20 %

Ukuran tangki :

Volume bahan = 30 hari x 0,427 m3/hari

= 12,796 m3 = 13 m3

Volume tangki = (1 + 0,2) x 12,796 m3

= 15,355 m3 = 16 m3

Direncanakan perbandingan tinggi silinder tangki dengan diameter tangki, Hs : Dt = 3 : 2. V 1 4 D 2_H m3 1 4 D 2 3 2 D m33 8 D 3 Dt = 2,354 m = 2,5 m Hs 3 2 2,354m = 3,531 m = 4 m

Tinggi bakteri dalam tangki volume bahan

volume tangki tinggi silinder = m

3

m3 3,531 m = 2,942 m = 3 m Tekanan desain:

Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bakteri dalan tangki = 2352 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,942 m = 73007,420 Pa

(21)

= 73,007 kPa

Tekanan desain, Pdesain = (1 + 0,2) x (73,007 kPa) = 209,199 kPa

= 2,065 atm = 30,342 Psia Tebal dinding tangki :

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data:

- Allowble working stress (S) = 18.750 Psia - Effesiensi sambungan (E) = 0,8

- Faktor korosi 1/8 in ………..(Timmerhaus, 1980) - Umur alat = 10 tahun

Tebal dinding silinder tangki: t PD

2 SE 1,2 P CA

t = _{2 18. 50 Psia 0,8 - (1,2 31, 21 Psia)} Psia 22,89 12 1₈in 10 tahun t = 1,528 in

tebal standar yang digunakan adalah 2 in.

C.5 Screw Conveyor I (SC-101)

Fungsi : Mengangkut bakteri dari gudang yang selanjutnya masuk kedalam tangki netralisasi

Jenis : Flatt on continuous flow Bahan kontruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi:

Untuk screw conveyor kapasitas < 5 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999):

(22)

- Ukuran screw conveyor = (6 x 4 x 4¼) in - Jarak antar screw conveyor = 12 in = 0,305 m

- Kecepatan screw conveyor = 225 ft/mnt = 1,143 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm

- Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):

P = 0,07m0,63 Z (Peters et.al., 2004) dimana:

P = daya (hp)

m = laju alir massa (kg/s) Z = tinggi elevator (m) Maka :

P = 0,07 x 0,0170,63 x 7,62 m = 0,040 HP

Maka dipilih conveyor dengan daya = 0,25 HP

C.6 Tangki Penyimpanan NaHCO3 (TK-102)

Fungsi : Untuk menyimpan NaHCO3 sebelum ditransfer ke

tangki Netralisasi

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, tipe 304

Kondisi penyimpanan :

Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Kebutuhan perancangan = 30 hari Laju alir massa = 270 kg/hari

Densitas = 2200 kg/m3

Laju alir volumetrik, Q = kg/hari_{2200 kg/m}₃ = 0,123 m3/hari Faktor kelonggaran = 20 %

Ukuran tangki :

(23)

= 3,682 m3/30hari = 4 m3 Volume tangki = (1 + 0,2) x 3,682 m3

= 4,418 m3 = 4,5 m3

Direncanakan perbandingan tinggi silinder tangki dengan diameter tangki, Hs : Dt = 3 : 2. V 1 4 D 2_H m3 1 4 D 2 3 2 D m33 8 D 3 Dt = 1,554 m = 1,6 m Hs 3 2 1,554 m = 2,331 m = 2,5 m Tinggi NaHCO3 dalam tangki

volume bahan

volume tangki tinggi silinder = m_m₃3 2,331 m

= 1,942 m = 2 m Tekanan desain:

Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bakteri dalan tangki = 2200 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,942 m = 41878,038 Pa

= 41,878 kPa

Tekanan desain, Pdesain = (1 + 0,2) x (41,878 kPa) = 171,844kPa

(24)

2 SE 1,2 P CA

t = _{2 18. 50 Psia 0,8 - (1,2 23, 5 Psia)} Psia 22,89 12 1

8in 10 tahun

t = 1,478 in

tebal standar yang digunakan adalah 2 in.

C.7 Screw Conveyor II (SC-102)

Fungsi : Mengangkut NaHCO3 dari gudang yang selanjutnya masuk

kedalam tangki netralisasi

Jenis : Flatt on continuous flow Bahan kontruksi : Carbon Steel

Untuk belt conveyor kapasitas < 5 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999):

- Tinggi conveyor = 25 ft = 7,62 m - Ukuran conveyor = (6 x 4 x 4¼) in - Jarak antar conveyor = 12 in = 0,305 m

- Kecepatan conveyor = 225 ft/mnt = 1,143 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm

- Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):

P = 0,07m0,63 Z (Peters et.al., 2004) dimana:

P = daya (hp)

(25)

Z = tinggi elevator (m) Maka :

P = 0,07 x 0,00420,63 x 7,62 m = 0,017 HP

Maka dipilih conveyor dengan daya = 0,25 HP

C.8 Tangki Netralisasi (TK-103)

Fungsi : Tempat melarutkan bakteri dan NaHCO3 dalam kotoran ayam. Tipe : Tangki berpengaduk

Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Commercial steel

Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Laju alir massa = 13556,250 kg/jam Densitas campuran = 1017,521 kg/m3 Viskositas, μ = 0,824 cP = 0,000824 Laju alir volumetrik, Q = kg/jam

101 ,521 kg/m3 = 13,323 m3/hari Faktor kelonggaran = 20 %

Kebutuhan perancangan = 1 jam Ukuran tangki :

Volume bahan = 1 x 13,323 m3/jam

= 13,323 m3 = 13,5 m3 Volume tangki = (1 + 0,2) x 13,323 m3

= 15,987 m3 = 16 m3

Direncanakan perbandingan tinggi silinder tangki dengan diameter tangki, Hs : Dt = 3 : 2. Vs 1 4 D 2_H Vs 1 4 D 2 3 2 D

(26)

Vs 3 8 D

3

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio 1 : 1, sehingga: Volume tutup (Vh) ellipsoidal /4 Dt2 x Hh

/4 Dt2 x 1/6 Dt /24 Dt3 Vt = Vs + Vh Vt 3/8 Dt3 /24 Dt3 Vt 10 /24 Dt3 Dt = 4,941 m = 5 m Tinggi silinder (Hs) = 3/2 Dt = 7,411 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 Dt = 0,823 m

Tinggi tangki (HT) = Hs + Hh = 7,411 m + 0,823 m = 8,234 m Tinggi bahan dalam tangki volume bahan

volume tangki tinggi tangki = m_m3₃ 8,234 m

= 6,176 m = 6,5 m Tekanan desain:

Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bahan dalam tangki = 1017,521 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 6,176 m

= 61581,552 Pa = 61,582 kPa

(27)

2 SE 1,2 P CA

t = _{2 18. 50 Psia 0,8 - (1,2 23,315 Psia)} Psia 22,89 12 1

8in 10 tahun

t = 1,510 in

Tebal standar yang digunakan adalah 1,5 in. Perancangan sistem pengaduk:

Jenis : flat 6 blade turbin impeller

Baffle : 4 buah

Kecepatan putaran (N) : 0,5 rps (Geankoplis, 1997) Efisiensi motor : 80%

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut: (Mc Cabe, 1994) Da : Dt = 1 : 3 J : Dt = 1 : 12 W : Da = 1 : 5 L : Da = 1 : 4 E : Da = 1 : 1 Jadi:

 Diameter impeller (Da) = 1/3 Dt = 1,647 m = 2 m  Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 0,412 m = 0,5 m

 Lebar daun impeller = 1/5 Da = 0,329 m = 0,5 m  Panjang daun impeller = ¼ Da = 0,412 m = 0,5 m

 Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 1,647 m = 2 m Daya untuk pengaduk:

Bilangan Reynold (NRe) N Da 2_ρ

μ

= = 1674502,897

Dari gambar 3.4-5 (Geankoplis, 1997) diperoleh Np = 3 P Np ρ N3

x Da5 (Mc Cabe, 1994)

(28)

= 4621,935 watt = 6,198 HP

Efisiensi motor : 80%

Daya motor = 6,198 HP/80 % = 4,958 HP Maka digunakan daya 5 HP.

C.9 Pompa Fermentor (P-101)

Fungsi : Memompa bahan dari Tangki Netralisasi (TK-103) menuju fermentor

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

Kondisi operasi:

Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Laju alir massa = 13556,250 kg/jam = 8,302 lbm/s Densitas = 1017,521 kg/m3 = 63,522 lbm/ft3 Viskositas, μ = 0,824 cP = 0,001 lbm/ft.s Laju alir volumetrik, Q = lbm/s

3,522 lbm/ft

= 0,131 ft3/s Faktor kelonggaran = 20 % Perencanaan diameter pipa pompa: Untuk aliran turbulen (Nre >2100),

De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13 (Walas, 1988) Untuk aliran laminar,

De = 3,0 × Q0,36 × μ0,18 (Walas, 1988) dengan :

D = diameter optimum (in) ρ densitas (lbm/ft3

) Q = laju volumetrik (ft3/s) μ viskositas (cP

(29)

Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 x 0,1310,45 x 63,5220,13 = 2,678 in

Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 3 1/2 in

Schedule number : 40 s

Diameter Dalam (ID) : 3,548 in = 0,296 ft Diameter Luar (OD) : 4 in = 0,333 ft

Inside sectional area : 0,069 ft2

Kecepatan linear, v = Q/A

= 0,131 ft3/s / 0,069 ft2 = 1,902 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = ρ v ID

μ

= 3,522 1,902 0,29

0,001

= 64526,442 (turbulen)

Untuk pipa commercial steel dengan D = 3,5 in, (fig 2.10-3 Geankoplis,1997) diperoleh harga ε 4, 10-5

; pada NRe = 64526,442 dan ε/D 1,314 x10 -5. Kekerasan Relatif =

ID =

= 1,296 x 10 -5

Dari (fig 2.10-3 geankoplis, 1983) diperoleh f = 0,012

Kehilangan karena gesekan (friction loss): 1 sharp edge entrance (hi) = 0,55 = 0,55 = 4,760 ft 3 elbow 900C (hf) = n . kf. = 8,870 ft 1 check valve (hf) = n . kf. = 2,957 ft

(30)

Pipa lurus 30 ft (Ft) = 30 ft

1 sharp edge exit (he) = = 19,025 ft Total friction loss (Σf)

Total friction loss (Σf) = L1 + L2 + L3 + L4+ L5

= 4,760 ft + 8,870 ft + 2,957 ft + 30ft + 19,025 ft = 65,612 ft Faktor gesekan, 0,150 Efisiensi pompa, η = 80 % Wf = 33,769 ft.lbf/lbm Daya pompa : = 0,510 hp = 0,5 hp C.10 Fermentor (R-101)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi kotoran ayam yang telah dicacah dengan bantuan bakteri.

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Commercial steel

Waktu tinggal : 6 hari

Kondisi pelarutan: - Temperatur : 900C - Tekanan : 1,14 atm Laju alir massa = 13556,25 kg/hari

Densitas = 1214,403 kg/m3 Viskositas : 0,824 cP

Laju alir volumetrik = 11,163 kg/hari Kebutuhan perancangan = 6 hari Faktor keamanan = 20%

(31)

Perhitungan: a. Volume bahan, = = 1,324 m3 = 1,5 m3 Faktor kelonggaran 20 %

Volume tiap tangki,Vt = (1 + 0,2) x 1,324 m3

= 1,588 m3 = 2 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, Ds : Hs = 2 : 3 b. Diameter dan Tinggi Tangki

- Volume Shell tangki (Vs) :

Vs = Ds2Hs Asumsi : Ds : Hs = 2 : 3

Vs = Ds3

- Volume tutup tangki (Ve)

Ve = He Asumsi : Ds : He = 3 : 1 Ve = - Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve Vt = 1,588 = Dt = 1,012 m = 1 m Hs = 1,518 m = 1,5 m c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki

= 1,012 m = 3,319 in

Tinggi head, He = x Dt

= 0,337 m

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He

(32)

d. Tebal Shell tangki

t = + nC (Perry, 1997)

dimana :

t = tebal Shell (in) P = tekanan desain (psia)

D = diameter dalam tangki (in)

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304.

Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = 18.750 psi

- Effesiensi sambungan (E) = 0,8

- Faktor korosi 1/8 in ………..(Timmerhaus, 1980) N = umur tangki = 10 tahun

Volume bahan = 1,012 m3 Volume tangki = 1,588 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

x 1,855 m = 1,546 meter Tekanan Hidrosatatik : = ρ x g x h = 1214,403 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,546 m = 18395,302 kPa = 2,667 psia Faktor keamanan = 20 %

Maka, Pdesain = 1,2 x (16,753 psia + 2,667 psia) = 23,305 psia

Tebal shell tangki : t =

+ nC

t = + 10 tahun x 0,0125 in/tahun t = 1,253 in = 1,5 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,253 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

(Brownell,1959) e. Tebal tutup tangki

(33)

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk

Dt/Di 3, Baffel 4 ……….…………..….(Brown, 19 8) Dt = 10,239 m

Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas kotoran ayam = 0,824 Dimana:

Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller l = Lebar impeller

E = Tinggi pengaduk dari dasar J = Lebar baffle

W = Lebar daun pengaduk

Densitas campuran = 1214,403 kg/m3 Jadi:

 Diameter impeller (Da) = 1/3 Dt = 0,337 m = 0,5 m  Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 0,084 m = 0,1 m  Lebar daun impeller = 1/5 Da =0,067 m = 0,1 m  Panjang daun impeller = ¼ Da = 0,084 m = 0,1 m  Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 0,337 m = 0,5 m

Bilangan Reynold,

= = = 167613,357

> 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : P =

Berdasarkan fig 10,5c Walas(1990), untuk two blade paddle, four baffles (kurva 10) dan = 167613,357 maka diperoleh Np = 3

P = 3.(1)3.(0,337)5.( 1017,521) = 15,892 watt

= 0,021 Hp

Efisiensi motor penggerak = 80 %

(34)

Sehingga daya yang digunakan sebesar 0,05 Hp g. Menghitung pemanas

Jumlah steam ( ) = 18,088 kg/jam

Densitas air pemanas = 5,16 kg/m3 (Geankoplis, 2003) Laju alir air pemanas (Qs) = = 3,506 m3/jam

Diameter dalam jaket (d) = diameter dalam + (2 x tebal dinding) = (3,319) + 2 (1,253)

= 5,824 in = 0,148 m Tinggi jaket = tinggi reakor = 1,855 m = 2 m Asumsi tebal jaket = 5 in

Diameter luar jaket (D) = 15,824 in = 0,402 m = 0,5 m Luas yang dilalui air (A)

A = (D2- d2) = – 0,148) = 0,110 m2 Kecepatan air (v) V = = = 31,972 m/jam = 32 m/jam

Tebal dinding jaket (tj)

Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340 PHidrostatis ρ g h

= 5,16 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,855 m = 0,094 kPa = 0,014 psia

Pdesign = 1,2 x (0,014 psia + 16,7534 psia) = 20,120 psia

tj = + nC

tj = +10 tahun x 0,125 in/tahun tj = 1,261 in = 1,3 in

(35)

C.11 Blower I (B-101)

Fungsi : Mengalirkan biogas dari fermentor memasuki kolom absorbsi (AB-101). Jenis : Blower sentifugal

Bahan Kontruksi : Carbon steel Kondisi Operasi :

T = 300C

Laju alir Gas = 3170,981 kg/jam Laju gas, Q =

= 2,611 m3/jam

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, Effisiensi = 0,75

P = = = 0,009 Hp

Sehingga daya yang digunakan : 0,025 Hp

C.12 Absorbsi (AB-101)

Fungsi : mengikat CO2 yang terdapat pada biogas

Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah ellipsoidal Bahan : Plate steel SA-167,tipe 304

Jumlah : 1 unit Gambar :

(36)

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm - Temperatur = 30 oC - Gas Masuk

Laju alir massa= 10145,266 kg/jam

Komponen F (kg) N (kmol) ρ (kg/ m3) CH4 840,808 52,551 0,720 CO2 2312,222 44,000 1,980 N2 9,045 0,323 0,090 H2S 8,905 0,262 1,540 H2O 6974,285 3597,091 1.000 Densitas campuran = 232,054 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume bahan = kg/s 232,054 kg/m3 = 43,719 m 3 /hr Volume tangki (Vt) = 1,2 x 43,719 m3 = 52,463 m3

Digunakan 5 buah tangki absorber = 52,463 / 5 unit = 10,493 m

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V= D2H 10,493 m3 = D 2 D 10,493 m3 = D3 D = 2,073 m Maka: D = 2,073 m = 6,802 ft H = 3,110 m = 10,20 ft

Tebal dinding tangki

Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data:

(37)

- Allowble working stress (S) = 18.750 psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8

- Faktor korosi = 1/8 in (Timmerhaus, 1980)

- Tekanan hidrostatik, ph = 1 atm = 14,7 psi - Faktor keamanan tekanan = 20%

- Tekanan desain, P = 1,2 x (14,7 ) psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki:

t PD 2 SE 1,2 P CA t = 1 , 4 Psia ,802 ft 12 in/ft 2 18 50 psia 0,850 - (1,2 1 , 4 Psia) 1 8in 10 tahun t = 1,269 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

C.13 Bak Penampungan Air Proses Bekas

Fungsi : Menampung air proses bekas yang telah digunakan sebagai absorben CO2.

Bentuk : Persegi panjang

Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah : 1 unit

Kondisi Penyimpanan: • Temperatur, T 30 C

• Kebutuhan perancangan, t 1 hari Densitas campuran, ρ 5 , kg/ m3

• Laju alir massa 64747,642 kg/hari - Laju alir volumetrik = kg/s

0, 20 kg/m3 = 98,446 m

3

/hr Perhitungan ukuran bangunan

Volume bak (Vb) = (1+0,2) x 98,446 m3 = 118,135 m3 Ukuran bak :

Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka :

(38)

118,135 m3 = 2l x l x ½ l Lebar bak (l) = 4,907 m = 5 m Dengan demikian, Panjang bak (p) = 9,813 m = 10 m Tinggi bak (t) = 2,453 m = 2,5 m Lebar bak (l) = 4,907 m = 5 m

Tinggi air dalam bak = x 2,453 m = 2,044 m = 2 m Tekanan hidrostatik P Po ρ g l = 101,325 kPa + (657,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,044 m) = 13278,889 Pa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (13278,889) Pa = 15934,667Pa = 1,6 atm C.14 Blower II (B-102)

Fungsi : Mengalirkan gas dari absorpsi ke tangki penyimpanan gas metana

Jenis : Blower sentifugal Bahan Kontruksi : Carbon steel Kondisi Operasi :

T = 300C

Laju alir Gas = 850,085 kg/jam Laju gas, Q =

= 0,700 m3/jam

Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, Effisiensi = 0,75

P = = = 0,002 Hp

(39)

C.15 Tangki Gas Metana

Fungsi : Tangki produk gas metana

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, tipe 304

Kondisi operasi:

Temperatur = 30oC

Laju alir massa = 850,085 kg/hari Densitas campuran = 0,494 kg/m3 Laju alir volumetrik, Q = kg/hari_kg/m₃

= 1720,956 m3/hari Faktor kelonggaran = 20 %

Kebutuhan perancangan = 1 hari Ukuran tangki :

Volume bahan = 1 x 1720,956 m3/hari

= 1720,956 m3 / 5 = 344,191 m3 Volume tangki = (1 + 0,2) x 344,191 m3

= 413,030 m3

Tinggi shell : diameter (Hs : D = 9 : 8) Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 2) Volume shell tangki (Vs)

Vs ¼ Di2

H 9/32 D3

Volume tutup tangki (Vh) Vh /24 D3 Volume tangki (Vt) = Vs + 2Vh 413,030 53/32 D3 D = 4,298 m = 5 m Hs = 3/2 x 4,298 m = 6,448 m = 7 m Ht = 9/8 x 6,448 m = 7,254 m = 8 m Tebal shell tangki

(40)

Tinggi CH4 dalam tangki =

m3

m3 8,30 m

= 6,922 m = 7 m Tekanan desain:

Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bahan dalam tangki = 0,713 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 6,922 m = 48,365 Pa = 0,048 kPa Ptotal = Po + P = 101,325 kPa + 0,048 kPa = 101,373 kPa

= 0,017 Psia

Dari Brownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = 18.750 Psia

- Effesiensi sambungan (E) = 0,8

Tebal dinding silinder tangki: t PD 2 SE 1,2 P CA t = Psia 22,89 ft 12 in/ft 2 18 50 psia 0,850 - (1,2 0,01 Psia) 1 8in 10 tahun t = 1,411 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in

C.16 Pompa Filter Press II (P-102)

Fungsi : Memompa ampas dari fermentor (R-101) menuju Filter press untuk diolah menjadi pupuk.

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan Konstruksi : commercial steel

Jumlah : 1 unit

(41)

Laju massa = 10385,269 kg/jam = 6,360 lbm/s (pemompaan dilakukan selama 5 menit/2 jam)

Densitas = 997,033kg/m3 = 62,243 lbm/ft3 (Perry, 1997) Viskositas = 0,870 cp = 0,00058 lbm/ft.s (Perry, 1997) Laju alir volumetrik,

Q = 0,102 ft3/s Desain pompa:

Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 (Geankoplis, 2003) = 3,9 (0,102 ft3/s)0,45(62,243 lbm/ft3)0,13

= 3,429 in

Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal : 1/2 in

Schedule number : 40

Diameter Dalam (ID) : 4,026 in = 0,335 ft Diameter Luar (OD) : 4,500 in = 0,375 ft

Inside sectional area : 0,088 ft2

Kecepatan linier, v = = = 1,156 ft/s Bilangan Reynold : NRe = = = 41287,490 Turbulen

Untuk pipa Commercial Steel, harga ε 0,00050 ft (Geankoplis, 199 ) Pada NRe = 55049,987 dan ε/D 0,000125 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,005 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997)

Instalasi pipa (Foust,1980) :

1 sharp edge entrance (hi) = 0,55 = 0,01038 ft

2 elbow 900C (hf) = n . kf. = 0,031 ft

(42)

1 check valve (hf) = n . kf. = 0,042 ft Pipa lurus 30 ft (Ft) = 4 f = 0,037 ft

1 sharp edge exit (he) = = 0,021 ft ∑L L1 L2 L3 L4 L5 = 0,010 ft + 0,031 ft + 0,042 ft + 0,037 ft + 0,021 ft = 0,141 ft Efisiensi pompa, η = 80 % Wf = 47,530 ft.lbf/lbm Daya pompa : = 378 hp C.17 Filter Press (FP-101)

Fungsi : memisahkan ampas padat dengan cair dari fermentasi. Jenis : Plate and frame filter press

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi

• Temperatur 5 ,43 °C

• Laju alir ampas 10385,269 kg/ jam

• Laju alir filtrat 9658,300 kg/jam (93% dari laju alir ampas) • Densitas filtrat 1.000 kg/m3

• Berat padatan 726,969 kg (7% dari laju alir ampas) Perhitungan:

Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan:

LA(1-E)ρs ρ(V E.L.A) (Foust, 1979)

(43)

L = tebak cake pada frame (m) A = luas penyaringan efektif (m2) E = poros partikel = 0,32

ρs densitas solid (kg/m3) ρ = densitas filtrat (kg/m3)

W = fraksi massa cake dalam umpan V = volume filtrat hasil penyaringan (m3)

Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses = 1 jam. Jumlah umpan yang harus ditangani adalah 10385,269 kg/jam

Laju alir filtrat = 9658,300 kg/jam Densitas filtrat = 1.000 kg/m3

Volume filtrat hasil penyaringan = 9658,300 / 1.000 = 9,658 m3

Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 726,969 kg/jam Densitas cake = 1.213 kg/m3

Volume cake pada filter = 726,969 / 1.213 = 0,599 m3 W = laju alir massa cake / laju alir massa umpan = 10385,269 / 726,969 = 0,070

Tebal cake diestimasikan pada frame = 5 cm = 0,05 m

Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1 m2, maka luas efektif penyaringan (A): LA(1-E)ρs ρ(V E.L.A) 0,05 x A(1-0,32) 1,213 = 1000(9,658 +0,32 x 0,05 x A) A = 12,699 m2 Maka, A = 12,699 /5 = 2,540 m2 Faktor keamanan = 10%

Jumlah plate yang dibutuhkan = 1,1 x 2,540 = 2,794 Maka, jumlah plate yang dibutuhkan adalah 8 buah. Volume ampas =

= 10,385 m3/hari

Volume filter press = (1+0,2) x 10,385 m3 = 12,462 m3

(44)

Volume filter press = p x l x t 12,462 m3 = 2 l x l x 1/2 l

Lebar Filter press = 2,319 m = 2,5 m Dengan demikian,

Panjang Filter press (p) = 2,688 m = 3 m Tinggi Filter press (t) = 1,159 m = 1,2 m

Tinggi larutan dalam tangki = x 1,159 m = 0,966 m = 1 m Tekanan hidrostatik

P Po ρ g l

= 101.325 Pa + (1000 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,966 m) = 9568,371

Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (9568,371) = 11482,046 Pa = 1,16 atm

C.18 Bak Penampungan pupuk Cair

Fungsi : Menampung pupuk cair setelah proses fermentasi Bentuk : Persegi panjang

Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah : 1 unit

Kondisi Penyimpanan: • Temperatur, T 5 ,430

C

• Kebutuhan perancangan, t 1 hari • Densitas limbah cair, ρ 1000 kg/ m3 • Laju alir massa 67068,538 kg/hari Perhitungan ukuran bangunan

Faktor kelonggaran = 20% (Perry dan Green, 1999) Laju alir volumetrik =

= 67,069 m 3 /hr Volume bak (Vb) = (1+0,2) x 67,069 m3 = 80,482 m3 Ukuran bak :

(45)

Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka : Volume bak (V) = p x l x t 80,482 m3 = 2l x l x ½ l Lebar bak (l) = 4,318 m Dengan demikian, Panjang bak (p) = 9,320 m = 10 m Tinggi bak (t) = 2,159 m = 2,2 m Lebar bak (l) = 4,318 m = 4,5 m

Tinggi ampas cair dalam tangki = x 4,318 m = 1,799 m = 2 m Tekanan hidrostatik P Po ρ g l = 101,325 kPa + (1000 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,799 m) = 17731,158 Pa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (17731,158) Pa = 21277,389 Pa = 2,156 atm

C.19 Bak Penampungan pupuk Padat

Fungsi : Menampung pupuk padatan setelah proses fermentasi. Bentuk : Persegi panjang

Bahan konstruksi : Beton Jumlah : 1 unit

Kondisi Penyimpanan: • Temperatur, T 400

C

• Kebutuhan perancangan, t 1 hari

• Densitas limbah padat, ρ 1034,4 2 kg/ m3 • Laju alir massa 1333,876 kg/hari

Laju alir volumetrik =

= 1,289 m 3

(46)

Perhitungan ukuran bangunan

Faktor kelonggaran = 20% (Perry dan Green, 1999) Volume bak (Vb) = (1+0,2) x 1,289 m3 = 1,547 m3

Ukuran bak :

Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka : Volume bak (V) = p x l x t 1,547 m3 = 2l x l x ½ l Lebar bak (l) = 1,157 m = 1,2 m Dengan demikian, Panjang bak (p) = 2,313 m = 2,5 m Tinggi bak (t) = 0,578 m = 1 m Lebar bak (l) = 2,313 m = 2,5 m

Tinggi ampas cair dalam tangki = x 0,578 m = 0,482 m = 0,5 m Tekanan hidrostatik P Po ρ g l = 101,325 kPa + (1034,4626 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,482 m) = 4986,989 Pa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (4986,989) Pa = 5984,387 Pa = 6,064 atm C.20. Kompresor (K-101)

Fungsi : Mengalirkan dan menaikan tekanan feed sebelum masuk ke tangki penyimpanan gas metana.

Type : Centrifugal Kompressor Bahan : Carbon steel

(47)

Gambar :

a. Kondisi Operasi :

Kondisi masuk, Pi = 1 atm = 2116,8 lbf/ft2

Temperatur masuk, T = 30 C Kondisi keluar, Po = 3 atm

Massa flow rate, W = 850,085 kg/jam b. Rasio Kompresi

Rc = (Po / Pi )

= (3 / 1) = 3

Berdasarkan rasio kompresi maka digunakan kompresor 3 stage. c. Laju alir gas masuk

ρ = 232,054 kg/m3

volume gas yang masuk, Q Q = W / = 3,663 m3/ jam qin = 0,001 m3/dtk Faktor keamanan = 10 % qin = 1,1 x 738,3852 ft3/menit = 812,2237 ft3/menit d. Power yang dibutuhkan :

PW = Pers. 8.30 Mc Cabe dimana : k = 1,8 PW = 10,038 Hp. Effisiensi motor = 80 %                  1 ) 1 ( 520 0643 , 0 1/ 1 2 1 k k P P k Q T k 

(48)

Power yang dibutuhkan

= 10,038 Hp / 0,8 = 12,548 Hp



13 Hp e. Menentukan temperatur keluar kompressor

T out = T in x (Po/Pi) (k-1)/k

= 30 oC x 2,(15,08-1)/1,08 = 40,1371 oC

(49)

LAMPIRAN D

PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS

1. Screening (SC)

Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar Jenis : bar screen

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : stainless steel Kondisi operasi:

- Temperatur = 30°C

- Densitas air () = 995,68 kg/m3 (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F) = 17234,160 kg/jam

Laju alir volume (Q) =

= 0,005 m3/s

Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater, 1991 Ukuran bar:

Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm;

Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°

Direncanakan ukuran screening: Panjang screen = 2 m Lebar screen = 2 m Misalkan, jumlah bar = x

Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980

X = 49,5  50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2,040,000 mm2 = 2,04 m2

Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6

dan 30% screen tersumbat.

Head loss (h) = = = 7,87 x 10-6 m dari air = 0.00787 mm dari air

(50)

2000

20

Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas)

2. Pompa Screening

Fungsi : memompa air dari sungai ke bak pengendap Jenis : pompa sentrifugal

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi :

- Temperatur = 30 C

- Densitas air () = 995,68 kg/m3 = 62,1576 lbm/ft3

- Viskositas air () = 0,801 cP = 0,0005 lbm/ftjam (Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F) = 17234,160 kg/jam = 10,554 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, (Q) = =

= 0.170 ft3/s = 0,005m3/s Desain pompa

Di,opt = 3.9  Q0,450,13

= 3,9  (0.170)0,45 (62,1576)0,13 = 3,004 in

Ukuran spesifikasi pipa :

Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1983, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran pipa nominal = 6 in

(51)

- Schedule pipa = 40

- Diameter dalam (ID) = 3,068 in = 0.256 ft = 0,078 m - Diameter luar (OD) = 3,500 in = 0.292 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0.051 ft2

Kecepatan linier, v = = = 3,310 ft/s Bilangan Reynold, Nre = =  = 97757,488

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen.

Untuk pipa commercial steel dan pipa in Sc.40, diperoleh : _D= 0,0006 Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 425465,851dan _D = 0,001,

diperoleh : f = 0,006 Instalasi pipa:

- Panjang pipa lurus, L1 = 50 ft

- 1 buah gate valve fully open ; 13 D

L _ _{(App. C–2a, Foust, 1980)}

L2 = 1  13  0.2557 = 3,3236 ft

- 3 buah standard elbow 90; L_D= 30 (App. C–2a, Foust, 1980) L3 = 3  30  0.2557 = 23,0098 ft

- 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; L_D= 27 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5  27  0.2557 = 3,4515 ft

- 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L_D= 55 (App.C–2c;C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0  55  0.2557 = 14,0615 ft

Panjang pipa total (L) = 93,846 ft Faktor gesekan,

(52)

Tinggi pemompaan, z = 50 ft Static head, Velocity head, 0 α g 2 v c 2        

Pressure head, P1 = P2 = 1 atm; 0

ρ ΔP _ m f lb lb ft. / 50,344 344 , 0 0 0 0 5 F ρ ΔP α g 2 v g g Δz W -c 2 c f                  Tenaga pompa, 550 ρ Q W -P  f =











/s.hp ft.lb 550 /ft lb 62,1576 /s ft 0,170 /lb ft.lb 50,344 f 3 m 3 m f = 0,966 hp Untuk efisiensi pompa 80 , maka Tenaga pompa yang dibutuhkan =

8 , 0 0,966 hp = 1,208 hp = 1,5 hp Tabel LD.1 Spesifikasi Pompa Utilitas:

Pompa Laju Alir

(kg/jam) ID (in) Q (ft 3 /s) Daya (Hp) P. Screening (PU – 01) 17234,160 3,068 0,170 1,208 P. Sedimentasi (PU – 02) 17234,160 3,068 0,170 1,208 P. Alum (PU – 03) 0,862 2,469 0.001 0.007

P. Soda Abu (PU – 04) 0,465 2,067 0,413 0.006

P. Clarifier (PU – 05) 17234,160 3,068 0,170 0,726

P. Sand Filtrasi (PU – 06) 17234,160 3,068 0,170 0,726 P. Tangki Utilitas I (PU – 07) 17234,160 3,068 0,170 1,207 P. Tangki Utilitas II (PU – 08) 1237,0833 1,049 0,012 0,018

(53)

P. Kation (PU – 09) 23,515 0,824 0,0002 0,002

P. H2SO4 (PU – 10) 0.001 0.269 0,000001 0,00001

P. NaOH (PU – 11) 0,0017 1,315 0,000001 0,00001

P. Anion (PU – 12) 23,515 0,824 0,0002 0,001

P. Daerator (PU – 13) 23,515 0,824 0,0002 0,001

P. Solar ke Ketel Uap (PU – 14) 1,856 0,493 0,0002 0,001 P. Solar ke Generator (PU – 15) 31,539 1.049 0,042 0,282

P. Kaporit (PU – 16) 0,004 0.269 0,000003 0,00002

P. Domestik (PU – 17) 1237,0833 1,049 0,012 0,052

P. Air Proses (PU – 18) 15974,285 2.067 0,157 0,694

3. Bak Sedimentasi (BS)

Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1

Jenis : beton kedap air Data:

Kondisi penyimpanan : temperatur = 30 oC tekanan = 1 atm

Laju massa air : 17234,160 kg/jam = 10,554 lbm/s

Densitas air : 995,680 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

Laju air volumetrik, 0.170ft /s

lbm/ft 62,195 lbm/s 10,554 ρ F Q  ₃  3 = 0,0048 m3/s = 10,1815 ft3/min Desain Perancangan :

Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak :

Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) : ₀ = 1,57 ft/min atau 8 mm/s

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft

(54)

Kecepatan aliran =

Desain panjang ideal bak : L = K _

     0  h v (Kawamura, 1991) dengan : K = faktor keamanan = 1.25

h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Lebar tangki = 1 ft

Maka : L = 1,25 (10/1,57) . 1,018 = 8,106 ft

Diambil panjang bak = 9 ft = 2,743 m = 3 m Uji desain : Waktu retensi (t) : Q Va t  = = 8,840 menit

Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991). Surface loading : air permukaan Luas etrik alir volum Laju A Q _ = 9 x 1 7,481 x 10,182 = 8,463 gpm/ft2

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 30 gpm/ft2 (Kawamura, 1991).

Headloss (h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :

h =

(55)

4. Tangki Pelarutan

Ada beberapa jenis tangki pelarutan, yaitu : 1. TP-01 : tempat membuat larutan alum 2. TP-02 : tempat membuat larutan soda abu 3. TP-03 : tempat membuat larutan asam sulfat 4. TP-04 : tempat membuat larutan NaOH 5. TP-05 : tempat membuat larutan kaporit

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C

Jumlah : 1

*) Perhitungan untuk TP-01 Data:

Kondisi pelarutan : Temperatur = 30C Tekanan = 1 atm Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30  ( berat)

Laju massa Al2(SO4)3 = 0,862 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30  = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3

Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20  Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, V1 = = 1,517 m 3 Volume tangki, Vt = 1,2  1,517 m3 = 1,821 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3

(56)

3 3 2 3 2 πD 8 3 m 1,821 D 2 3 πD 4 1 m 1,821 H πD 4 1 V          Maka: D = 1,156 m ; H = 1,735 m Tinggi cairan dalam tangki =

silinder volume silinder tinggi x cairan volume = ) 821 , 1 ( ) 1,735 )( 1,156 ( = 1,445 m = 4,742 ft

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = x g x l

= 1.363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,445 m = 19,308 kPa

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

Poperasi = 19,308 kPa + 101,325 kPa = 120,633 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %

Maka, Pdesign = (1,05) (120,633 kPa)

= 180,949 kPa

Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

in 0,059 m 0,002 kPa) 9 1,2(180,94 kPa)(0,8) 14 2(87.218,7 m) (1,156 kPa) (180,949 1,2P 2SE PD t      

(57)

Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,059 in + 1/8 in = 0,184 in = 0,25 in

Daya 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 1,156 m = 0,385 m = 1,265 ft E/Da = 1 ; E = 0,385 m L/Da = ¼ ; L = 1/4 x 0,385 m = 0.096 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,385 m = 0.077 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,156 m = 0.096 m dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 3 putaran/det

Viskositas Al2(SO4)3 30  = 6,7210-4 lbm/ftdetik (Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

 

μ D N ρ N 2 a Re  (Geankoplis, 1997)



 

975 , 607489 10 6,72 ) 265 , 1 ( 3 85,0889 N ₄ 2 Re  _  

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

c 5 a 3 T g ρ .D .n K P (McCabe,1999) KT = 6,3 (McCabe,1999)

(58)

hp 0,25 Hp 098 , 0 ft.lbf/det 550 1Hp x ft.lbf/det 888 , 3 5 .det lbm.ft/lbf 32,174 ) lbm/ft (85,0889 ft) 3,2808 .(0.385 put/det) (3 6,3 P ₂ 3 5 3     

Efisiensi motor penggerak = 80 

Daya motor penggerak = _{= 0,122 hp = 0,25 hp}

Tabel LD.2 Perhitungan Tangki Pelarutan

Tangki Volume tangki (m3) Diameter tangki (m) Tinggi tangki (m) Daya Pengaduk (hp) (TP – 01) 1,821 1,156 1,445 0,122 (TP – 02) 1,010 0,950 1,188 0,027 (TP – 03) 0,019 0,265 0,104 0,002 (TP – 04) 0,001 0,109 0,091 0,00003 (TP – 05) 0,010 0,206 0,257 0,001 5. Clarifier (CL)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe : External Solid Recirculation Clarifier Bentuk : Circular desain

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data:

Laju massa air = 17234,160 kg/jam Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,862 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,465 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 = 2710 kg/m3 (Perry, 1999)

(59)

Densitas air = 995,6800 kg/m3 (Perry, 1999) Reaksi koagulasi:

Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O  2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2

Perhitungan:

Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m

Settling time = 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam

Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,  = 995,7278 kg/m3 = 0,9962 gr/cm3 Volume cairan, V = =17,308 m3 V = 1/4D2H D = m H V 711 , 2 3 14 , 3 17,308 4 ) 4 ( 2 / 1 2 / 1           

Maka, diameter clarifier = 3 m Tinggi clarifier = 1,5 D

= 4,066 m = 5 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = x g x l

= 995,7278 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m

= 29,274 kPa

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

Poperasi = 29,274 kPa + 101,325 kPa = 130,599 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %

(60)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

in 1 in 0,105 m 3 00 , 0 kPa) 94 1,2(137,12 kPa)(0,8) 14 2(87.218,7 m) (2,711 kPa) (137,1294 1,2P 2SE PD t        Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,105 in + 1/8 in = 0,230 in = 1 in Daya Clarifier

P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW Sehingga,

P = 0,006  (2,711)2 = 0,044 kW = 0,059 Hp = 0,25 Hp 6. Sand Filtrasi (SF)

Fungsi : Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1

Data :

Kondisi penyaringan : Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 17234,160 kg/jam

Densitas air = 995,6800 kg/m3 = 62,195 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Factor keamanan = 20 %

(61)

Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki Ukuran Tangki Filter

Volume air, a ₃ kg/m 995,6800 jam 0,25 kg/jam 17234,160 V   = 4,327 m3

Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 1,05 x 4,327 = 4,544 m3 Volume total = 4/3 x 4,544 m3 = 6,058 m3

Volume silinder tangki (Vs) = 4

Hs Di . 2 

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 4

D (3V/ )1/3

Di= 1,370 m ; H = 4,111 m Tinggi air = x 1,370 = 0,343 m

Tinggi tangki total = 4,111 + 0,343 = 4,453 m Tinggi penyaringan = 1,028 m

Tinggi cairan dalam tangki = = 2,936 m Tekanan hidrostatis, Pair = x g x l = 995,6800 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,343 m = 3,342 kPa Ppenyaring = = 2089,5 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,028 m = 21,043 kPa Faktor kelonggaran = 5 %

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

Poperasi = 3,342 kPa + 21,043 kPa + 101,325 kPa = 125,711 kPa

Maka, Pdesign = (1,05) (125,711 kPa) = 131,996 kPa

Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959) Tebal shell tangki :

(62)

in 0,051 m 001 , 0 kPa) 6 ,6.(131,99 0 kPa)(0,8) 4 (87,218,71 m) (1,370 kPa) (131,996 ,6P 0 SE PD t       Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,051 in + 1/8 in = 0,176 in

7. Tangki Utilitas

Ada beberapa tangki utilitas, yaitu :

 TU-01 : menampung air untuk didistribusikan ke air proses tangki utilitas 2 dan air proses.

 TU-02 : menampung air untuk didistribusikan ke domestic. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan : Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm

Jumlah : 1 unit

*) Perhitungan untuk TU-01 Kondisi operasi :

Temperatur = 30oC

Laju massa air = 17234,160 kg/jam = 10,554 lbm/s

Densitas air = 996,24 kg/m3 = 62,1576 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997) Kebutuhan perancangan = 3 jam

Perhitungan Ukuran Tangki :

Volume air, a ₃ kg/m 996,24 jam 3 kg/jam 17234,160 V   = 51,898 m3 Volume tangki, Vt = 1,2  51,898 m3 = 62,277 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6

(63)

3 3 2 3 2 πD 10 3 m 62,277 D 5 6 πD 4 1 m 62,277 H πD 4 1 V          D = 4,044 m ; H = 4,852 m Tinggi cairan dalam tangki =

silinder volume silinder tinggi x cairan volume = ) 62,277 ( ) 4,852 )( 51,898 ( = 4,044 m = 13,266 ft

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik

Phid = x g x l = 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,044 m = 39,477 kPa

Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa

Poperasi = 39,477 + 101,325 kPa = 140,802 kPa

Faktor kelonggaran = 5 %.

Maka, Pdesign = (1,05)( 140,802 kPa) = 147,843 kPa

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa (Brownell,1959) Tebal shell tangki:

1,2P 2SE PD t   in 169 , 0 m 004 , 0 kPa) 3 1,2(147,84 kPa)(0,8) 14 2(87.218,7 m) (4,044 kPa) (147,843 t    

Faktor korosi = 1/8 in.