PABRIK NORMAL BUTANOL DARI PROPYLENE DAN GAS SINTESA DENGAN PROSES OXO.

(1)

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RENCANA PABRIK

PABRIK NORMAL BUTANOL DARI PROPYLENE DAN GAS

SINTESA DENGAN PROSES OXO

OLEH :

NINA YULIA ROSITA NPM. 0731010055

Telah diterima dengan baik dan siap untuk diujikan.

Surabaya, April 2011 Mengetahui, Dosen Pembimbing

(2)

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI iii

INTISARI iv

I. PENDAHULUAN I – 1

II. SELEKSI DAN URAIAN PROSES II – 1

III. NERACA MASSA III – 1

IV. NERACA PANAS IV – 1

V. SPESIFIKASI ALAT V - 1

VI. PERENCANAAN ALAT UTAMA VI – 1

VII. INSTUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 1

VIII. UTILITAS VIII – 1

IX. LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK IX – 1

X. ORGANISASI PERUSAHAAN X – 1

XI. ANALISA EKONOMI XI – 1

XII. DISKUSI DAN KESIMPULAN XII - 1

(3)

iv

INTISARI

Normal Butanol merupakan senyawa organic dengan rumus molekul

C4H9OH. Di dalam industri kimia, normal butanol banyak digunakan dalam

industri bahan baku pemucat cat, kosmetik, tinta printer, pestisida, insektisida,

ester, eter,dll.

Proses pembuatan normal butanol dengan bahan baku propylene dan

gas sintesa dengan mengunakan proses oxo. Reaksi yang terjadi adalah rekasi

ekstoterm dengan konversi 93% pada reaktor multitube. Dibantu dengan

menggunakan katalis untuk mempercepat reaksi didalam reaktor yaitu katalis

Hco(CO)4. Setelah keluar dari reaktor dilakukan pemisahan hasil reaksi, dan yang

terakhir dilakukan tahap pemurnian produk dengan menggunakan kolom distilasi.

Pra rencana normal butanol beroperasi secara batch dengan ketentuan

sebagai berikut :

1. Kapasitas Produksi : 20.000 ton / tahun

2. Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari

3. Massa Konstruksi : 2 tahun

4. Lokasi Pabrik : Driyorejo, Gresik, Jawa Timur

5. Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

6. Sistem Organisasi : Garis dan Staff

7. Analisa Ekonomi :

1. Fixed Capital Investment (FCI) : Rp 119.137.919.277

(4)

v

3. Total Capital Investment (TCI) : Rp. 163.212.173.360

4. Biaya Produksi Total : Rp. 209.393.762.082

5. Internal Rate of Return : 23,38 %

6. Rate of Investment : 26,29 %

7. Pay Out Period : 2,08 tahun

(5)

Pendahuluan I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Indonesi sebagai negara yang berkembang akan melaksanakan pembangunan

dan pengembangan di berbagai sector, salah satunya adalah sector industry. Dalam

pembangunan , sector industry makin berperan strategis karena merupakan motor

penggerak dalam pembangunan suatu Negara. Sector ini di harpakan disamping

sebagai penyerap tenaga kerja terbesar, penghasil devisa, juga sebagai pemacu

pertumbuhan ekonomi yang tinggi.

Industri yang tengah dikembangkan di Indonesia yaitu industri kimia karena

industri kimia merupakan industri yang cukup besar kontribusinya dalam

menghasilkan devisa negara dan juga selama ini Indonesia banyak mengimport

bahan kimia dari luar negeri. Selain itu Indonesia kaya akan sumber daya alam yang

merupakan bahan dasar atau bahan baku dari industri kimia.

Salah satu bahan kimia yang masih di import adalah n-butanol (C4H9OH).

N-butanol digunakan sebagai bahan baku pemucat cat, kosmetik, tinta printer, pestisida,

insektisida, ester, eter,dll.

Ketergantungan bahan kimia seperti n-butanol dari negara lain tidak

menguntungkan Indonesia, karena jika timbul kenaikkan harga di negara lain atau

jika nilai tukar dollar USA terhadap rupiah naik, maka barang-barang industri

tersebut yang menggunakan n-butanol akan ikut berubah juga.

I.2 Perkembangan Industri Kimia di Indonesia

Produksi normal butanol dikomersilkan pada tahn 1950 dengan katalis kobalt

oleh Ruhchemie yang dioperasikan setelah perang dunia II teknologi pembuatan

n-butanol dikembangkan oleh Badische Anilin dan Soda Fabric A.G.(BASF). Sekitar

7% pembuatan n-butanol oleh perusahaan di USA menggunakan teknologi oxo

(6)

Pendahuluan I - 2

Di Indonesia produksi n-butanol juga dikembangkan salah satu perusahaan

yang memproduksi n-butanol adalah P.T petro Oxo Nusantara. Menurut data yang

kami peroleh dari Badan Statistik tentang produksi industri kimia khususnya

n-butanol di Indonesia mengalami peningkatan, jumlah ekspor juga meningkat namun

belum bisa memenuhi kebutuhan n-butanol yang ada di Indonesia. Hal ini bisa dilihat

dari kebutuhan impor yang tiap tahunnya juga mengalamai peningkatan, dan

selisihnya cukup besar antara jumlah impor dengan produksi Indonesia.

I.3 Manfaat Didirikannya Pabrik Normal Butanol

Manfaat lebih lanjut didirikan pabrik ini diharapkan dapat mendukung dan

mendorong pertumbuhan industri-industri kimia, menciptakan lapangan kerja,

mengurangi pengangguran dan memperkuat perekonomian di Indonesia.

Dengan memperlihatkan tabel I.1 dapat diketahui bahwa pemenuhan

kebutuhan normal butanol dalam negeri sangat kecil, dan adanya ketergantungan

untuk mengimpor lebih besar. Untuk itu penting adanya perencanaan pendirian

pabrik normal butanol di Indonesia.

Dalam pendirian pabrik diperlukkan suatu perkiraaan kapasitas produksi agar

produksi yang dihasilkan dapat sesuai permintaan dan diharapkan dapat memenuhi

kebutuhan dalam negeri.

Tabel 1.1 Data import n-butanol di Indonesia

Tahun Jumlah (kg/tahun)

2008 4140713

2007 2929587

2006 2141554

2005 1407107

(7)

I.4 Sifat dan Kegunaan

I.4.1 Sifat Bahan Baku dan Produk

1. Propylene (Matheson, gas data book, 1961 ; Kirk Othmer,vol.3, 1964)

- Sifat Fisika

a. Rumus molekul : C3H6

b. Kenampakkan pada suhu kamar (32oC) : gas tidak berwarna

c. Berat molekul (BM) : 42,81 g/gmol

d. Boiling point (Tbp) : -47,7oC

e. Critical temperature (Tc) : -91,8oC (-197,2oF)

f. Critical Presure (Pc) : 45,6 atm (670,32 psi)

g. Spesific grafity, gas : 1,49

h. Viscositas, cP (-185oC) : 15

i. Panas penguapan (-47,7 oC), cal/gr : 104,62

j. Panas pembentukkan (25oC), cal/gr : 4,879

k. Panas pembakaran (25oC), cal/gr : 460,428

- Sifat Kimia

a. larut dalam alkhohol dan eter, tetapi sedikit larut dalam air

b. bila terbakar berwarna kuning

2. Hidrogen (H2)

- Sifat Fisika

a. Rumus molekul : H2

d. Boiling point (Tbp) : -257,78oC (-430,2 oF)

e. Critical temperature (Tc) : -239,9oC (-399,8oF)

f. Critical Presure (Pc) : 12,8 atm (188,2 psia)

g. Spesific grafity : 0,06952

h. Viscositas gas, cP (68oF, 1 atm) : 0,0093

i. Panas penguapan cal/gr : 216

(8)

- Sifat Kimia

a. Merupakan gas diatomic dan unsur terbanyak di alam

b. Sangat sedikit larut dalam air, alkhohol, dan eter

c. Tidak korosif

d. Mudah terbakar

3. Carbon Monoksida (CO)

- Sifat Fisika

a. Rumus molekul : CO

d. Boiling point (Tbp) : -191,5oC (312 oF)

e. Critical temperature (Tc) : -140oC (-220oF)

f. Critical Presure (Pc) : 34,5atm (507,5 psia)

g. Critical density (Dc), gr/cc : 0,301

h. Spesific grafity, gas : 0,9678

i. Viscositas, cP (0oC) cP : 0,0166

j. Panas penguapan (-47,7 oC), cal/gr : 1444

k. Panas pembakaran (25oC), BTU/Cuft : 4343,6

- Sifat Kimia

a. Merupakan gas yang sangat beracun untuk pernafasan, daya ikat

terhadap hemoglobin 200 kali lebih besar daripada oksigen.

b. Mudah terbakar, dan berwarna unggu

c. Kelarutan dalam air (3,5/100 ml), dan sedikit larut dalam alkhohol

dan benzene.

Katalis :

4. Cobalt Hidrocarbonyl , Hco(CO)4

Sinonim nama dari Cobalt Hidrocarbonyl adalah :

a. Hydrocobalt tetracarbonyl

b. Tetracarbonyl Hydridocobalt

(9)

- Sifat Fisika (Enviromental Chemistry Com).htm

a. Rumus molekul : Hco(CO)4

b. Berat molekul (BM) : 140 g/gmol

c. Boiling point (Tbp) : 2870oC (3143oK)

d. Density (300 oK) : 8,9

e. Spesific Panas, J/gr oK : 0,42

f. Panas penguapan, Kj/ Kmol : 376,5

g. Vapor pressure, Pa (1445oC) : 175

Produk Utama 5. Normal Butanol

- Sifat Fisika

a. Rumus molekul : n-C4H9OH

b. Kenampakkan pada suhu kamar (32oC) : cair,tidak berwarna

d. Boiling point (Tbp) : 128oC

e. Melting temperature : -125oC

f. Density, gr/ml : 0,81337

g. Critical temperature (Tc) : 287oC

h. Critical Presure (Pc) : 48,4 atm

i. Viscositas, cP (15oC) : 0,03379

j. Panas penguapan cal/gr : 141,31

k. Panas pembakaran kg cal/mol : 639

- Sifat Kimia

a. Kelarutan dalam air pada 30oC adalah 7,08 % berat alkhohol dan ester

20,62% berat.

6. Iso Butanol

- Sifat Fisika

a. Rumus molekul : i-C4H9OH

b. Kenampakkan pada suhu kamar (32oC) : cair, tidak berwarna

(10)

d. Boiling point (Tbp) : 117-120oC

e. Density, gr/ml : 0,80576

f. Critical temperature (Tc) : 265oC

g. Critical Presure (Pc) : 48 atm

h. Spesific grafity : 0,06952

i. Viscositas gas, cP (15oC) : 0,04703

j. Panas penguapan cal/gr : 138,25

k. Panas pembakaran kg cal/mol : 638,2

- Sifat Kimia

a. Kelarutan dalam air pada 30 oC adalah 7,5 % berat pada alkhohol dan

ester 17,3% berat.

I.4.2 Tata Nama Dan Struktur Normal Butanol Dan Iso Butanol

a. Normal Butyl Alkhohol (CH3CH2CH2CH2OH)

mempunyai 4 isomer yaitu : Butyl Alkhohol, Butyl alkhohol,

n-Butanol, 1-Butanol)

b. Isobutil alkhohol (CH3-CH(CH3)-CH2-OH)

(Isobutanol, isopropyl kabinol, 2 metil propanol)

c. Sekunder butyl alkhohol (CH3CH2CH(OH)CH3)

(Sekunder butyl alkhohol, sekunder butanol, 2 butanol)

d. Tersier butyl alkhohol (CH3C(CH3)(OH)CH3)

(tersier butanol, trimetil karbinol, 2 metil 2 propanol)

Secara umum tahapan proses pembuatan butyl alkhohol sebagai berikut :

1. Normal butyl alkhohol (n-butanol)

Tahapan proses dengan kondensasi acetalfehyde dan hidroformilasi (oxo)

terhadap propylene, karena persaingan pasar hidroformilasi lebih banyak

digunakan.

2. Isobutyl alkhohol

(11)

3. Sekunder butyl alkhohol

Menggunakan 2 tahapan yaitu sukfasi dilanjutkan hidrolisis dari butane dan

hidrasi langsung butane linier, yaitu penyerapan hidrolisis asam sulfat oleh

isobutilen dan dengan proses oxirane pada propyleneoxide.

I.4.3 Manfaat Dari Normal Butanol Dalam Negeri

a. Bahan baku pembuatan cat

b. Bahan baku pembuat kosmetik

c. Bahan baku pembuat tinta printer

d. Bahan baku pembuat pestisida, insektisida, ester, eter.

(12)

Uraian dan Proses II-1

BAB II

URAIAN DAN PPROSES

II.1 Macam Proses

Proses pembuatan normal dan iso butanol dibagi menjadi dua macam yaitu :

1. Proses Reppe

2. Proses Oxo (Hidroformilasi)

II.1.1 Proses Reppe

Proses Reppe adalah sintesa alkhohol dari olefin, karbon monoksida dan air.

Teknologi pembuatan n-butanol dengan metode ini dikembangkan oleh Badische

Anilin dan Soda Fabric A.G.(BASF). Metode ini dikomersialkan di Jepang pada

tahun 1965, oleh Japan Butanol menggunakan teknologi BASF.

Proses Reppe menggunakan proses konvensional dibandingkan proses oxo.

Reaksi dilakukan pada suhu 100oC dan tekanan 15 atm dengan katalis iron

hydrocarbonyl HFe3(CO)4, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

C3H6 + 3CO + 2H2O C4H9OH + 2CO2

(Mc. Ketta, 1975 and Mc. Ketta ed.5 hal 380)

Berikut blok diagram alir dari proses Reppe (Mc. Ketta ed, hal 385)

Gb.II.1 Blok Diagram Proses Reppe

(13)

Neraca Panas II - 2

II.1.2 Proses Oxo

Proses hidroformilasi/oxo ditemukan oleh Otto Roelan pada tahun 1938

ketika mempelajari efek eyilen dengan reaksi Fischer Tropsch pada hidrogenasi

memerlukan 1-10% air yang harus ditambahkan ke dalam umpan reactor untuk

menekan reaksi samping pembentukkan ester proses hidrogenasi ini lebih dikenal

sebagai proses hidroformilasi/oxo sering dengan perkembangan kemajuan teknologi.

Produksi normal butanol dikomersialkan pada tahun 1950 dengan katalis

kobalt oleh Ruhrchemic yang dioperasikan setelah perang dunia II, teknologi

pembuatan normal butanol dikembangkan oleh Badische Anilin dan Soda Fabrik

A.G (BASF) sekitar 70% pembuatan butanol oleh perusahaan di USA menggunakan

teknologi oxo. (Kirk & Othmer 1978)

Pada pembuatan normal butanol dengan proses oxo ini propylene direaksikan

dengan dengan gas sintesa (H2 dan CO), ratio perbandingan H2 dan CO adalah 2:1.

Proses oxo bereaksi pada suhu 160oC dan 30 atm dengan katalis cobalt hidrocarbonyl

HCo(CO)4, dan persamaan reaksinya, sbb :

C3H6 + 2H2 + CO C4H9OH

HCo(CO)4

SEPARATOR

(14)

Gb.II.2 Diagram Blok Proses Oxo

II.2 Seleksi Proses

Berdasarkan uraian proses di atas maka kami memilih pembuatan normal

butanol dengan proses Oxo (hidroformilasi) karena paling banyak digunakan di

dalam industri saat ini. Biaya yang dikeluarkan pada proses Oxo (hidroformilasi)

relatif lebih murah debandingkan proses Reppe, karena katalis yang digunakan yaitu

cobalt hydrocarbonyl HCo(CO)4 bersifat sensitive terhadap air dan CO2.

II.3 Uraian Proses

Dari pemilihan proses disebutkan bahwa proses yang digunakan adalah

proses Oxo, pembuatan butanol menggunakan bahan baku propilen dan gas sintesa.

Proses Oxo dapat diuraiakan sebagai berikut.

Propilen dari tangki penampung dialirkan ke dalam heater dan

dikompressikan sampai suhu 150oC dan tekanan 30 atm, bersama-sama dengan gas

sintesa dialirkan ke heater dan dikompressikan sampai suhu 150oC dan tekanan 30

atm menuju reaktor. Di dalam reaktor terjadi reaksi antara propilen dan gas sintesa

dibantu katalis cobalt hidrocarbonyl pada suhu 160oC dan tekanan 30 atm, reaksi

sebagai berikut :

C3H6 + CO + 2H2 C4H9OH ( Mc. Ketta, 5th hal 373)

Dari reactor gas dialirkan oleh expansion valve kemudian dialirkan ke cooler

hingga tekanan menjadi 1 atm menuju separator. Di separator pada suhu 303,15 oK

terjadi pemisahan antara gas dan liquid. Gas dibuang, sedangkan liquid dipanaskan

oleh heater destilasi sampai suhu 117 oC. Dari heater destilasi liquid dimurnikan lagi

ke destilasi. Komponen yang mempunyai titik didih rendah akan menguap terlebih

(15)

dahulu dan menuju ke atas, sedangkan komponen yang mempunyai titik didih

mempunyai titik didih tinggi akan dipanaskan di reboiler dan dialirkan masuk ke

destilasi. Di dalam destilasi akan terjadi kontak anatara liquid dan uap. Produk atas

akan didinginkan oleh cooler 1 sampai suhu 30 oC menuju tangki penampung iso

butanol. Produk bawah akan didinginkan oleh cooler 2 sampai suhu 30 oC menuju

(16)

Neraca Massa

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 30.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun

Satuan massa = kilogram/jam

1. TANGKI PENCAMPUR ( M - 112 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Pati ubi kayu dr F-110 * Campuran ke R-210

Starch 3552,3880 Starch 3552,3880

Fiber 4,0460 Fiber 4,0460

Ash 4,0460 Ash 4,0460

H2O 485,5200 Termamyl 0,5329

4046,0000 Ca(OH)2 0,0118

* Termamyl dr F-120 H2O 7999,5206

Termamyl 0,5329 11560,5453

* Lime dr F-130

Ca(OH)2 0,0118

H2O 0,0006

0,0124

* Air proses dr utilitas

H2O 7514,0000

(17)

Neraca Massa

2. TANGKI LIQUIFIKASI ( R - 114 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr M-112 * Campuran ke R-210

Starch 3552,3880 Dekstrosa 592,0646

Fiber 4,0460 Starch 3019,5298

Ash 4,0460 Fiber 4,0460

Termamyl 0,5329 Ash 4,0460

Ca(OH)2 0,0118 Termamyl 0,5329

H2O 7999,5206 Ca(OH)2 0,0118

11560,5453 H2O 7940,3142

11560,5453

11560,5453 11560,5453

3. HYDROLIZER ( R - 210 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr R-114 * Campuran ke D-230

Dekstrosa 592,0646 Dekstrosa 3846,4468

Starch 3019,5298 Starch 90,5858

Fiber 4,0460 Fiber 4,0460

Ash 4,0460 Ash 4,0460

Termamyl 0,5329 Termamyl 0,5329

Ca(OH)2 0,0118 Ca(OH)2 0,0118

H2O 7940,3142 G-amilase 3,1584

11560,5453 HCl 22,6453

* HCl dari F-140 H2O 7653,4342

HCl 22,6453 11624,9072

H2O 38,5582

61,2035 * Glukoamilase dr F-150

G-amilase 3,1584

(18)

Neraca Massa

4. CENTRIFUGE-1 ( H - 231 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr R-210 * Dekstrosa ke V-240

Starch 90,5858 HCl 22,1924

Fiber 4,0460 H2O 7500,3655

Ash 4,0460 11292,0758

Termamyl 0,5329 * Limbah padat

Ca(OH)2 0,0118 Dekstrosa 76,9289

G-amilase 3,1584 Starch 90,5858

HCl 22,6453 Fiber 4,0460

H2O 7653,4342 Ash 4,0460

11624,9072 Termamyl 0,5329

Ca(OH)2 0,0118

G-amilase 3,1584

HCl 0,4529

H2O 153,0687

332,8314

11624,9072 11624,9072

5. EVAPORATOR ( V - 240 )

Neraca Massa Evaporator Efek-1 (V - 240 A) :

Masuk Berat (kg/j) Keluar Berat (kg/j)

* Dekstrosa dr H-240 * Dekstrosa ke V-240 B

HCl 22,1924 HCl 22,1924

H2O 7500,3655 H2O 4367,3396

11292,0758 8159,0499

* Uap air

H2O 3133,0259

(19)

Neraca Massa

Neraca Massa Evaporator Efek-2 (V - 240 B) :

Masuk Berat (kg/j) Keluar Berat (kg/j)

* Dekstrosa dr V-240 A * Dekstrosa ke S-250

HCl 22,1924 HCl 22,1924

H2O 4367,3396 H2O 1234,3137

8159,0499 5026,0240

* Uap air

H2O 3133,0259

8159,0499 8159,0499

6. CRYSTALLIZER ( S - 250 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Fresh Dekstrosa dr V-240 * Campuran ke H-251

HCl 22,1924 HCl 22,6362

H2O 1234,3137 H2O 1259,0000

5026,0240 5126,5445

* Mother liquor dr H-251

Dekstrosa 75,3904

HCl 0,4438

H2O 24,6863

100,5205

(20)

Neraca Massa

7. CENTRIFUGE-2 ( H - 251 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr S-250 * Kristal basah ke B-260

HCl 22,6362 HCl 22,1924

H2O 1259,0000 H2O 1234,3137

5126,5445 5026,0240

* Mother liquor ke S-240

Dekstrosa 75,3904

HCl 0,4438

H2O 24,6863

100,5205

5126,5445 5126,5445

8. ROTARY DRYER ( B - 260 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Kristal basah dr H-251 * Dekstrosa ke E-270

HCl 22,1924 H2O 18,7529

H2O 1234,3137 3750,5756

5026,0240 * Campuran ke H-261

Dekstrosa 37,6952

HCl 22,1924

H2O 1215,5608

1275,4484

(21)

Neraca Massa

9. CYCLONE ( H - 261 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Campuran dr B-260 * Dekstrosa ke E-270

HCl 22,1924 * Limbah gas

H2O 1215,5608 Dekstrosa 0,3770

1275,4484 HCl 22,1924

H2O 1215,5608

1238,1302

1275,4484 1275,4484

10. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Dekstrosa dr B-260 * Dekstrosa ke C-280

H2O 18,7529 H2O 18,7529

3750,5756 3787,8938

* Dekstrosa dr H-261

Dekstrosa 37,3182

37,3182

(22)

Neraca Massa

11. BALL MILL ( C - 280 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Dekstrosa dr E-270 * Dekstrosa ke H-281

H2O 18,7529 H2O 19,6905

3787,8938 3977,2884

* Recycle dr H-281

Dekstrosa 188,4570

H2O 0,9376

189,3946

3977,2884 3977,2884

12. SCREEN ( H - 281 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)

* Dekstrosa ke C-280 * Dekstrosa ke F-310

H2O 19,6905 H2O 18,7529

3977,2884 3787,8938

* Recycle ke C-280

Dekstrosa 188,4570

H2O 0,9376

189,3946

(23)

Neraca Panas

BAB IV

NERACA PANAS

Satuan panas = kilokalori/jam

1. TANGKI LIQUIFIKASI ( R - 114 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Campuran dr M-112 * Campuran ke R-210

Starch 2897,8381 Dekstrosa 9407,9901

Fiber 6,3359 Starch 38766,5322

Ash 4,5529 Fiber 95,6189

Termamyl 0,7714 Ash 65,0748

Ca(OH)2 0,0214 Termamyl 12,3341

H2O 17874,4880 Ca(OH)2 0,2996

20784,0077 H2O 250208,1420

298555,9917

* Q steam 609227,4304 ∗ ∆H Reaksi 300994,0749

* Q loss 30461,3715

(24)

Neraca Panas

2. HYDROLIZER ( R - 210 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

Starch 38766,5322 Starch 547,2779

Fiber 95,6189 Fiber 45,9719

Ash 65,0748 Ash 32,1773

Ca(OH)2 0,2996 Ca(OH)2 0,1498

H2O 250208,1420 G-amilase 24,5674

298555,9917 HCl 150,7629

* HCl dari F-140 H2O 120099,3934

HCl 21,5500 150225,4568

H2O 86,1593

107,7093

* Glukoamilase dr F-150

G-amilase 3,3564

∗ ∆H Reaksi 20797,4995 * Q serap 169239,1001

(25)

Neraca Panas

3. HEATER-1 ( E - 222 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

Starch 547,2779 Starch 1034,5312

Fiber 45,9719 Fiber 85,4037

Ash 32,1773 Ash 58,4375

Ca(OH)2 0,1498 Ca(OH)2 0,2697

G-amilase 24,5674 G-amilase 45,9704

HCl 150,7629 HCl 271,2392

H2O 120099,3934 H2O 216872,8195

150225,4568 272945,6654

* Q steam 129179,167 * Q loss 6458,9584

279404,6238 279404,6238

4. EVAPORATOR ( V - 240 )

Masuk Berat (kkal/j) Keluar Berat (kkal/j)

* Dekstrosa dr H-240 * Dekstrosa ke S-250

HCl 21,1194 HCl 189,9279

H2O 16759,1512 H2O 24931,7714

20732,4071 62514,9586

* Uap air

H2O 1212105,0602

* Q steam 1272600,8000 * Q loss 18713,1883

(26)

Neraca Panas

5. CRYSTALLIZER ( S - 250 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Fresh Dekstrosa dr V-240 * Campuran ke H-251

HCl 189,9279 HCl 30,1542

H2O 24931,7714 H2O 3939,2743

62514,9586 9627,6644

* Mother liquor dr H-251

Dekstrosa 110,9625

HCl 0,5932

H2O 77,2429

188,7986

* Q crystallization 2431,0431 * Q serap 55507,1359

65134,8003 65134,8003

6. ROTARY DRYER ( B - 260 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Kristal basah dr H-251 * Dekstrosa ke E-270

HCl 29,5659 H2O 312,4264

H2O 3862,0314 64209,0613

9438,8708 * Campuran ke H-261

* Udara panas Dekstrosa 645,6728

Udara 3578739,4601 HCl 2481,2304

H2O 698856,7529

Udara 2821985,6135

3523969,2696

(27)

Neraca Panas

7. HEATER ( E - 263 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Udara bebas dr G-262 * Udara panas ke B-260

Udara 187361,1247 Udara 3578739,4601

* Q supply 3569871,9320 * Q loss 178493,5966

3757233,0567 3757233,0567

8. COOLING CONVEYOR ( E - 270 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)

* Dekstrosa dr B-260 * Dekstrosa ke C-280

H2O 312,4264 H2O 28,9373

64209,0613 5575,6545

* Dekstrosa dr H-261

Dekstrosa 639,2006

639,2006 * Q serap 59272,6074

(28)

Spesifikasi Alat

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

Satuan panas = kilokalori/jam

1. SILO PATI UBI KAYU ( F - 110 )

Fungsi : Menampung pati ubi kayu dari supplier

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis

Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)

- Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 10605 cuft = 301 m3

Diameter : 17 ft

Tinggi : 51 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 3/8 in

Tebal tutup bawah : 3/8 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253)

(29)

Spesifikasi Alat

2. BUCKET ELEVATOR - 1 ( J - 111 )

Fungsi : memindahkan bahan padat dari dump truck ke silo F-110

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 70 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (4,1 / 14) x 225 ft/mnt = 66 ft/menit

Putaran Head Shaft = (4,1 / 14) x 43 rpm = 13 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 5 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

Jumlah = 1 buah

3. TANGKI PENCAMPUR ( M - 112 )

Fungsi : Mencampur pati ubi kayu, air, termamyl, dan lime.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis, dilengkapi

pengaduk

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

* Suhu operasi = 30oC (suhu kamar)

* Waktu operasi = 1 jam

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 7 ft

Tinggi Shell : 14 ft

Tebal Shell : 3/16 in

Dimensi tutup :

(30)

Spesifikasi Alat

Tebal tutup bawah (conis) : 3/16 in

Tinggi Tutup : 0,8 ft

Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller.

Diameter impeler : 2,334 ft

Panjang blade : 0,584 ft

Lebar blade : 0,467 ft

Power motor : 16 hp

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)

Jumlah tangki : 1 buah

4. POMPA - 1 ( L - 113 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari M-112 ke R-114

Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas (< 10 cP) dan tekanan rendah.

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 45,70 gpm

Total DynamicHead : 42,11 ft.lbf/lbm

Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

(31)

Spesifikasi Alat

5. TANGKI LIQUIFIKASI ( R - 114 ) Fungsi : Liquifikasi pati ubi kayu.

Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah conis

dilengkapi pengaduk, dan jaket pemanas.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

* Waktu operasi = 1 jam

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in

Tinggi Tutup : 1,2 ft

Sistem Pengaduk

Power motor : 47 hp

Sistem Pemanas

Diameter jaket : 10,06 ft

Tinggi jaket : 12 ft

Jaket spacing : 3/16 in

Tebal Jaket : 3/16 in

(32)

Spesifikasi Alat

6. POMPA - 2 ( L - 115 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari R-114 ke R-210

Spesifikasi :

Power : 2,0 hp = 1,5 kW

Jumlah : 1 buah

7. SILO TERMAMYL ( F - 120 )

Fungsi : Menampung enzym termamyl

Spesifikasi :

Volume : 210 cuft = 6 m3

Diameter : 4 ft

Tinggi : 12 ft

Jumlah : 1 buah

(33)

Spesifikasi Alat

Fungsi : Menampung lime

Spesifikasi :

Diameter : 4 ft

Tinggi : 12 ft

Jumlah : 1 buah

9. TANGKI HCl ( F - 140 )

Fungsi : menampung larutan HCl dari supplier

Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

Spesifikasi :

Volume : 210 cuft = 6 M3

Diameter : 6 ft

Tinggi : 6 ft

Tebal tutup bawah : ¼ in

(34)

Spesifikasi Alat

Jumlah : 2 buah

10. POMPA - 3 ( L - 141 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-140 ke R-210

Spesifikasi :

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

11. SILO GLUKO-AMILASE ( F - 150 )

Fungsi : Menampung enzyme gluko-amilase

Spesifikasi :

Diameter : 4 ft

Tinggi : 12 ft

Jumlah : 1 buah

(35)

Spesifikasi Alat

Perhitungan dan penjelasan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama

13. TANGKI DEKSTROSA ( F - 220 )

Fungsi : menampung larutan dekstrosa

Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric

- Suhu = suhu bahan

Spesifikasi :

Volume : 10830 cuft = 307 M3

Diameter : 24 ft

Tinggi : 24 ft

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Jumlah : 8 buah

14. POMPA - 4 ( L - 221 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari F-220 ke D-230

Spesifikasi :

(36)

Spesifikasi Alat

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

15. HEATER - 1 ( E - 222 )

Fungsi : Memanaskan bahan dari 60°C menjadi 88°C

Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

- Suhu = 88°C (suhu absorber)

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 76

Passes = 2

Shell : ID = 12,0 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel

Heat Exchanger Area , A = 238,7 ft2 = 23 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

16. ABSORBER ( D - 230 )

Fungsi : menyerap warna dari larutan dengan karbon aktif.

Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish

dilengkapi dengan sparger

Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk proses penyerapan

(37)

Spesifikasi Alat

* Sistem kerja = kontinyu

Spesifikasi : Dimensi tangki :

Volume : 38 cuft = 2 M3

Diameter : 2 ft

Tinggi : 10 ft

Spesifikasi packing :

Digunakan packing karbon aktif

Densitas karbon aktif : 1,8 gr/cc

Kebutuhan : 1937kg/6 bulan

Sparger :

Type : Standard Perforated Pipe

Bahan konstruksi : commercial steel

Diameter lubang : 4,11 mm

Jumlah cabang : 20 buah

Lubang tiap cabang : 38 buah

Jumlah kolom : 2 buah (1 buah standby running)

17. CENTRIFUGE - 1 ( H - 231 ) Fungsi : Memisahkan cake dan filtrat

Type : Disk-Bowls Centrifuge (automatic continuous discharge cake)

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

(38)

Spesifikasi Alat

Kapasitas maksimum : 50 gpm

Diameter Bowl : 13 in

Speed : 7500 rpm

Maximum Centrifugal Force : 10400 lbf/ft2

Power Motor : 6 Hp

Jumlah : 1 buah (automatic continuous discharge cake)

18. POMPA - 5 ( L - 232 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-231 ke V-240

Spesifikasi :

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

19. EVAPORATOR EFEK-1 ( V - 240A ) Fungsi : Memekatkan larutan aluminium sulfat

Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria )

Dasar Pemilihan : sesuai untuk proses pemekatan larutan.

Spesifikasi :

(39)

Spesifikasi Alat

Diameter evaporator = 6,1 ft

Tinggi shell = 12,2 ft

Tebal shell = 3/16 in

Tebal tutup = 3/16 in

Tube Calandria :

Ukuran = 4 in sch. 40 standard IPS

OD = 4,500 in

ID = 4,026 in

Panjang Tube = 4 ft

Jumlah Tube = 329 buah

Bahan konstruksi = Carbon steel SA – 203 Grade C ( 2 ½ Ni )

Jumlah evaporator = 1 buah

20. EVAPORATOR EFEK-2 ( V - 240B ) Fungsi : Memekatkan larutan aluminium sulfat

Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria )

Dasar Pemilihan : sesuai untuk proses pemekatan larutan.

Spesifikasi :

Bagian Shell :

Diameter evaporator = 8,8 ft

Tinggi shell = 17,6 ft

Tebal shell = ¼ in

Tebal tutup = ¼ in

Tube Calandria :

Ukuran = 4 in sch. 40 standard IPS

OD = 4,500 in

ID = 4,026 in

Panjang Tube = 4 ft

Jumlah Tube = 692 buah

Bahan konstruksi = Carbon steel SA – 203 Grade C ( 2 ½ Ni )

(40)

Spesifikasi Alat

21. BAROMETRIC CONDENSER ( E - 241 )

Fungsi : mengkondensasi uap dan menjaga tekanan evaporator

Type : Multi jet spray

Dasar pemilihan : sesuai dengan kondisi tekanan yang vacuum

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon steel

Volumetrik uap : 1151,2 cuft/mnt

Diameter pipa : 12 in ( asumsi aliran turbulent )

Panjang total pipa : 33 ft

Tekanan : 1,8483 psia

Air pendingin : 171 kg/jam

Jumlah alat : 1 buah

22. STEAM JET EJECTOR ( G - 242 )

Fungsi : memvacuumkan evaporator

Type : Single stage steam-jet ejector

Dasar Pemilihan : sesuai untuk penjagaan tekanan vacuum

Spesifikasi :

Bahan konstruksi : Carbon steel

Inlet (suction) : 1,11 in

Outlet (discharge) : 0,83 in

Panjang : 9,99 in

Kapasitas design : 8,82 lb/jam

Kebutuhan Steam : 1107 lb/jam (503 kg/jam)

Jumlah alat : 1 buah

23. HOT WELL ( F - 243 )

Fungsi : Menampung condensate selama 1 jam

Dasar Pemilihan : sesuai dengan bahan

(41)

Spesifikasi Alat

- Waktu penyimpanan = 1 jam

Hotwell berbentuk persegi panjang terbuat dari beton.

Spesifikasi :

Kapasitas : 1 m3

Bentuk : empat persegi panjang

Ukuran : Panjang = 1,4 m

Lebar = 1,4 m

Tinggi = 0,7 m

Bahan konstuksi : Beton

Jumlah : 1 buah

24. POMPA - 6 ( L - 244 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari V-240 ke S-250

Spesifikasi :

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

25. CRYSTALLIZER ( S - 250 )

Fungsi : Kristalisasi larutan dekstrosa dengan pendinginan.

Type : Swenson-Walker Crystallizer

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk kristalisasi dengan pendinginan

Spesifikasi :

(42)

Spesifikasi Alat

Diameter : 5,7 ft

Panjang : 19,0 ft

Luas Cooling Area : 153,4 ft2/ft3

Power : 3 hp

Jumlah : 2 buah (1 buah standby running)

26. CENTRIFUGE - 2 ( H - 251 ) Fungsi : Memisahkan cake dan filtrat

Type : Disk-Bowls Centrifuge (automatic continuous discharge cake)

Spesifikasi :

Bahan : Carbon Steel

Kapasitas maksimum : 50 gpm

Diameter Bowl : 13 in

Speed : 7500 rpm

Maximum Centrifugal Force : 10400 lbf/ft2

Power Motor : 6 Hp

Jumlah : 1 buah (automatic continuous discharge cake)

27. POMPA - 7 ( L - 252 )

Fungsi : Memindahkan bahan dari H-251 ke S-250

(43)

Spesifikasi Alat

Power : 1,5 hp = 1,2 kW

Jumlah : 1 buah

28. SCREW CONVEYOR ( J - 253 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-251 ke B-260

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 116 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 17 rpm

Power : 1,5 hp

Jumlah : 1 buah

29. ROTARY DRYER ( B - 260 )

(44)

Spesifikasi Alat

Dasar pemilihan : sesuai untuk pengeringan padatan

- Suhu = 100°C (berdasarkan titik didih air)

- Waktu proses= Waktu melewati (time of passes)

Spesifikasi :

Kapasitas : 5026,0240 kg/jam

Isolasi : Batu isolasi

Diameter : 2 m

Panjang : 10 m

Tebal isolasi : 4 in

Tinggi bahan : 0,984 ft

Sudut rotary : 1°

Time of passes : 10 menit

Jumlah flight : 30 buah

Power : 36 hp

Jumlah : 1 buah

30. CYCLONE ( H - 261 )

Fungsi : untuk memisahkan padatan yang terikut udara

Type : Van Tongeren Cyclone

Dasar pemilihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan

Spesifikasi :

Kapasitas : 3192,848 cuft/dt

Diameter partikel : 0,000030ft

Tebal Tutup atas : 3/16 in

Tebal Tutup bawah : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

31. BLOWER ( G - 262 )

(45)

Spesifikasi Alat

Type : Centrifugal Blower

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel

Rate Volumetrik : 7634 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas

Power : 149 hp

Jumlah : 1 buah

32. HEATER - 2 ( E - 263 )

Fungsi : Memanaskan udara dari 30°C menjadi 120°C

Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

- Suhu = 120°C (suhu dryer=100°C)

- Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG

Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square

Jumlah Tube , Nt = 270

Passes = 2

Shell : ID = 21,25 in

Passes = 1

Bahan konstruksi shell = Carbon steel

Heat Exchanger Area , A = 848 ft2 = 79 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

(46)

Spesifikasi Alat

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 32°C

Type : Plain spouts or chutes

Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup

Spesifikasi :

Kapasitas : 87 cuft/jam

Panjang : 70 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 13 rpm

Tebal jaket standar : 2 in

Power : 2,5 hp

Jumlah : 1 buah

34. BUCKET ELEVATOR - 2 ( J - 271 )

Fungsi : memindahkan bahan padat dari E-270 ke C-280

Type : Continuous Discharge Bucket Elevator

Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum = 14 ton/jam

Ukuran = 6 in x 4 in x 4 ¼ in

Bucket Spacing = 12 in

Tinggi Elevator = 70 ft

Ukuran Feed (maximum) = ¾ in

Bucket Speed = (3,8 / 14) x 225 ft/mnt = 62 ft/menit

Putaran Head Shaft = (3,8 / 14) x 43 rpm = 12 rpm

Lebar Belt = 7 in

Power total = 5 hp

Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan)

(47)

Spesifikasi Alat

35. BALL MILL ( C - 280 )

Fungsi : Menghaluskan solid sampai 100 mesh

Type : Ball Mill Grinding System, Air-Lift Type

Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai dengan bahan dan

kapasitas.

Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure)

Suhu operasi = Suhu kamar

Waktu proses = Continuous

Spesifikasi :

Sieve number : No. 100

Kapasitas maksimum : 105 ton/hari

Ukuran ball mill : 6 ft x 4 ½ ft

Mill Speed : 24 rpm

Power : 85 hp

Bola Baja : - Ball charge : 8,90 ton

- Ukuran bola baja : 5” , 3 ½ “ , 2 ½ “

- Jumlah bola 5” : 577 buah

- Jumlah bola 3½“ : 1682 buah

- Jumlah bola 2½“ : 4615 buah

Jumlah ball mill : 1 buah

36. SCREEN ( H - 281 )

Fungsi : Menyaring dekstrosa dari C-280.

Type : Vibrating Screen

Dasar pemilihan : sesuai dengan ukuran, kapasitas dan jenis bahan.

Spesifikasi :

Kapasitas : 4,0 ton/jam

Speed : 50 vibration/dt

Power : 3 Hp (Peter’s 4ed;p.567)

(48)

Spesifikasi Alat

Sieve No. : 100

Sieve design : standard 149 micron

Sieve opening : 0,149 mm

Ukuran kawat : 0,110 mm

Effisiensi : 99,73 %

Jumlah : 1 buah

37. BELT CONVEYOR ( J - 282 )

Fungsi : memindahkan bahan dari H-281 ke C-280

Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length

Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan

Spesifikasi :

Kapasitas maksimum : 32 ton/jam

Belt - width : 14 in

- trough width : 9 in

- skirt seal : 2 in

Belt speed : (0,2 / 32) x 100 ft/mnt = 0,7 ft/min

Panjang : 32 ft

Sudut elevasi : 21,8 o

Power : 4 Hp

Jumlah : 1 buah

(49)

Spesifikasi Alat

Fungsi : Menampung produk dekstrosa

Spesifikasi :

Diameter : 16 ft

Tinggi : 48 ft

(50)

Perencanaan Alat Utama

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

HYDROLIZER ( R - 210 )

Fungsi : Hidrolisa pati ubi kayu menjadi dekstrosa.

dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin.

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)

* Suhu operasi = 60oC (Bergmans : 117)

* Waktu tinggal = 48 jam proses (Bergmans : 117)

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi, dan kapasitas

produksi, maka hydrolizer dapat dibedakan jenisnya yaitu : hydrolizer

berpengaduk (mixed flow) dan hydrolizer pipa alir (plug flow). Pada hydrolizer ini bahan baku merupakan fase padat dan fase cair, maka dipilih jenis hydrolizer

(51)

Kondisi feed :

1. Feed campuran dari R-114 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat

ρ (gr/cc) [Sherwood]

Dekstrosa 592,0646 0,051214 1,544

Starch 3019,5298 0,261193 1,500

Fiber 4,0460 0,000350 1,535

Ash 4,0460 0,000350 2,320

Termamyl 0,5329 0,000046 1,260

Ca(OH)2 0,0118 0,000001 2,200

H2O 7940,3142 0,686846 1,000

11560,5453 1,000000

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi 1 × ρ

∑

= . . . lb/cuft

= 1 0,6868 2,200 0,00001 1,260 0,00001 2,320 0,0003 1,535 0,0003 1,500 0,2612 1,544 0,0512 1 + + + + + +

= 1,12 gr/cc

= 1,12 gr/cc x 62,43 = 69,8 lb/cuft (1 gr/cc = 62,43 lb/cuft)

Rate massa = 11560,5453 kg/jam = 25486,3782 lb/jam

ρ campuran = 62,43

komponen berat fraksi

1 _×

ρ

∑

= 69,8 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 69,8 25486,3782

(52)

2. Feed HCl dari tangki F-140 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat ρ (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1]

HCl 22,6453 0,3700 1,268

H2O 38,5582 0,6300 1,000

61,2035 1,0000

ρ campuran = 62,43

1

×

ρ

∑

= 67,7 lb/cuft

rate volumetrik=

densitas massa rate

=

cuft / lb

jam / lb 67,7 134,9292

= 2 cuft/jam

3. Feed gluko-amilase dari tangki F-150 :

ρ campuran = 62,43

1 _×

ρ

∑

= 57,0 lb/cuft

rate volumetrik=

densitas massa rate

=

cuft / lb

jam / lb 57,0 6,9630

= 1 cuft/jam

Total rate volumetrik = 366 + 2 + 1 = 369 cuft/jam

Tahap-tahap Perencanaan

1. Perencanaan Dimensi Hydrolizer

2. Perencanaan Sistem Pengaduk

(53)

1. PERENCANAAN DIMENSI HYDROLIZER

Total rate volumetrik = 369 cuft/jam

ρ campuran = 71,0 lb/cuft (produk bawah)

Waktu tinggal = 48 jam proses (Bergmans : 117)

Direncanakan digunakan 8 tangki untuk waktu tinggal 48 jam, sehingga volume

masing-masing tangki :

(

)

gki tan 8

jam 48 jam cuft

369 ×

= 2214 cuft

Asumsi volume bahan (larutan) mengisi 80 % volume tangki sehingga volume

ruang kosong sebesar 20% dan digunakan 1 buah tangki.

Volume tangki = 2214 x (100/80) = 2768 cuft

Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya

Diambil dimension ratio H

D = 2 (Ulrich ; T.4-27 : 248)

Dengan mengabaikan volume dished head.

Volume tangki = π

4 . D 2

. H

2768 =

4

π

. D2 . 2 D

D = 12 ft = 144 in = 3,7 m (Dmaksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18)

(54)

Penentuan tebal shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

t min = C

P 6 , 0 fE

ri P

+ −

×

[Brownell & Young ,pers.13-1,hal.254]

dengan : t min = tebal shell minimum; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D )

C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.

faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316

maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

P operasi = P hydrostatis = ρ H

ρ campuran = 71,0 lb/cuft (produk bawah)

P hydrostatis =

(

)

144 24 % 80 0 ,

71 × ×

= 9,5 psi

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan.

P design = 1,1 x 9,5 = 11 psi

r = ½ D = ½ x 144 in = 72 in

t min =

(

) (

)

0,125

11 6 , 0 8 , 0 36000

72

11 ₊

× − ×

×

(55)

Dimensi tutup atas, standard dished :

Untuk D = 144 in, didapat rc = 132 in (Brownell & Young, T-5.7)

digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young.

Tebal standard torispherical dished (atas) :

th =

P 1 , 0 fE rc P 885 , 0 − × ×

+ C [Brownell & Young; pers.13.12]

dengan : th = tebal dished minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

rc = crown radius ; in [B&Y,T-5.7]

C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.

faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316

maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

P design = 11 psi

th =

(

) (

)

11 1 , 0 8 , 0 36000 132 11 885 , 0 × − × × ×

+ 0,125 = 0,314 in , digunakan t = 3/16 in

h = rc -

4 D rc

2

2 ₋

= 2,26 ft

(56)

Tutup bawah, conis :

Tebal conical =

(

fE-0,6P

)

C

cos 2

D . P

+

α [Brownell,hal.118; ASME Code]

dengan α = ½ sudut conis = 30°/2 = 15°

tc =

(

) (

)

(

)

8

1 11 6 , 0 8 , 0 36000 15

cos 2

12 12 11

o × − × +

×

× ×

≈ 0,153 in = 3/16 in

Tinggi conical :

h =

(

)

2 m D

tgα× −

[Hesse, pers.4-17]

Keterangan : α = ½ sudut conis ; 15°

D = diameter tangki ; ft

m = flat spot center ; 12 in = 1 ft

maka h =

(

)

2 1 D 15

tg o× −

=

2 11 268 ,

0 ×

(57)

2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari ( Perry 6ed ; p.19-9 ) :

Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 12 = 4,000 ft

Lebar blade (w) = 0,2 diameter impeller = 0,2 x 4,000 = 0,800 ft

Panjang blade = 0,25 x diameter impeller = 0,25 x 4,000 = 1,000 ft

Penentuan putaran pengaduk :

V = π x Da x N (Joshi; hal.389)

Dengan : V = peripheral speed ; m/menit

Untuk pengaduk jenis turbin :

peripheral speed = 200 – 250 m/menit (Joshi; hal.389)

Da = diameter pengaduk ; m

N = putaran pengaduk ; rpm

Diambil putaran pengaduk , N = 60 rpm = 1,0 rps

Da = 4,000 ft = 1,22 m

V = π x 1,22 x 60 = 229,848 m/mnt (memenuhi range 200 – 250 m/mnt)

Karena peripheral speed memenuhi range, maka pengambilan putaran pengaduk

sebesar 60 rpm adalah benar.

Da E

J H

(58)

Penentuan Jumlah Pengaduk :

Jumlah Impeller =

gki tan Diameter sg liquid tinggi × (Joshi; hal.389)

sg bahan =

) O H ( reference bahan 2 ρ ρ = cuft / lb cuft / lb 43 , 62 0 , 71 = 1,137

Jumlah Impeller =

12

1,137 24

%

80 × × _≈

2 buah

Jarak pengaduk = 1,5 Da = 1,5 x 4,0 ft = 6 ft

Bilangan Reynolds ; NRe :

Putaran pengaduk , N = 60 rpm = 1,0 rps

ρ campuran = 71,0 lb/cuft sg = 1,137

µ bahan = reference

reference sg

bahan

sg _×_µ

= 0,00085

0,996 1,137 _×

= 0,00098 lb/ft dt (berdasarkan sg bahan)

NRe =

µ × ×

ρ Da2 N

≈ 1159184

Karena NRe > 10000 , maka digunakan baffle. [Perry 6ed ; hal 19-8]

Untuk NRe > 10000 diperlukan 4 buah baffle , sudut 900 (Perry, 6ed , hal. 19-8 )

Lebar baffle, J = J/Dt = 1/12

(59)

Power pengaduk :

Untuk NRe > 10000 perhitungan power digunakan persamaan 5.5 Ludwig,

halaman190 dengan persamaan :

P = 3

( ) ( )

N 3 D 5 g

K

× ×

ρ

× [Ludwig,Vol-1,pers.5.5,hal.190]

dengan : P = power ; hp

K3 = faktor mixer (turbin) = 6,3 [Ludwig,Vol-1,T.5.1,hal.192]

g = konstanta gravitasi ; 32,2 ft/dt2 x lbm/lbf

ρ = densitas ; lb/cuft

N = kecepatan putaran impeller ; rps

D = diameter impeller ; ft

P = 71,0

( ) ( )

1,03 4,0 5 2

, 32

3 , 6

× ×

× = 14313,6 lb.ft/dt = 26,1 hp(1 lb.ft/dt=1/550 hp)

Untuk 2 buah impeller, maka power input = 2 x 26,1 hp = 52,2 hp

Perhitungan losses pengaduk :

Gland losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearing) = 10 %(Joshi:399)

Gland losses 10 % = 10 % x 52,2 ≈ 5,22 hp (minimum=0,5)

Power input dengan gland losses = 52,2 + 5,22 = 57,42 hp

Transmission system losses = 20 %(Joshi:399)

Transmission system losses 20 % = 20 % x 57,42 ≈ 11,48 hp

Power input dengan transmission system losses = 57,42 + 11,48 = 68,9 hp

(60)

3. PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN

Perhitungan Jaket :

Perhitungan sistem penjaga suhu : ( Kern , hal 719 )

Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 60°C

Q = 169239,1001 kkal/jam = 671584 Btu/jam

Suhu masuk rata-rata = 95°C = 203°F

Suhu reaksi = 60°C = 140°F

∆T = 203 – 140 = 63°F

Kebutuhan media = 2440 kg/jam = 5380 lb/jam

Densitas media = 62,43 lb/cuft (densitas steam pendingin)

Rate volumetrik =

cuft / lb

jam / lb bahan

bahan rate

ρ = 87 cuft/jam = 0,03 cuft/dt

Asumsi kecepatan aliran = 10 ft/dt [Kern, T.12, hal. 845]

Luas penampang =

dt / ft

dt / cuft aliran tan kecepa

volumetrik rate

= 0,03 / 10 = 0,01 ft2

Luas penampang = π/4 (D22 - D12)

dengan : D2 = diameter dalam jaket

D1 = diameter luar bejana = Di bejana + (2 x tebal)

= 12 + 2 ( 3/16 in ≈ 0,02 ft ) = 12,04 ft

Luas penampang = π/4 (D22 - D12)

0,01 = π/4 (D22 – 12,04 2)

D2 = 12,05 ft

Spasi =

2 D

D₂ − ₁

=

2 ,04 12 12,05−

(61)

Perhitungan Tinggi Jaket :

UD = 15 (Kern, Tabel 8)

A =

t U

Q

D ×∆ =

63 15 671584

× = 711 ft

2

A conis = 0,785 (D x m) 4h2 +

(

D−m

)

+0,785d2(Hesse : pers. 4-16)

m = 12 in = 1 ft (Hesse : 85)

h : tinggi conical = 1,2 ft

d : Indise Diameter Jaket = 1205 ft

D : Outside Diameter Jaket = OD + (2 x tebal jaket) = 12,092 ft

A conis = 0,785 (D x m) 4h2 +

(

D−m

)

+0,785d2= 196,9 ft2

Ajaket = A shell + A conis

711 = (π . (12,05) . h ) + 196,9

hjaket = 14 ft

(62)

Spesifikasi :

Fungsi : Hidrolisa pati ubi kayu menjadi dekstrosa.

dilengkapi pengaduk dan jaket pendingin.

Dimensi Shell :

Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in

Tinggi Tutup atas : 1,79 ft

Tinggi Tutup bawah : 1,50 ft

Sistem Pengaduk

Power motor : 69 hp

Sistem Pendingin

Diameter jaket : 12,05 ft

Tinggi jaket : 14 ft

Jaket spacing : 3/16 in

Tebal Jaket : 3/16 in

(63)

Instrumentasi & Keselamatan Kerja

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi

sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan

alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses

produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi. dimana

dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat

tercatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang

dikehendaki, serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan

selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat

instrumentasi maka :

1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi-kondisi yang telah

ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah

ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama.

3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat

segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.

(64)

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :

1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur,

tekanan, dan radiasi.

2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan laju, seperti pada

kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid dan ketebalan.

3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisika dan kimia, seperti

densitas, kandungan air.

Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah :

- Level, Range dan Fungsi dari alat instrumentasi.

- Akurasi hasil pengukuran.

- Bahan konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang

berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis

pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau

otomatis. Pada dasarnya alat-alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan

pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat

tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan

investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini,

maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat

(65)

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah :

- Melakukan pengukuran.

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan.

- Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.

Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Sensing / Primary Element / Sensor.

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada

variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element

merubah energi yang dirasakan dari media yang sedang dikontrol

menjadi sinyal yang bisa dibaca (misalnya dengan tekanan fluida).

2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data

analog menjadi digital), digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data

(66)

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap

yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan

apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel

manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk

menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi.

Macam instrumentasi pada suatu perencanaan pabrik misalnya :

1. Flow Control ( F C )

Mengontrol aliran setelah keluar suatu alat.

2. Flow Ratio Control ( F R C )

Mengontrol ratio aliran yang bercabang.

3. Level Control ( L C )