LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Neraca Massa
Kapasitas produksi olein yang dihasilkan adalah sebesar 1000 ton/hari Kapasitas produksi = 1000 ton/hari
= 1000 ton/hari x 1000 kg/ton x 1/24 hari/jam
= 41.666 kg/jam olein
Tabel LA-1 komposisi asam lemak bebas minyak sawit
Asam Lemak Stearin (% massa) Olein (% massa)
Miristat 1,4 % - Palmitat 40,1 % - Stearat 5,5 % - Oleat - 42,7 % Linoleat - 10,3 % Total 47 % 53 % Sumber : Soepadiyo M, 2003
LA-1 Perhitungan Neraca Massa Pada Filter Press F3 : 3 4 F4 : 41.666 kg/jam Wo3: 0,53 Wo4 : 0,995 Ws3: 0,47 Ws4 : 0,005 5 F5 : FP 101 Wo5 : 0,005 Ws5 : 0,995
Tujuan: Memisahkan antara stearin dan olein hasil kristalisasi F3 = F4 + F5
F3o = F4o + F5o F3s = F4s + F5s
Untuk alur 4 : F4 = 41.666 kg/jam
F4o = F4 x W4o F4s = F4 x W4s = 41.666 x ( 0,995 ) = 41.666 x ( 0,005 ) = 41.457,67 Kg/jam = 208,33 kg/jam Total : F3 = 41.666 + F5 Olein : 0,53 F3 = 41.457,67 + 0,005 F5 Stearin : 0,47 F3 = 208,33 + 0,995 F5 Dari neraca Olein diperoleh:
0,53 (41.666 + F5 ) = 41.457,67 + 0,005 F5 26.500 + 0,53 F5 = 41.457,67 + 0,005 F5
0,525 F5 = 19.375,67
F5 = 36.906,0381 Kg/jam Dari neraca Total diperoleh:
F3 = 41.666 + F5
= 41.666 + 36.906,0381 = 78.572,0381 Kg/jam
Untuk alur 3 : Untuk alur 5 : F3 = 78.572,0381 kg/jam F5 = 36.906,0381 kg/jam F3o = F3 x W3o F5s = F5 x W5s = 78.572,0381 x ( 0,53 ) = 36.906,0381 x (0,995 ) = 41.643,18019 kg/jam = 36.721,50791 kg/jam F3s = F3 x W3s F5o = F5 x W5o = 78.572,0381 x ( 0,47 ) = 36.906,0381 x (0,005) = 36.928,85791 kg/jam = 184,5301905 kg/jam
Tabel LA-2. Hasil Neraca Massa pada Filter Press Masuk
(Kg/jam) Keluar (Kg/jam) Komponen
Alur 3 Alur 4 Alur 5
Olein 41.643,18019 41.457,67 184,5301905 Stearin 36.928,85791 208,33 36.721,50791
Jumlah 78.572,0381 41.666 36.906,0381
Total
78.572,0381 78.572,0381
LA-2 Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Kristalisasi
F2 : 2 3 F3 : 78.572,0381kg/jam
Wo2: 0,53 Wo3 : 0,53
Ws2: 0,47 Ws3 : 0,47
C 101
Tujuan : Mengkristalkan stearin dengan proses pendinginan
Pada tangki kristalisasi tidak terjadi reaksi dan hanya ada 1 alur masuk (F2) dan 1 alur keluar (F3). maka massa yang masuk sama dengan massa yang keluar.
F2 = F3 = 78.572,0381 kg/jam
F2o = F2 x Wo F2s = F2 x W2s
= 78.572,0381 x 0,53 = 78.572,0381 x 0,47 = 41.643,18019 kg/jam = 36.928,85791 kg/jam
Tabel LA-3 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Kristalisasi Masuk (kg/jam) Keluar (Kg/jam) Komponen
Alur 2 Alur 3
Olein 41.643,18019 41.643,18019
Stearin 36.928,85791 36.928,85791
Total 78.572,0381 78.572,0381
LA-3 Perhitungan Neraca Massa Pada Heat Exchanger
F1 : 1 2 F2 : 78.572,0381 kg/jam
Wo1: 0,53 Wo2 : 0,53
Ws2: 0,47 Ws2 : 0,47
HE 101
Tujuan : Memanaskan RBDPO hingga 76 oC menuju tangki kristalisasi Pada heat exchanger tidak terjadi reaksi dan hanya ada 1 alur masuk (F1) dan 1 alur keluar (F2). maka massa yang masuk sama dengan massa yang keluar. F1 = F2 = 78.572,0381 kg/jam
F1o = F1 x W1o F1s = F1 x W1s
= 78.572,0381 x 0,53 = 78.572,0381 x 0,47 = 41.643,18019 kg/jam = 36.928,85791 kg/jam
Tabel LA-4 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Heat Exchanger Masuk (kg/jam) Keluar (Kg/jam) Komponen
Alur 1 Alur 2
Olein 41.643,18019 41.643,18019
Stearin 36.928,85791 36.928,85791
LA-5
LA-4 Perhitungan Neraca Massa Pada Bak penampung Yang dilengkapi HE
F5 : 36.906,0381 kg/jam 6 F6 :
Wo5: 0,005 5 Wo6 : 0,005
Ws5: 0,995 Ws6 : 0,995
BP 101
Tujuan : Menampung dan memanaskan stearin menuju tangki timbun Pada bak penampung yang dilengkapi dengan heat exchanger tidak terjadi reaksi dan hanya ada 1 alur masuk (F5) dan 1 alur keluar (F6). maka massa yang masuk sama dengan massa yang keluar.
F5 = F6 = 36.906,0381 kg/jam
F6o = F6 x W6o F6s = F6 x W6s
= 36.906,0381 x 0,005 = 36.906,0381 x 0,995 = 184,5301905 kg/jam = 36.721,50791 kg/jam
Tabel LA-5 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Bak penampung Masuk (kg/jam) Keluar (Kg/jam) Komponen Alur 5 Alur 6 Olein 184,5301905 184,5301905 Stearin 36.721,50791 36.721,50791 Total 36.906,0381 36.906,0381
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Neraca Panas
Basis perhitungan : 1 Jam operasi Satuan panas : Kilo Kalori Suhu referensi : 25 0C
Perhitungan Cp (kal/mol oC) menggunakan nilai setiap gugusnya. Tabel LB-1 Harga Cp setiap gugusan
Gugus Harga - CH3 8,8 - CH2 - 6,2 - CH = 5,3 - COOH 19,1 C = 2,9 C 2,9 Sumber : Lyman, 1980
Nilai kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing komponen: 1. Cp Olein ( C18H34O2 ) = CH3 (CH2)7CH – ( CH2 )7COOH = 1 (-CH3-)+ 2(-CH=)+14(-CH2-)+1(-COOH) = 1 (8,8) + 2( 5,3 ) +14 (6,2) + 1 (19,1) = 125.3 kal /mol oC 2. Cp Stearin ( C18H36O2 ) = CH3 (CH2)16COOH = 1 (-CH3-)+ 16(-CH2-)+1(-COOH) = 1 (8,8) + 16 (6,2) + 1 (19,1) = 127,1 kal /mol oC
Berat Molekul :
1. BM Olein : 282 gr/mol 2. BM Stearin : 284 gr/mol
LB-1 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki RBDPO
Steam P = 2 atm T = 180 oC P = 1,5 atm P = 1,5 atm T = 30 oC T = 60 oC RBDPO 1 2 RBDPO T 101 P = 2 atm T = 100 oC Kondensat Panas Masuk Q = n . Cp . Δt
Jumlah panas masuk (Q masuk) pada 30 oC adalah:
Tabel LB-2 Neraca Panas Masuk Pada Tangki RBDPO Kompo nen BM m (kg/jam) n = m/BM (kmol/ jam) Cp (kkal/ kgoC) ΔT (oC) Qm (kkal/jam) Olein Stearin 282 284 41.643,18019 36.928,85791 147,6708517 130,0311898 125,3 127.1 5 5 92.515,78859 82.634,82112 Total 78.572,0381 175.150,6097
Panas Keluar
Jumlah panas yang keluar (Qkeluar) pada 60oC adalah:
Tabel LB-3 Neraca Panas Keluar Pada Tangki RBDPO Komponen M (kg/jam) n = m/BM (kmol/jam) Cp (kkal/kgoC) ΔT (oC) Qk (kkal/jam) Olein Stearin 41.643,18019 36.928,85791 147,6708517 130,0311898 125,3 127.1 35 35 647.610,5201 578.443,7478 Total 78.572,0381 1.226.054.268
Panas yang dilepas steam (Qs):
Qs = Qk – Qm = 1.226.054.268 kkal/jam – 175.150,6097 kkal/jam = 1.050.903,658 kkal/jam
Panas yang dibutuhkan fluida = 1.050.903,658 kkal/jam
= 1.050.903,658 kkal/jam x 4,184 kJ/kkal = 4.396.980,906 kJ/jam
Dari Tabel steam Smith, 1950 diperoleh:
Pada tekanan 2 atm diperoleh temperatur saturated steam = 100 oC HV (180oC, 2 atm) = 2828,6 kJ/kg
Hl (100oC, saturated steam) = 419 kJ/kg
Q = Hv - Hl
= 2828,6 kJ/kg – 419 kJ/kg = 2409,6 kJ/kg
Masa steam yang diperlukan:
kg/jam 776272 , 824 . 1 kJ/kg 6 , 409 2 kJ/jam 906 4.396.980, Q Qs m
LB-2 Perhitungan Neraca Panas Pada Heat Exchanger Steam P = 2 atm T = 180 oC P = 1,5 atm P = 1,5 atm T = 60 oC T = 76 oC RBDPO 2 3 RBDPO HE 101 P = 2 atm T = 110 oC Kondensat Panas Masuk Q = n . Cp . Δt
Jumlah panas masuk (Q masuk) pada 60 oC adalah:
Tabel LB-4 Neraca Panas Masuk Pada Heat Exchanger Kompo nen BM m (kg/jam) n = m/BM (kmol/ jam) Cp (kkal/ kgoC) ΔT (oC) Qm (kkal/jam) Olein Stearin 282 284 41.643,18019 36.928,85791 147,6708517 130,0311898 125,3 127.1 35 35 647.610,5201 578.443,7478 Total 78.572,0381 1.226.054,268
Panas Keluar
Jumlah panas yang keluar (Qkeluar) pada 76oC adalah:
Tabel LB-5 Neraca Panas Keluar Pada Heat Exchanger Komponen M (kg/jam) n = m/BM (kmol/jam) Cp (kkal/kgoC) ΔT (oC) Qk (kkal/jam) Olein Stearin 41.643,18019 36.928,85791 147,6708517 130,0311898 125,3 127.1 51 51 943.661,0436 842.875,1754 Total 78.572,0381 1.786.536,219
Panas yang dilepas steam (Qs):
Qs = Qk – Qm = 1.786.536,219 kkal/jam – 1.226.054,268 kkal/jam = 560.481,951 kkal/jam
Panas yang dibutuhkan fluida = 560.481,951 kkal/jam
= 560.481,951 kkal/jam x 4,184 kJ/kkal = 2.345.056,483 kJ/jam
Dari Tabel steam Smith, 1950 diperoleh:
Pada tekanan 2 atm diperoleh temperatur saturated steam = 110 oC HV (180oC, 2 atm) = 2828,6 kJ/kg
Hl (110oC, saturated steam) = 462 kJ/kg
Q = Hv - Hl
= 2828,6 kJ/kg – 462 kJ/kg = 2366,6 kJ/kg
Masa steam yang diperlukan:
kg/jam 8968491 , 90 9 kJ/kg 2366,6 kJ/jam 483 , 056 . 345 . 2 Q Qs m
LB-3 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Kristalisasi
Air dari WCT Air dari Chiller P = 2 atm P = 2 atm T = 24 oC T = 10 oC P = 1,5 atm P = 1,5 atm T = 76 oC 3 4 T = 24 oC RBDPO C 101 RBDPO P = 2 atm P = 2 atm T = 38 oC T = 22 oC Air ke WCT Air ke Chiller Panas Masuk
Panas masuk pada tangki kristalisasi = Panas keluar dari Heat Exchanger
= 1.786.536,219 kkal/ jam
Panas Keluar
Proses pendinginan pada tangki kristaslisasi terbagi menjadi 2 tahap. Tahap 1 didinginkan sampai suhu 40 oC menggunakan media air pendingin dari Water cooling Tower, sedangkan tahap ke 2 didinginkan sampai 24 oC menggunakan media air pendingin dari Chiller.
Tabel LB-6 Neraca Panas Tahap I Pada Tangki Kristaslisasi Komponen M (kg/jam) n = m/BM (kmol/jam) Cp (kkal/kgoC) ΔT (oC) Qk (kkal/jam) Olein Stearin 41.643,18019 36.928,85791 147,6708517 130,0311898 125,3 127.1 15 15 277.547,3658 247.904,4634 Total 78.572,0381 525.451,8292
Panas yang diserap air pendingin dari Water Cooling Tower adalah: Q = 525.451,8292 kkal/ jam - 1.786.536,219 kkal/ jam = - 1.261.084,39 kkal /jam.
Cp Air (H2O) = 1 kkal/kg oC (Geankoplis, 1997)
Maka jumlah air dingin adalah: = T Cp Q . jam kg C x C kg kkal jam kkal o o 14 90.077,45643 / 1 / 39 1.261.084,
Tabel LB-7 Neraca Panas Tahap II Pada Tangki Kristaslisasi Komponen M (kg/jam) n = m/BM (kmol/jam) Cp (kkal/kgoC) ΔT (oC) Qk (kkal/jam) Olein Stearin 41.643,18019 36.928,85791 147,6708517 130,0311898 125,3 127.1 -1 -1 -18.503,15772 -16.526,96422 Total 78.572,0381 -35.030,12194
Didalam stearin masih mengandung 0.5 % olein, maka hanya 99.5 % dari stearin yang mengkristal (memadat)
∆HKristalisasi Stearin = -22,6 kkal/kg (Timms, 1985)
= -22,6 kkal/kg x 36.928,85791 x 0.995 kg/jam = - 830.419,2278 kkal/jam
Panas yang diserap air pendingin dari Chiller adalah:
Q = -35.030,12194 kkal/ jam – 525.451,8292kkal/ jam + ∆Hkristalisasi
= - 560.481,9511 kkal /jam. + (- 830.419,2278 kkal/jam) = - 1.390.901,179 kkal /jam
Cp Air (H2O) = 1 kkal/kg oC (Geankoplis, 1997)
Maka jumlah air dingin dari Chiller adalah: = T Cp Q . 115.908,4316 kgjam C 12 x C kkal/kg 1 kkal/jam 179 , 901 . 390 . 1 o o
LB-4 Perhitungan Neraca Panas Pada Filter Press P = 1,5 atm P = 1,5 atm T = 24 oC T = 24 oC RBDPO 3 4 Olein FP 101 5 P = 1 atm Stearin T = 24 oC
Panas bahan masuk (Qmasuk) ke Filter Press sama dengan panas yang keluar (Qkeluar) dari Filter Press T = 24 0C, maka:
Panas yang ditambahkan adalah: Qs = Qk – Qm = 0 kkal /jam
LB-5 Perhitungan Neraca Panas Pada Bak Penampung Dengan Koil Pemanas Steam P = 2 atm T = 180 oC P = 1,5 atm P = 1,5 atm T = 24 oC T = 70 oC Stearin 5 6 Stearin BP101 P = 2 atm T = 100 oC Kondensat
Tabel LB-8 Neraca Panas Masuk Pada Bak Penampung Komponen M (kg/jam) n = m/BM (kmol/jam) Cp (kkal/kgoC) ΔT (oC) Qm (kkal/jam) Olein Stearin 184,5301905 36.721,50791 0,654362377 129,3010842 125,3 127.1 -1 -1 -81,99160584 -16.434,1678 Total 36.906,0381 -16.516,15941
LB-9
Tabel LB.9 Neraca Panas Keluar Pada Bak Penampung Komponen M (kg/jam) n = m/BM (kmol/jam) Cp (kkal/kgoC) ΔT (oC) Qk (kkal/jam) Olein Stearin 184,5301905 36.721,50791 0,654362377 129,3010842 125,3 127.1 45 45 3.689,622263 739.537,5511 Total 36.906,0381 743.227,1733
Panas yang dilepas steam (Qs):
Qs = Qk – Qm = 743.227,1733 kkal/jam – (-16.516,15941) kkal/jam = 759.743,3327 kkal/jam
Panas yang dibuang oleh fluida = 759.743,3327 kkal/jam
= 759.743,3327 kkal/jam x 4,184 kJ/kkal = 3.178.766,104 kJ/jam
Dari Tabel steam Smith, 1950 diperoleh: HV (180oC, 2 atm) = 2828,6 kJ/kg
Hl (100oC, Saturated Steam) = 419 kJ/kg
Q = Hv - Hl
= 2828,6 kJ/kg – 419 kJ/kg = 2409,6 kJ/kg
Masa steam yang diperlukan:
kg/jam 2090 , 319 . 1 kJ/kg 2409,6 kJ/jam 104 3.178.766, Q Qs m
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC-1 Tangki Bahan Baku RBDPO (T101)
Fungsi : Penyimpanan RBDPO untuk kebutuhan selama 1 hari Kondisi : T = 60 oC, P = 1 atm
Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 3 unit
Tabel LC-1 Komposisi Bahan Dalam Tangki Bahan Baku
Komponen Massa (kg/jam) Densitas (kg/m3) Volume (m3) Olein Stearin 41.643,18019 36.928,85791 890,5 847 46,76381829 43,59959516 Total 78.572,0381 90,36341345 Densitas campuran = 869,5116209kg 5 90,3634134 1 78.572,038 campuran volume campuran massa /m3 Perhitungan : a. Volume
Kebutuhan bahan = 78.572,0381 kg/jam
Kebutuhan bahan 1 hari = 78.572,0381 kg/jam x 24 jam/hari = 1.885.728,914 kg/hari
Volume bahan untuk 1 hari
= 2.168,816m hari kg/m 869,4736 kg/hari 914 1.885.728, 3 3
Faktor keamanan tangki 20 %, maka:
Volume tangki (V) = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan
b. Diameter (D) dan Tinggi Tangki (H)
Volume shell tangki (VS)
Vs = πD H 4 1 2 ; asumsi, D : H = 3 : 4 Maka H = D 3 4 Vs = 2 D3 3 π D 3 4 . D π 4 1
Volume tutup tangki (Vh)
Vh = 3 24Di (Walas, 1988) Volume tangki (V) V = Vs + 2Vh = 3 3 3 D3 24 π 2 D 24 8π D 24 π 2 D 3 π = 3 D3 12 5π D 24 10π 2.602,58011 m3 = D3 12 5π D = 12,576 m H = 16,768 m
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 12,576 m
Tinggi tutup (Hh) = D/4 (walas, 1988) = 4 m 576 , 2 1 = 3,144 m
d. Tebal Shell Tangki (Brownell dan Young, 1979) Volume tutup tangki (Vh) = 3
12,576m 324 π D 24 π
= 260,223 Volume cairan dalam shell (Vc Shell)= V - Vh = (2.602,579 – 260,223) m3 = 2.342,355 m3 Tinggi cairan (Hc) = 4 D π V 2 c Shell =
4 m 576 , 2 1 π m 355 , 342 . 2 2 3 = 18,866 m L = 2 (Hh) + H = 2 (3,14)+16,768 = 23,056 Tekanan hidrostatik :P = ρ x g x L (Brownell dan Young, 1979) = 869,4736 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 23,056 m = 196.465,107 Pa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka : Pdesign = (1,05) x 196.465,107 Pa
= 206.288,362 = 206,288362 kPa Joint Efficiency (E) = 0,8
Allowable Stress (S): = 12650 Psia = 87218,714 kPa Tebal Shell Tangki :
T = C
1,2P 2SE
PD
(Brownell dan Young, 1979)
=
0,125inc kPa 288362 , 206 x 1,2 0,8 x 87218,714 x 2 m inc 39,37 x m 576 , 2 1 x kPa 288362 , 206 = 0,85 inTebal shell standar yang dipilih = 7/8 in e. Ukuran Tutup Tangki
Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, maka: Tebal tutup tangki = 7/8 in
Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young (1979), diperoleh nilai : Sf = Flange lurus = 4 in = 0,10 m
icr = Radius sudut bagian dalam = 2 5/8 in = 0,06
Dimensi keseluruhan : OA = t + b + sf (Brownell dan Young, 1979) Dimana OA = Hh = Tinggi keseluruhan tutup tangki
b = Pinggan bagian dalam a = Radius dalam
r = radius pinggan Sehingga pinggan dalam,
b = 3,144 – 0,06 – 0,10 = 2,984 m Maka diperoleh radius pinggan dalam sebesar:
r = b + AC Dimana : AC = 2 2 AB BC AB = a – icr BC = r – icr a = D/2 = 12,576 / 2 = 6,288 m maka r = 2 2 AB BC b
(r – b)2 = (r – icr)2 – (a – icr)2
r2 – 2br + b2 = (r2 – 2r(icr) + icr2) – (a2 – 2a(icr) + icr2) 2br = b2 + 2r(icr) + a2 – 2a(icr)
2 (2,984) r = 2,9842 + 2r (0,06) + 6,2882 – 2(6,288)(0,06)
r = 8,15 m
f. Jaket tangki (kern, 1965) L = Da = 12,576 = 41,25 ft
Ρ = 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3
k = 0,0925Btu/(hr)(ft2)(oF/ft) Tabel 4, kern. hal 800. c = 125,84 Btu/lbmoF µ = 18,2 CP x 2,4191 lbm/ft.hr Rei = 2.098,21 02 , 44 2814 , 54 25 , 41 2 2 x x L
Untuk Rei = 2.098,21dari Fig 20-2 kerndidapatkan j = 65 J = 65 = 14 , 0 3 1 w x k cx x k hixDi
Untuk mempermudah perhitungan w dianggap = 1 Di = 41,25 ft hi = 14 , 0 3 1 w x k c Di k jx = 1 0925 , 0 02 , 44 84 , 125 25 , 41 0925 , 0 65 3 1 x x x x = 37,71 Btu/(hr)(ft2)(oF)
hoi = 1.050.903,685 kkal/hr x Btu hr kkal Btu / 51 , 606 . 167 . 4 25216 , 0 1 uc = 51 , 606 . 167 . 4 31 , 37 51 , 606 . 167 . 4 31 , 37 x hio hi hixhio = 37,30 Btu/(hr)(ft2)(oF) Rd = 0,005, hd = 200 005 , 0 1 1 Rd
UD = 200 31 , 37 200 31 , 37 x hd uc ucxhd = 31,46 A = 41,252 4 14 , 3 0925 , 0 25 , 41 14 , 3 x x x = 1347,70 ft2
LC-2 Heat Exchanger (HE101)
Fungsi : Menaikkan suhu RBDPO dari 60 0C menjadi 760C Jenis : 1-2 Shell and tube
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Dari perhitungan neraca panas pada lampiran B diperoleh:
Laju alir steam masuk = 990,8968491 kg/jam = 2.184,565 lb/jam Panas yang dilepas steam = 2.345.056,483 kkal/jam = 2.222.675,945 Btu/jam
Tawal = 180 oC = 356 oF
Takhir = 110 oC = 230 oF
Fluida dingin
Laju alir olein = 78.572,0381 kg/jam = 91.807,976 lb/jam
Tawal = 60 oC = 140 oF
Takhir = 76 oC = 168.8 oF
Tabel LC-2 Data Temperatur Pada HE
Temperatur Fluida Panas Fluida Dingin Selisih Tinggi T1 = 356 0F t2 = 168.8 0F ∆T = 187,2 0F
Rendah T2 = 230 0F t1 = 140 0F ∆T = 90 0F
F 132,87 90 187,2 log 2,3 97,2 Δt ΔT Log 2,3 Δt ΔT LMTD o 133 , 0 373 , 4 1 1 1 2 1 2 2 1 t T t t S t t T T R
Dari Gambar 18 Kern (1950), diperoleh nilai FT = 1 maka:
∆TLMTD = FT x LMTD = 1 x 132,869 = 132,869 0F Rd ≥ 0,003 ∆P ≤ 10 Psi F 293 2 230 356 2 T T T 1 2 0 c F 154,4 2 8 , 68 1 40 1 2 t t t 1 2 0 c
1. Dari Tabel 8 Kern (1950) untuk medium organik UD = 50-100, diambil UD = 100
Btu/jam.ft2 . oF
o
2 0 2 D ft 283 , 67 1 F 2,869 3 1 F . Btu/jam.ft 100 Btu/jam 945 , 675 . 222 . 2 Δt U Q A 2. Digunakan 1 in OD tubes 1 in, Dari Tabel 10 kern (1950), diperoleh: 1 in OD, l = 20 ft; dengan luas permukaan luar “a” = 0,2618 ft2/ft Jumlah tubes,
31,948buah ft ft 0,2618 ft 20 ft 283 , 67 1 a x l A t N 2 2 Dari Tabel 9 Kern (1950), dengan square pitch 1-P diperoleh jumlah tube terdekat adalah Nt = 32 pada shell =10. in
3. Koreksi UD
A = L x Nt x a”
F ft jam. Btu 99,839 869 , 132 167,552x jam Btu 945 2.222.675, Δt x A Q U 2 D
Tube : Fluida Panas (Steam)
4. Flow area (at), dari Tabel 10 Kern (1950), diperoleh untuk 1 in OD tube square pitch, at’ = 0,355 ft2 2 ft 078 , 0 1 x 144 2 3 x 0,355 n x 144 Nt x at' at
5. Laju alir masa, Gt
2 jam.ft lbm 243 , 007 . 8 2 0,078 2.184,565 at Wt Gt 6. Bilangan Reynold Pada 8 BWG diperoleh Dt = 0,0558ft 12 0,67 (Tabel 10 Kern, 1950) Pada Tc = 293o F, diperoleh µ = 0,014 cp (Fig. 15 Kern, 1950)
= 0,0338 lbm/ft. jam 809 , 236 . 46 0,0338 243 , 007 . 28 x 0,0558 μ Gt x Dt Ret
Shell : Fluida Dingin (Olein) :
7. Flow area, untuk 1 in OD tube 1 1/4 in square pitch 1-P, jumlah tube 32 buah dengan panjang tube = 20 ft, diperoleh:
(Kern, 1950) Tube Shell s a 2 2 2 2 t 2 ft 0,370 1 π 4 1 2 3 0 1 π 4 1 144 1 D π 4 1 N D π 4 1 144 1
8. Laju alir masa (Gs)
2 s s 248.129,664lbmjamft 0.370 91.807,976 a W G
9. Bilangan Reynold (Re)
Pada tc = 154,4 oF, diperoleh µ = 7 cp (Fig. 14 Kern, 1950)
= 16,9337 lbm/ft. jam
10 1 π x 2 3 0,370 4 ID OD π N a 4 De t s = 0,147 ft 992 , 153 . 2 16,9337 664 , 129 . 248 x 0,147 μ Gs . De Res 10. Pada Re = 2.153,992 dengan L/D = 20/0,216 = 92,59, dari Fig 24, Kern (1950) diperoleh JH = 9
11. cp = 126,1460 Btu/lbm. oF
K = 0,0925 Btu/jam ft2 (oF/ft) (Tabel 5 Kern, 1950 )
3 1 3 1 0 3 1 0 0925 , 0 9337 , 16 146 , 126 147 , 0 0925 , 0 9 K μ cp Dt K JH h K μ cp Dt K JH h x s s = 161,272
hio = 1500 Btu/jam ft2 .oF (Kern, 1950) Фs = 1 tw = tc + ho hio hio (Tc - tc) = 154,4 + 272 , 161 1500 1500 (293 - 154,4) = 279,545 oF
Pada tw = 279,545 oF diperoleh
µ
w = 1,4 cp (Fig. 15 Kern, 1950) = 3,386 lbm/ft. jam Фs = 1 3,386 3,386 μ μ 0,14 0,14 w ho = Φs Φs ho = 161,272 x 1 = 161,272 12 Koefesien UcF jam.ft Btu 616 , 145 272 , 161 1500 272 , 161 x 1500 ho hio ho x hio c U 2 0 13. Faktor Pengotor Rd 0,0046 99,839 x 616 , 45 1 ,839 99 616 , 45 1 U x U U U Rd D C D C Syarat Rd ≥ 0,003
Maka design Heat Exchanger memenuhi
Penurunan Tekanan
Tube
Pada 293 oF dan P = 2 atm, diperoleh Volume spesifik (V) = 11,41 ft3/lbm S = 5 , 62 41 , 11 1 = 0,0014 14. Pada Ret = 46.236,809 ; maka
f = 0,00017 (Fig. 26 Kern, 1950 ) Gt = 28.007,243 lb/jam.ft2
Psi 32 , 0 0,0014 x 0,0558 x 10 x 5,22 1 x 20 28.007,243 0,00017 2 1 t φ x s x Dt x 10 x 5,22 n L G f 2 1 ΔP 10 2 10 2 x t Shell 15. De
12 ID . 12 OD . N. as x 4
3,14 1012
12 1 14 , 3 x 2 3 370 , 0 x 4 x x 174 , 0 143 , 0 381 , 8 1,48 537 , 919 . 2 16,9337 664 , 129 . 248 x 174 , 0 μ Gs . De Res Dari Fig.26 Kern (1950), pada Res = 2.919,537 diperoleh f = 0,00038 ft2/in2
Psia 048 , 0 1 x 08 , 1 x 174 , 0 x 10 x 5,22 1 x 20 4 248.129,66 0,00038 t φ x s x De x 10 x 5,22 n L G f ΔP 10 2 10 2 x t∆P ≤ 10 Psia , maka desain Heat Exchanger diterima
LC-3 Pompa Bahan Baku (P101)
Fungsi : Memompakan bahan baku dari tangki RBDPO ke Heat Exchanger
Jenis : Sentrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Data :
Temperatur = 600C
Laju alir massa (F) = 78.572,0381 kg/jam = 173222,597 lbm/jam
Densitas = 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3 Viskositas = 18,2 cp= 0,0122 lbm/ft.det
Perhitungan :
Laju alir volumetrik: Q = ρ F = 3 lbm/ft 54,2814 lbm/jam 597 , 222 . 73 1 = 3.191,196 ft3/jam x detik 3600 jam 1
= 0,886 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit = 397,835 gpm
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . (ρ)0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,886)0,45 . (54,2814) 0,13
= 6,22 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa : Ukuran pipa nominal = 6 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,505 ft = 0,154 m Luas penampang dalam (A) = 0,2006 ft2
Kecepatan linier, V = A Q = 2 3 ft 0,2006 /det ft 886 , 0 = 4,416 ft/det Bilangan Reynold, NRe =
μ ρDV = lbm/ft.det 0,0122 ft/det 416 , 4 x 0,505ft x lbm/ft 54,2814 3 = 9.923,968
Untuk commercial steel dengan diameter 6 in dari Appendix C-1 Foust (1980), diperoleh :
D
= 0,0003
Pada NRe = 9.923,968 dan D
= 0,0003 dari Appendix C-3 Foust (1980),
diperoleh f = 0,033
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m
2 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 2 x 13 x 0,154 = 4,004 m
3 buah elbow 90 0 (L/D = 30)
L3 = 3 x 30 x 0,154 = 13,86 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33)
L4 = 1 × 33 × 0,154 = 5,082 m
L5 = 1 × 65 × 0,154 = 10,01 m ΣL = 40,956 m = 134,368 ft Faktor gesekan (∑F) ∑F = D 2g ΣL fV c 2 =
ft 505 , 0 x .det lbm.ft/lbf 32,174 x 2 ft) (134,368 ft/det 416 , 4 0,033 2 = 2,660 ft.lbf/lbm Dari persamaan neraca energi :F ρ ΔP 2g ΔV g g ΔZ W c 2 c f Tinggi pemompaan (ΔZ) = 20 ft Wf = 20ft 2 2 .det ft.lbm/lbf 32,174 ft/det 32,174 + 0 + 0 + 2,660 ft.lbf/lbm = 22,660 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk, 2004) Daya pompa = η ρQWf =
0,8 ft.lbf/lbm 660 , 22 /det ft 886 , 0 lbm/ft 54,2814 3 3 = 1.362,243 ft.lbf/det x ft.lbf/det 550 HP 1 = 2,4 HPMaka dipilih pompa dengan daya motor = 2,5 HP LC-4 Tangki Kristalisasi (C101)
Fungsi : Mengkristalkan RBDPO melalui pendinginan Kondisi : T = 60 oC, P = 1 atm
Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 2 unit
Perhitungan :
Data bahan Analog dengan LC-1, maka diperoleh: a. Volume
Kebutuhan bahan = 78.572,0381 kg/jam Densitas campuran = 869, 4736 kg/m3
Kebutuhan bahan 8 jam = 78.572,0381 kg/m3 x 8 jam/operasi
= 628.576,304 kg/operasi Volume bahan untuk 8 jam
= 722,938 m operasi kg/m 869,4736 kg/operasi 4 628,576,30 3 3
Faktor keamanan tangki 20 %, maka:
Volume tangki = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan
= 1,2 x 722,938 m3/operasi = 867,526 m3/operasi b. Diameter dan Tinggi Tangki
Perhitungan Analog dengan LC-1, maka diperoleh: 867,526 m3 = D3
12 5π D = 8,720 m H = 11,626 m
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 8,720 m Tinggi tutup = 4 m 720 , 8 4 D = 2,18 m (Walas, 1988) d. Tebal Shell Tangki
Tinggi total cairan dalam tangki (L) :
Volume tutup tangki (Vh) = 3
8,720m 324 π D 24 π
= 173,499 Volume cairan dalam shell (Vc Shell)= V - Vh = (867,526 – 173,499)m3 = 694,026 m3 Tinggi cairan (Hc) = 4 Di π V 2 c Shell =
4 m 720 , 8 π m 026 , 94 6 2 3 = 11,627 mL = 2 (Hh)+H = 2 (2,18) +11,629 = 15,986 m
79) m/det2 x 15,986 m = 139.353,381 Pa aka : desig
0 kPa
le Stress (S): = 12650 psia = 87.218,714 kPa
Shell Tangki :
T =
Tekanan hidrostatik :
P = ρ x g x L (Brownell dan Young, 19 = 869,4736 kg/m3 x 9,8
Faktor kelonggaran = 5%
M P n = (1,05) x 139.353,381 Pa
= 146.321,050 Pa = 146,32105 Joint Efficiency (E) = 0,8 Allowab Tebal C 1,2P 2SE PD
(Brownell dan Young, 1979)
=
0,125inc kPa 321050 , 46 1 x 1,2 0,8 x 18,714 m inc 39,37 x m 720 , 8 x kPa 146,321050 an yang sama dengan shell, maka: diperoleh nilai :
eselu ownell dan Young, 1979)
imana han tutup tangki
dalam inggan
aka d ius pinggan dalam sebesar:
imana :
87.2 x 2 = 0,48 in
Tebal shell standar yang dipilih = 7/16 in Tutup tangki terbuat dari bah
Tebal tutup tangki = 7/16 in Dari Tabel 5.4 Brownell and young (1979),
Sf = Flange lurus = 3 ½ in = 0,08m
Icr = Radius sudut bagian dalam = 1 5/16 in = 0,03 m Dimensi k ruhan : OA = t + b + sf (Br D OA = Hh = Tinggi keseluru
b = Pinggan bagian a = Radius dalam r = radius p Sehingga pinggan dalam,
b = 2,18 – 0,03 – 0,08 = 2,07 m M iperoleh rad r = b + AC 2 2 AB BC D AC =
AB = a – icr BC = r – icr a = D/2 8,720/2 = 4,36 m = aka 2 2 AB BC b m r = (r – b)2 = (r – icr)2 – (a – icr)2
r2 – 2br + b2 = (r2 – 2r(icr) + icr2) – (a2 – 2a(icr) + icr2) (2,07 r (0,03) + 4,362 – 2(4,36)(0,03)
m e.
-blade open turbine
x 8,720 m = 2,906 m 12 maka J = 1/12 Dt = 1/12 x 8,720 m = 0,726 m ki n ada turbin = 9,5 cp = 0.0095 kg/m.s Reynold : NRe = 2br = b2 + 2r(icr) + a2 – 2a(icr) 2 ) = 2,072 + 2r r = 5,64 Daya Pengadukan Jenis pengaduk : Flat six Jumlah daun : 6 buah Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (Mc Cabe dkk, 1994) diperoleh: Da/Dt = 1/3 maka Da = 1/3 Dt = 1/3 E/Da = 1 maka E = Da = 2,906 m L/Da = ¼ maka L = ¼ Da = ¼ x 2,906 m = 0,726 m W/Da = 1/8 maka W = 1/8 Da = 1/8 x 2,906 m = 0,363 m J/Dt = 1/ Dimana : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tang L = panjang blade pada turbi W = lebar blade p
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan = 0,3 putaran/detik Viskositas campuran Bilangan μ Da x N x ρ 2
=
m.s kg 0,0095 2,906m x 0,3 x kg/m 869,4736 3 2 = 231.870,377Maka perhitungan daya pengaduk menggunakan rumus : P = Np x n3 x ρ x Da5
Untuk Nre = 231.870,377 dari Fig. 3.4.4 Geankoplis (1997), diperoleh Np = 3 maka : P = 3 x (0,3 3 ) x 869,4736 x (2,906 5 ) = 14.595,516 Watt x Watt 745 HP 1 = 19,59 HP
Efisiensi motor penggerak = 80 % (Peters dkk, 2004) Daya motor penggerak =
8 , 0 59 , 19 = 24,48 HP Maka dipilih motor dengan daya = 24
4 1
HP
f. Jaket Pendingin: (Brownell dan Young, 1979) Ditetapkan jarak jaket (j) = 1 in = 0,0254 m
Diameter dalam jaket (D1) = D + (2 x Tebal bejana)
= 8,720 + (2 x 0,0111)
= 8,742 m
Diameter luar jaket (D2) = 2 j + D1
= ( 2 x 0,0254) + 8,720
= 8,770 m
Luas yang dilalui air pendingin (A) =
22 12
4 D D
= π/4 (8,770 2 –8,742 2 )
= 0,562 m2
LC-5 Pompa Heat Exchanger (P102)
Fungsi : Memompakan bahan baku dari Heat Exchanger menuju tangki Kristalisasi
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Data :
Kondisi operasi : - Temperatur : 76 0C - Tekanan : 1 atm
Laju alir massa (F) = 94.285,7143 kg/jam = 173.222,597 lbm/jam
Densitas = 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3 Viskositas = 9,5 cp = 6,4 x 10-4 lbm/ft.det
Perhitungan :
Laju alir volumetrik : Q = ρ F = 3 lbm/ft 54,2814 lbm/jam 597 , 222 . 73 1 = 3.191,196 ft3/jam x detik 3600 jam 1
= 0,886 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit = 397,888 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . (ρ)0,13 (Peters dkk, 2004)
= 3,9 (0,886)0,45 . (54,2814) 0,13
= 6,219 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa : Ukuran pipa nominal = 6in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,505 ft = 0,154 m Luas penampang dalam (A) = 0,2006 ft2
Kecepatan linier, V = A Q = 2 3 ft 2006 , 0 /det ft 886 , 0 = 4,416 ft/det Bilangan Reynold, NRe =
μ ρDV
= lbm/ft.det 10 . 6,4 ft/det 416 , 4 x ft 505 , 0 x lbm/ft 54,2814 4 3 = 189.143,538
Untuk commercial steel dengan diameter 6 in dari Appendix C-1 Foust (1980), diperoleh :
D
= 0,0003
Pada NRe = 189.143,538dan D
= 0,0003 dari Appendix C-3 Foust (1980)
diperoleh f = 0,018
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m
2 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 2 x 13 x 0,154 = 4,004 m
3 buah elbow 90 0 (L/D = 30)
L3 = 3 x 30 x 0,154 = 13,86 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33)
L4 = 1 × 33 × 0,154 = 5,082 m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65)
L5 = 1 × 65 × 0,154 = 10,01 m ΣL = 40,956 m = 134,368 ft Faktor gesekan (∑F) ∑F = D 2g ΣL fV c 2 =
0,505ft x .det lbm.ft/lbf 32,174 x 2 ft) (134,368 ft/det 416 , 4 0,018 2 = 1,451 ft.lbf/lbm Dari persamaan neraca energi :F P g V g g Z W c c f 2 2 Tinggi pemompaan (ΔZ) = 40 ft
Wf = 40 ft 2 2 .det ft.lbm/lbf 32,174 ft/det 32,174 + 0 + 0 + 1,451 ft.lbf/lbm = 41,451ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk, 2004) Daya pompa = η ρQWf =
0,8 ft.lbf/lbm 451 , 1 4 /det 0,886ft lbm/ft 54,2814 3 3 = 2.491,895 ft.lbf/det x ft.lbf/det 550 HP 1 = 4,5 HPMaka dipilih pompa dengan daya motor = 4,5 HP
LC-6 Filter Press (FP101)
Fungsi : Memisahkan Olein Dan Stearin Jenis : Plate and Frame Filter Press
Temperatur : 24 oC Jumlah : 3 unit Dari LA-1 diperoleh:
Laju alir filtrat : 41. 666 kg/jam /3Unit = 13.888,666 (99,5 % Olein dan 0,5 % Stearin) Densitas filtrat :
49.750847
5 , 890 250 750 . 49 250 = 847,2 kg/m3Laju alir cake : 36.906.0381 kg/jam (99,5 % Stearin dan 0,5 % Olein) Densitas cake :
221.428847
5 , 890 28 , 064 . 44 4286 , 221 28 , 064 . 44 =890,2714 kg/m3Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan: L . A (1 – E) ρs = ρ ( V + E . L . A) W 1 W (Prabhudesai, 1984) Dimana:
A = Luas penyaringan efektif (m2) E = Poros partikel = 0,05
ρ = Densitas cairan ρ0 = Densitas cake
W = Fraksi masa cake dalam umpan V = Volume filtrat hasil penyaringan (m3)
Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam (berdasarkan pengamatan pada PT. Bintang Tenera)
Maka jumlah umpan yang harus ditangani = 78.572,0381 kg/jam Volume filtrat hasil penyaringan =
3 m kg 847,2 kg 666 , 888 . 3 1 = 16,397 m3
Tebal cake yang diestimasi pada frame = 2,5 in = 0,0635 m (Prabhudesai, 1984) Dipilih plate and frame dengan ukuran 1450 mm
Luas frame = 2,9 m2 (Prabhudesai, 1984)
Maka: L . A (1 – E) ρs = ρ ( V + E . L . A) W W 1 0,0635 x A x(1-0,05) x 890,2714 = 847,2(16,397 + 0,05 x 0,0635 x A) 46970, 1 4697 , 0 53,7075 A = 13.890,948 A ( 0,885 ) A = 228,897 m2 Maka jumlah plate = 2
2 m 2,9 m 228,897 = 78,930 Unit Faktor Keamanan 5 %
Jumlah plate yang dibutuhkan = 1,05 x 78,930 = 82,8 plate Maka Jumlah plate setiap unit terdiri dari : 83 plate
LC-7 Pompa Tangki Kristalisasi (P103)
Fungsi : Memompakan Olein dan Stearin dari tangki Kristalisasi menuju Filter Press
Jenis : Sentrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Data :
Temperatur = 24 0C
Laju alir massa (F) = 78.572,0381 kg/jam = 173.222,597 lbm/jam
Densitas = 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3 Viskositas = 69,2 cp = 0,0465 lbm/ft.det Perhitungan :
Laju alir volumetrik : Q = ρ F = 3 lbm/ft 54,2814 lbm/jam 597 , 222 . 73 1 = 3.191,196 ft3/jam x detik 3600 jam 1
= 0,886 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit = 397,888 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . (ρ)0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,886)0,45 . (54,2814) 0,13
= 6,220 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa : Ukuran pipa nominal = 6 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,505 ft = 0,154 m Luas penampang dalam (A) = 0,2006 ft2
Kecepatan linier, V = A Q = 3 2 2006 , 0 det / 886 , 0 ft ft = 4,416 ft/det Bilangan Reynold, NRe =
μ ρDV
= lbm/ft.det 0,0465 ft/det 416 , 4 x ft 505 , 0 x lbm/ft 54,2814 3 = 2.603,265
Untuk commercial steel dengan diameter 8 in dari Appendix C-1 Foust (1980), diperoleh :
D
= 0,0003
Pada NRe = 2.603,265dan D
= 0,0003 dari Appendix C-3 Foust (1980)
diperoleh f = 0,048
Dari Appendix C-2a, Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m
2 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 2 x 13 x 0,154 = 4,04 m
2 buah elbow 90 0 (L/D = 30)
L3 = 2 x 30 x 0,154 = 13,86 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33)
L4 = 1 × 33 × 0,154 = 5,082 m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65)
L5 = 1 × 65 × 0,154 = 10,01 m ΣL = 40,956 m = 134,368 ft Faktor gesekan (∑F) ∑F = D 2g ΣL fV c 2 =
ft 505 , 0 x .det lbm.ft/lbf 32,174 x 2 ) (134,368ft ft/det 416 , 4 0,048 2 = 3,870 ft.lbf/lbm Dari persamaan neraca energi :F ρ ΔP 2g ΔV g g ΔZ W c 2 c f Tinggi pemompaan (ΔZ) = 15 ft
Wf = 15 ft 2 2 .det ft.lbm/lbf 32,174 ft/det 32,174 + 0 + 0 + 3,870 ft.lbf/lbm = 18,870 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk, 2004) Daya pompa = η ρQWf =
0,8 ft.lbf/lbm 870 , 8 1 /det 0,886ft lbm/ft 54,2814 3 3 = 1.134,401 ft.lbf/det x ft.lbf/det 550 HP 1 = 2,06 HPMaka dipilih pompa dengan daya motor = 2 HP
LC-8 Bak Penampung Stearin yang dilengkapi dengan Koil Pemanas (BP105) Fungsi : Menampung Stearin dari Filter Press dan memanaskan Stearin
dari 24 0C menjadi 700C Jumlah : 3 unit
Bahan : Carbon Steel 1. Ukuran Bak penampung
Laju cake = 36.721,50791 kg/jam / 3 unit Filter Press = 12.240,502 kg Densitas = 890,5 kg/m3
Direncanakan bak menampung stearin selama 1 jam Factor keamanan 50 % Volume bak = 3 3 m 618 , 20 m kg 890,5 1,5 x kg 502 , 240 . 2 1 Direncanakan :
Panjang = 2 x tinggi bak Lebar = tinggi bak
Maka:, Volume bak = p x l x t 20,618 = 2 x t3
t = 3 2 20,618 = 2,176 m Diperoleh: Panjang = 2 x 2,176 = 4,352 m Lebar = tinggi = 2,176 m 2. Koil Pemanas
Panas yang dilepas steam (Q) = 759.743,3327 kkal/jam = 3.012.941,516 Btu/jam Laju cake = 36.721,50791 kg/jam = 80.957,490 lb/jam
= 22,488 lb/det
Tawal = 24 oC = 75,2 oF
Takhir = 70 oC = 158 oF
Koefisien perpindahan panas dengan menggunakan koil : hi = j j D k 13 k c 0,14 w b (Kern, 1950) dimana :
hi = koefisien perpindahan panas, Btu/jam ft2 F
j = konstanta yang berhubungan dengan bilangan Reynold c = panas spesifik
μ = viskositas, lb/ft jam
k = konstanta panas, Btu/jam ft F ρ = densitas, lb/ft3
Data :
Konduktivitas panas stearin Kstearin = 0,0925 btu/jam ft2 (oF/ft) Panas spesifik stearin, Cpstearin = 126,1460 Btu/lbm. oF Viskositas stearin µstearin = 56 cp = 135,4692 lbm/ft.jam
= 0,0376 lbm/ft.det Ukuran pipa untuk koil adalah 1 in, sch 40
OD = 1,32 in = 0,110 ft ID = 1,049 in = 0,0874 ft
NRe = 0,0376 488 , 2 2 x 0,0874 μ G D. = 52,272
Dengan NRe 52,272 dari gambar 24 Kern (1950) diperoleh j = 2,5 3 1 k μ c = 3 1 0925 , 0 4692 , 135 146 , 126 = 184.744,7746 0,14 b μw μ = 1 hi = 2,5 × 0874 , 0 0925 , 0 × 1 × 184.744,7746 = 488.812,690 Btu/jam ft2 F Koefisien perpindahan panas untuk steam, ho
ho = ID OD × hi = 0874 , 0 110 , 0 × 488.812,690 = 615.210,479 Btu/jam ft2 F
Koefisien menyeluruh bersih, Uc
Uc = o i o i h h h h = 479 , 210 . 15 6 690 , 812 . 88 4 479 , 210 . 15 6 690 , 812 . 88 4 = 272.388,023 Btu/jam ft2 F Asumsi Rd = 0,005 ; hd = d R 1 = 005 , 0 1 = 200 Btu/jam ft2 F Koefisien menyeluruh desain, UD
UD = d C d i c h U h U = 200 023 , 388 . 272 200 023 , 388 . 272 = 199,853 Btu/jam ft2 F Luas permukaan perpindahan panas pada koil, A
A = ΔT U Q D = 8 , 82 853 , 99 1 516 3.012.941, = 182,074 ft 2
External surface 1 in sch 40 = 0,344 ft2/ft (Tabel 11 Kern, 1950) Panjang koil direncanakan 4 m (sesuai dengan panjang bak penampung). Maka jumlah koil adalah:
= Surface External A = 28 , 3 4 344 , 0 074 , 182 x x = 40,34 buah = 40 buah.
LC-9. Tangki Timbun Olein (T102)
Fungsi : Penyimpanan Olein selama 1 hari Kondisi : T = 30 oC, P = 1 atm
Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 3 unit
Berdasarkan perhitungan pada LA-1 maka diperoleh:
Tabel LC-4 Komposisi Dalam Tangki Timbun Olein
Komponen Massa (kg/jam) Densitas (kg/m3) Volume (m3) Stearin Olein 208,33 41.457,67 890,5 847 0,233 48,946 Total 41.666 49,179 Densitas campuran = 847,231kgm3 49,179 41.666 campuran volume campuran massa Perhitungan : a. Volume
Laju alir masa = 41.666 kg/jam/3 Unit = 13888,666 kg/jam Densitas = 847,231 kg/m3
Kebutuhan bahan 1 hari = 13888,666 kg/jam x 24 jam/hari = 333.328 kg/hari
Volume bahan untuk 1 hari
= 393,432m hari kg/m 847,231 kg/hari 333.328 3 3
Faktor keamanan tangki 20 %, maka:
Volume tangki = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan
= 1,2 x 393,432 m3/operasi = 472,118 m3/operasi c. Diameter dan Tinggi Tangki
472,118 m3 = D3 12 5π D = 7,119 m H = 9,49 m
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 7,119 m Tinggi tutup = 4 m 119 , 7 4 D = 1,779 m (Walas, 1988) f. Tebal Shell Tangki
Tinggi total cairan dalam tangki (L) :
Volume tutup tangki (Vh) = 3
7,119m 324 π D 24 π
= 48,812 m3 Volume cairan dalam shell (Vc Shell)= V - Vh = (472,118– 48,812) m3 = 423,30m3 Tinggi cairan (Hc) = 4 Di π V 2 c Shell =
4 m 119 , 7 π m 30 , 23 4 2 3 = 10,40 m L = 2(Hh) + H = {2(1,179) +9,49} m3 = 11,848 m3 Tekanan hidrostatik :P = ρ x g x L (Brownell dan Young, 1979) = 847,231 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 11,848 m = 198.345,508 Pa Faktor kelonggaran = 5%
Maka : Pdesign = (1,05) x 198.345,508 Pa
= 103.262,784 Pa = 103,262784 kPa Joint Efficiency (E) = 0,8
Allowable Stress (S): = 12650 Psia = 87218,714 kPa Tebal Shell Tangki :
T = C
1,2P 2SE
PD
(Brownell dan Young, 1979) =
2x87218,714x0,8
1,2x103,232284kPa
0,125inc m inc 39,37 x m 119 , 7 x kPa 232284 , 03 1 = 0,624 inTebal shell standar yang dipilih = 5/8 in
Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, maka: Tebal tutup tangki = 5/8 in
Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young (1979), diperoleh nilai : Sf = Flange lurus = 3 ½ in = 0,08 m
icr = Radius sudut bagian dalam = 1 7/8 in = 0,04 m Perhitungan Analog dengan LC-1 maka diperoleh:
b = 3,44 m
a = D/2 = 7,119 / 2 = 3,55 m r = 3,55 m
LC-10 Pompa Filter Press (P104)
Fungsi : Memompakan Olein dari Filter Press menuju tangki timbun Olein
Jenis : Sentrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 3 unit
Data :
Temperatur = 60 0C
Laju alir massa (F) = 41.666 kg/jam / 3 Unit = 13888,666 kg/jam
= 30.618,953lbm/jam
Densitas = 847 kg/m3 = 52,8783 lbm/ft3
Viskositas = 18,2 cp = 0,0122lbm/ft.det (Timms, 1985) Perhitungan :
Q = ρ F = 3 lbm/ft 52,8783 lbm/jam 30.618,953 = 0,160 ft3/jam x detik 3600 jam 1
= 0,160 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit = 72,197 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . (ρ)0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,160)0,45 . (52,8783) 0,13
= 2,86 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa : Ukuran pipa nominal = 2 1/2 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 1,610 in = 0,134 ft = 0,04 m Luas penampang dalam (A) = 0,01414ft2
Kecepatan linier, V = A Q = 2 3 ft 0,3474 /det ft 160 , 0 = 11,315 ft/det Bilangan Reynold, NRe =
μ ρDV = lbm/ft.det 0,0122 ft/det 315 , 1 1 x ft 134 , 0 x lbm/ft 52,8783 3 = 6571,689
Untuk commercial steel dengan diameter 2 1/2 in dari Appendix C-1 Foust (1980), diperoleh :
D
= 0,0007
Pada NRe = 6571,689dan D
= 0,0007dari Appendix C-3 Foust (1980),
diperoleh f = 0,036
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m
3 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 3 x 13 x 0,04 = 1,04 m
L3 = 3 x 30 x 0,04 = 3,6 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33)
L4 = 1 × 33 × 0,04 = 1,32 m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65)
L5 = 1 × 65 × 0,04 = 2,6 m ΣL = 16,56 m = 5,047 ft Faktor gesekan (∑F) ∑F = D 2g ΣL fV c 2 =
ft 0,134 x .det lbm.ft/lbf 32,174 x 2 ft) (5,047 ft/det 315 , 1 1 0,036 2 = 2,69 ft.lbf/lbm Dari persamaan neraca energi :F ρ ΔP 2g ΔV g g ΔZ W c 2 c f Tinggi pemompaan (ΔZ) = 61 ft Wf = 53 ft 2 2 .det ft.lbm/lbf 32,174 ft/det 32,174 + 0 + 0 + 2,69 ft.lbf/lbm = 63,69 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters, 2004) Daya pompa = η ρQWf =
0,8 ft.lbf/lbm 69 , 3 6 /det ft 0,134 lbm/ft 52,8783 3 3 = 564,109 ft.lbf/det x ft.lbf/det 550 HP 1 = 1,02 HPMaka dipilih pompa dengan daya motor = 1 HP
LC-11. Tangki Timbun Stearin (T103)
Fungsi : Penyimpanan Stearin selama 1 hari Kondisi : T = 30 oC, P = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 3 unit
Berdasarkan perhitungan pada LA-1 maka diperoleh:
Tabel LC-5 Komposisi Dalam Tangki Timbun Stearin
Komponen Massa (kg/jam) Densitas (kg/m3) Volume (m3) Stearin Olein 36.721,50791 184,5301905 890,5 847 41,236 0,217 Total 36.906,0381 41,453 Densitas campuran = 890,310kgm3 41,453 1 36.906,038 campuran volume campuran massa Perhitungan : a. Volume
Laju alir masa = 36.721,50791 kg/jam / 3 Unit = 12.240,502 kg/jam
Kebutuhan bahan 1 hari = 12.240,502 kg/jam x 24 jam/hari = 293.772,063 kg/hari
Volume bahan untuk 1 hari
= 329,895m hari kg/m 890,5 kg/hari 3 293.772,06 3 3
Faktor keamanan tangki 20 %, maka:
Volume tangki = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan
= 1,2 x 329,895 m3/hari = 395,874 m3/hari b. Diameter dan Tinggi Tangki
Perhitungan Analog dengan LC-1, maka diperoleh: 395,874 m3 = D3
12 5π D = 6,713 m H = 8,95 m
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 6,713 m Tinggi tutup = 4 m 713 , 6 4 D = 1,678 m d. Tebal Shell Tangki
Tinggi total cairan dalam tangki (L) :
Volume tutup tangki (Vh) = 3
6,713m 324 π D 24 π
= 39,579 Volume cairan dalam shell (Vc Shell)= V - Vh = (395,874 – 39,579) m3 = 356,294 m3 Tinggi cairan (Hc) = 4 Di π V 2 c Shell =
4 m 375 , 5 3 π m 294 , 56 3 2 3 = 10,071m L = 2(Hh) +H = 2 (1,678) +10,071 = 13,427 Tekanan hidrostatik :P = ρ x g x L (Brownell dan Young, 1979) = 890,310 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 13,427 = 117.151,085 Pa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka : Pdesign = (1,05) x 109.909,9746 Pa
= 123.008,639 Pa = 123,008639 kPa Joint Efficiency (E) = 0,8
Allowable Stress (S): = 12650 psia = 87218,714 kPa Tebal Shell Tangki :
T = C
1,2P 2SE
PD
(Brownell dan Young, 1979)
=
0,125inc kPa 23,008639 1 x 1,2 0,8 x 87218,714 x 2 m inc 39,37 x m 68 , 9 x kPa 123,008639 = 0,46 ind. Tebal Tutup Tangki
Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, maka: Tebal tutup tangki = 7/16 in
Dari tabel 5.4 Brownell and young, (1979), diperoleh nilai : Sf = Flange lurus = 3 ½ in = 0,08 m
Icr = Radius sudut bagian dalam = 1 5/16 in = 0,03m
Dimensi keseluruhan : OA = t + b + sf (Brownll dan Young, 1979) Dimana OA = Hh = Tinggi keseluruhan tutup tangki
b = Pinggan bagian dalam a = Radius dalam
r = radius pinggan
Perhitungan Analog dengan LC-1 maka diperoleh: b = 1,568 m
a = D/2 = 10,3 / 2 = 3,35 m r = 4,381m
LC-12 Pompa Tangki Stearin (P105)
Fungsi : Memompakan Stearin dari Bak penampung berkoil menuju tangki timbun Stearin
Jenis : Sentrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 3 unit
Data :
Temperatur = 70 0C
Laju alir massa (F) =36.721,50791 kg/jam/ 3Unit =12.240,502 kg/jam
= 26.985,830 lbm/jam
Densitas = 890,2714 kg/m3 = 55,5798 lbm/ft3
Viskositas = 18,2cp = 0,0122 lbm/ft.det Perhitungan :
Laju alir volumetrik : Q = ρ F = 3 lbm/ft 55,5798 lbm/jam 830 , 985 . 6 2 = 485,533 ft3/jam x detik 3600 jam 1
= 0,134 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit = 72,85 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . (ρ)0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,134)5 . (55,5798)0,13
= 2,65 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa : Ukuran pipa nominal = 2 1/2 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 1,610 in = 0,134 ft = 0,04 m Luas penampang dalam (A) = 0,01414ft2
Kecepatan linier, V = A Q = 2 3 01414 , 0 det / 134 , 0 ft ft = 9,47 ft/det Bilangan Reynold, NRe =
μ ρDV = lbm/ft.det 0,0122 ft/det 47 , 9 x 0,134ft x lbm/ft 55,5798 3 = 5789,186
Untuk commercial steel dengan diameter 3 in dari Appendix C-1 Foust (1980), diperoleh :
D
= 0,0007
Pada NRe = 5785,186 dan D
= 0,0007dari Appendix C-3 Foust (1980)
diperoleh f = 0,037
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
LC-36
3 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 3 x 13 x 0,04 = 1.04 m
3 buah elbow 90 0 (L/D = 30)
L3 = 3 x 30 x 0,04 = 3,6 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33)
L4 = 1 × 28 × 0,04 = 1,32m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65)
L5 = 1 × 58 × 0,04 = 2,6 m ΣL = 16,56 m = 5,047 ft Faktor gesekan (∑F) ∑F = D 2g ΣL fV c 2 =
0,134ft x .det lbm.ft/lbf 32,174 x 2 ft) (5,047 9,47ft/det 0,037 2 = 1,942 ft.lbf/lbm Dari persamaan neraca energi :F ρ ΔP 2g ΔV g g ΔZ W c 2 c f Tinggi pemompaan (ΔZ) = 58 ft Wf = 58 ft 2 2 .det ft.lbm/lbf 32,174 ft/det 32,174 + 0 + 0 + 1,942 ft.lbf/lbm = 59,942 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk,2004) Daya pompa = η ρQWf =
0,8 ft.lbf/lbm 942 , 9 5 /det 0,134ft lbm/ft 55,5798 3 3 = 558,037 ft.lbf/det x ft.lbf/det 550 HP 1 = 1,01 HPLAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
UTILITAS
LD-1 Bak Pengendapan (BP201)
Fungsi : Menampung dan mengendapkan kotoran terbawa dari air tanah
Bentuk : Bak dengan permukaan persegi Konstruksi : Beton kedap air
Jumlah : 3 unit
Densitas air pada suhu 30oC : 1000 kg/m3
Direncanakan lama penampungan 2 jam, maka : Jumlah air masuk = 2 jam × 9.683,63 kg/jam
= 19.367,26kg Faktor keamanan = 20 % Volume bak = 000 . 1 63 , 367 . 19 2 , 1 = 23,240 m3 Panjang (p) = 3 × tinggi bak (t)
Lebar (l) = 2 × tinggi bak (t) Maka, V = p × l × t 31,491 = 6t3 t = 3 6 240 , 23 = 1,570 m diperoleh : t = 1,570 m p = 4,711 m l = 3,14 m Luas bak = 4,711 x 3,14= 14,792 m2
LD-2 Tangki Pelarutan Aluminium Sulfat Al2(SO4)3 (T201)
Fungsi : Membuat larutan Aluminium Sulfat Al2(SO4)3
Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan : Temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 9.683,63 kg/jam
Al2(SO4)3 yang digunakan mempunyai keonsentrasi 30 % (% berat)
Tangki pelarutan aluminium sulfat dirancang untuk 30 hari Banyak alum yang dilarutkan = 11,616 kg/hari
Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1.363,1 kg/m3 (Perry, 1999)
= 85,095 lbm/ft3 Faktor keamanan = 20 % Ukuran tinggi Volume larutan, V1 = 852 , 0 3 , 0 30 616 , 11 x = 0,852 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,852 m3 = 1,022 m3 Direncanakan :
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 2:3
Diameter dengan tinggi head tinggi, D : H = 6 : 1 Volume tangki, V =
4 1
π D2 (Brownell dan Young, 1979) Volume shell tangki, Vs =
4 1 π 3 2 D π 8 3 D 2 3 = 1,179 D3
Volume head tangki, Vh = πD3 24 1 = 0,131 D3 (Walas, 1988) Maka, Vt = Vs + Vh = 1,179 D3 + 0,131 D3 1,022 = 1,31 D3 D = 1,086 m = 3,563 ft Diperoleh: Hs = 3/2 x 1,086 m = 1,629 m Hh = 1/6 x 1,086 m = 0,181 m
Ht = 1,629 m + 0,181 m = 1,709 m Diameter tutup = diameter tangki = 1,086 m Tinggi Al2(SO4)3 dalam tangki =
2 3 1,086 π 4 1 m 852 , 0 = 0,920 m Tebal dinding tangkiDirencanakan digunakan bahan konstruksi stainless steel Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Allowable stress (s) = 18.750 Psi Efisiensi sambungan (E) = 0,8
Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi
Faktor keamanan tekanan = 20 %
Tekanan desain = 1,2 × Po = 17,64 psi
Tebal dinding silinder tangki
t = CA
1,2P 2SE
PD
( Brownell dan Young, 1979)
= 0,125 1,2(17,64) 0,8) 2(18.750)( 12 x 563) (17,64)(3, = 0,148 in
Dipilih tebal tangki standar 3/16 in.
Daya pengaduk (Mc Cabe dkk, 1994)
Jenis pengaduk : Flat six-blade open turbine Jumlah daun : 6 buah
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar diperoleh:
Da/Dt = 1/3 maka Da = 1/3 Dt = 1/3 x 1,086 m = 0,362 m = 1,187 ft E/Da = 1 maka E = Da = 0,362 m L/Da = ¼ maka L = ¼ Da = ¼ x 0,362 m = 0,090 m W/Da = 1/8 maka W = 1/8 Da = 1/8 x 0,362 m = 0,045 m J/Dt = 1/12 maka J = 1/12 Dt = 1/12 x 1,086 m = 0,090 m Dimana : 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 = 1 rps
Viskositas Al2(SO4)3 = 6,72 × 10-4 lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1967)
Dari Persamaan 3.4.1 Geankoplis (1997), untuk bilangan Reynold adalah NRe = μ (Da) N ρ 2 = 4 2 10 72 , 6 ) 187 , 1 )( 1 )( 095 , 85 ( = 150.309,174
Dari Gambar 3.4.4 Geankoplis (1997), untuk NRe 150.309,174 diperoleh NPo
= 3
Sehingga dari Persamaan 3.4-2 Geankoplis (1997):
P = c 5 3 Po g ρ Da N N = 550 174 , 32 ) 095 , 85 ( ) 187 , 1 ( ) 1 )( 3 ( 3 5 = 0,033 Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =
8 , 0 033 , 0 = 0,042 Maka daya motor yang dipilih = 1 Hp
LD-3 Tangki Pelarutan Natrium Karbonat (Na2CO3) (T202)
Fungsi : Membuat larutan Natrium Karbonat (Na2CO3)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan : Temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 9.683,63 kg/jam
Tangki pelarutan dirancang untuk 30 hari
Jumlah (Na2CO3) yang butuhkan = 6,264 kg/hari
Densitas (Na2CO3) 30 % = 1327 kg/m3 (Perry, 1999)
= 82,842 lbm/ft3 Faktor keamanan = 20 % Ukuran tinggi Volume larutan, V1 = 472 , 0 3 , 0 30 264 , 6 x = 0,566 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,64 m3 = 0,768 m3 Direncanakan :
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 2:3
Diameter dengan tinggi head tinggi, D : H = 6 : 1 Volume tangki, V =
4 1
π D2 (Brownell dan Young, 1979) Volume shell tangki, Vs =
4 1 π 3 2 D π 8 3 D 2 3 = 1,179 D3 Volume head tangki, Vh = πD3
24 1 = 0,131 D3 (Walas, 1988) Maka, Vt = Vs + Vh = 1,179 D3 + 0,131 D3 0,566 = 1,31 D3 D = 1,322 m = 4,337 ft Diperoleh: Hs = 3/2 x 1,322 m = 1,983 m Hh = 1/6 x 1,322 m = 0,220 m Ht = 1,983 m + 0,220 m = 2,203 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,837 m Tinggi (Na2CO3) dalam tangki =
2 3 0,472 π 4 1 m 472 , 0 = 1,322 m Tebal dinding tangkiDirencanakan digunakan bahan konstruksi Stainless steel Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi
Faktor keamanan tekanan = 20 %
Tekanan desain = 1,2 × Po = 17,64 psi
Tebal dinding silinder tangki
t = CA
1,2P 2SE
PD
(Brownell dan young, 1979)
= 0,125 ) 64 , 17 ( 2 , 1 ) 8 , 0 )( 750 . 18 ( 2 12 ) 337 , 4 )( 64 , 17 ( x = 0,155 in Tebal tangki standar 3/16 in.
Daya pengaduk (Mc Cabe dkk, 1994)
Jenis pengaduk : Flat six-blade open turbine Jumlah daun : 6 buah
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar diperoleh:
Da/Dt = 1/3 maka Da = 1/3 Dt = 1/3 x 1,322 m = 0,440 m = 1,445 ft E/Da = 1 maka E = Da = 0,440 m L/Da = ¼ maka L = ¼ Da = ¼ x 0,440 m = 0,11 m W/Da = 1/8 maka W = 1/8 Da = 1/8 x 0,440 m = 0,055 m J/Dt = 1/12 maka J = 1/12 Dt = 1/12 x 1,322 m = 0,11 m Dimana : 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 = 1 rps
Viskositas Al2(SO4)3 = 6,72 × 10-4 lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1967)
NRe = μ (Da) N ρ 2 = 4 2 10 72 , 6 ) 445 , 1 )( 1 )( 095 , 85 ( = 264.405,487
Dari Gambar 3.4.4 Geankoplis (1997), untuk NRe 106.017,353 diperoleh NP =
3
Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis (1997):
P = c 5 3 P g ρ Da N N = 550 174 , 32 ) 095 , 85 ( ) 445 , 1 ( ) 1 )( 3 ( 3 5 = 0,090 Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =
8 , 0 090 , 0 = 0,11 Maka daya motor yang dipilih = 1 Hp
LD-4 Clarifier (CL201)
Fungsi : Memisahkan endapan (flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu
Bahan : Carbon steel SA-53 Grade B Jumlah : 2 unit
Laju massa air = 9.683,63 kg/jam Laju massa Al2(SO4)3 = 0,484kg/jam
Laju massa Na2CO3 = 0,261 kg/jam
Laju alir total = 9.683,63 kg/jam ρ air = 1.000 kg/m3 ρ Al2(SO4)3 = 1.363.1 kg/m3 ρ Na2CO3 = 1.327 kg/m3 V = m Vair = 000 . 1 9.683,63 = 9,68363 m3/jam
VAl2(SO4)3 = 1 , 363 . 1 484 , 0 = 0,00019 m3/jam VNa2CO3 = 327 . 1 261 , 0 = 0,00027 m3/jam Vtotal = 9,684 m3/jam ρ campuran = campuran campuran v m = 684 , 9 375 , 684 . 9 = 1.000,038 kg/m3 Asumsi ρ partikel = 1.350 kg/m3 = 1,350 gr/cm3
kecepatan terminal dihitung dengan menggunakan : 18μ ρ)gDp (ρ υ 2 s s Dimana :
υs : kecepatan terminal pengendapan, cm/det
ρs : densitas partikel campuran pada 30oC
ρ : densitas larutan pada 30oC
Dp : diameter partikel = 0,02 cm
g : percepatan gravitasi = 980 cm/det
μ : viskositas larutan pada 30oC = 0,0345 gr/cm.det (Perry, 1999) maka, 0345 , 0 18 02 , 0 980 ) 1 350 , 1 ( 2 s = 0,221 cm/det Ukuran clarifier
Laju volumetrik, Q = 9,684m3/jam
Q = 4 × 10-2 × D3 (Ulrich, 1984)
Dimana :
Q : laju alir volumetrik umpan D : diameter clarifier, m Sehingga : D = 3 1 2 4.10 Q = 6,232 m
Waktu pengendapan : t = s t υ H = m 1 cm/det x 0,221 cm 100 m 232 , 6 = 2.819,909 det = 0,783 jam Tebal dinding clarifier
Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-53, Grade B Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Allowable stress (s) = 12750 Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi
Faktor keamanan tekanan = 20 %
Tekanan desain, P = 1,2 × Po = 17,64 psi
Tebal dinding tangki
t = CA
1,2P 2SE
PD
(Brownell dan Young, 1979)
= 0,125 ) 64 , 17 ( 2 , 1 ) 8 , 0 )( 12750 ( 2 12 ) 447 , 20 )( 64 , 17 ( = 0,33 in Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young (1979) dipilih tebal tangki 3/8 in. Daya clarifier
P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)
Dimana :
P : daya yang dibutuhkan clarifier,
P = 0,006 × (20,628)2 = 2,50 Hp = 2,5 Hp
LD-5 Sand Filter (SF201)
Fungsi : Menyaring air yang berasal dari clarifier Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbom Steel SA-53 Grade B
Jumlah : 2 unit
Laju alir massa : 9.683,63 kg/jam Densitas air pada : 1.000 kg/m3
