PRA RENCANA PABRIK
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Kimia
Oleh :
CITRA IKA LESTARI
NPM. 0631010091
JURUSAN TEKNIK KIMIA
dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat
menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol
dengan Proses Karboksilasi”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang
diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan
kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan
Proses Karboksilasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal
dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.
Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih atas segala
bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas
Akhir ini kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono, MT
Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur
2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT
Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Ir. I Wayan Warsa
Selaku Dosen pembimbing.
7. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta
dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,
karena itu segala kritik dan saran yang membangun penyusun harapkan dalam
sempurnanya tugas akhir ini.
Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang
telah disusun ini dapat bermanfaat khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi
Industri jurusan Teknik Kimia.
Surabaya , April 2011
KATA PENGANTAR ……….……….………. i
DAFTAR ISI ……….……….……….………… iii
DAFTAR TABEL ……….……….……….…… iv
DAFTAR GAMBAR ……….……….……… v
INTISARI ……….……….……….……… vi
BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1
BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1
BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1
BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1
BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1
BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1
BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1
BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1
BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1
DAFTAR TABEL
Tabel I.1. Data impor asam salisilat ………... I-2
Tabel VII.1. Instrumentasi Pada Pabrik...……….………… VII-5
Tabel VII.2. Jenis dan jumlah fire-extinguisher...………… VII-7
Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8
Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 10
Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 11
Tabel XI.1. Biaya Total Produksi dalam Berbagai Kapasitas.. … XI - 8
Tabel XI.2. Modal Pinjaman selama masa konstruksi
……….……….……….…… XI - 8
Tabel XI.3. Modal sendiri selama masa konstruksi
……….……….……….……… XI - 9
Tabel XI.5. Discounted cash flow untuk nilai i...……….. XI – 10
Tabel XI.6. Rate On Equity...……….……….. XI - 11
Tabel XI.7. Perhitungan waktu pengembalian modal... XI – 7
Tabel XI.8 Data untuk Grafik BEP... XI-14
Gambar II.1 Blok diagram pabrik asam salisilat dari phenol dengan proses karbok
silasi….…………... II-3
Gambar IX.1 Lay Out Pabrik... IX-9
Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10
Gambar IX.3 Lay Out Alat...……….………. IX - 11
Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 13
kapasitas 30.000 ton/tahun dalam bentuk powder. Pabrik beroperasi secara
kontinu selama 330 hari dalam setahun.
Asam salisilat diproduksi dengan cara mereaksikan phenol dan natrium
hidroksida dalam reaktor-1. Produk dari reaktor-1 berupa larutan natrium phenate
kemudian direaksikan dengan gas karbondioksida dalam reaktor-2 untuk
membentuk natrium salisilat. Larutan natrium salisilat kemudian direaksikan
dengan asam sulfat dalam reaktor-3 membentuk endapan asam salisilat yang
selanjutnya dikeringkan dalam rotary dryer dan dihaluskan dalam ball mill.
Pendirian pabrik berlokasi di Driyorejo, Gresik. Bentuk perusahaan
adalah perseroan terbatas. Sistem organisasi yang dipakai adalah Garis dan Staff.
Jumlah karyawan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik asam salisilat
sebanyak 149 orang. Pabrik beroperasi secara kontinu, dengan waktu operasi 330
hari/tahun ; 24 jam/hari.
Analisa Ekonomi :
* Massa Konstruksi : 2 Tahun
* Umur Pabrik : 10 Tahun
* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 140.262.162.038
* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 24.752.146.242
- Bahan Bakar = 9.119,3381 liter/hari
* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 493.480.639.680
* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 606.000.000.000
* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%
* Internal Rate of Return : 44,98%
* Rate On Equity : 59,05 %
* Pay Out Periode : 2 Tahun 5 Bulan
* Break Even Point (BEP) : 35 %
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Asam salisilat merupakan bahan kimia yang cukup penting dalam
kehidupan sehari-hari serta memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi karena
dapat digunakan sebagai bahan intermediet dari pembuatan obat-obatan
seperti antiseptik dan analgesik serta pembuatan bahan baku untuk keperluan
farmasi.
Perkembangan konsumsi asam salisilat semakin meningkat dari tahun
ke tahun. Hal ini didukung dengan adanya industri-industri yang
menggunakan asam salisilat sebagai bahan baku utama, misalnya industri
pembuatan aspirin, metil salisilat, salisilamide, dan industri yang
berhubungan dengan pencelupan, pembuatan karet, dan resin kimia.
Perkembangan harga asam salisilat dipasaran semakin meningkat dengan
meningkatnya permintaan yang jauh melebihi kapasitas produksinya. Melihat
perkembangan kebutuhan asam salisilat yang semakin meningkat tidak
menutup kemungkinan industri ini akan menarik minat para investor untuk
industri yang bergerak di bidang pembuatan asam salisilat masih sedikit.
Sehingga kemungkinan besar industri ini dapat bersaing dengan industri asam
salisilat lainnya dan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, serta dapat
menghemat devisa yang selama ini digunakan untuk mengimpor asam
salisilat dari negara luar.
I.2 Manfaat
Manfaat didirikannya pabrik ini yaitu diharapkan dapat mendukung
dan mendorong pertumbuhan industri – industri kimia, menciptakan lapangan
pekerjaan, mengurangi pengangguran, dan yang terakhir dapat menumbuhkan
dan memperkuat perekonomian di Indonesia.
I.3 Aspek Ekonomi
Berdasarkan sumber Biro Pusat Statistik selama periode 2003 – 2007
secara umum impor produk asam salisilat cenderung mengalami kenaikan,
seperti disajikan dalam tabel berikut ini.
Tabel I.1 Data Impor Asam Salisilat
Tahun
Kg
2004
413.3322005
336.5282006
304.7942007
418.945(Data Impor BPS)
Impor asam salisilat yang semakin meningkat menunjukkan kebutuhan
akan produk ini semakin tahun semakin meningkat. Akan tetapi penyediaan
produk asam salisilat dari dalam negeri masih belum memenuhi. Oleh karena
itu, perencanaan pendirian pabrik asam salisilat di Indonesia cukup penting
untuk menyediakan kebutuhan dalam negeri serta dapat menghemat
pengeluaran devisa negara. Selain itu, dapat juga dijadikan komoditi ekspor
yang cukup menjanjikan karena kebutuhan akan asam salisilat di berbagai
negara juga semakin meningkat sehingga dapat menambah devisa negara.
I.4 Spesifikasi Bahan Baku
I.4.1 Spesifikasi Bahan Baku Utama
A. Phenol
- SG : 1,071
- titik beku : 40,9oC
- titik didih : 181,4oC
- titik lebur : 42 – 43 oC
- kelarutan dalam air : 8,2 gram/100 gr H2O
B. Asam Sulfat
- rumus molekul : H2SO4
- berat molekul : 98
- densitas : 1,834 kg/L
- titik beku : 3oC
- titik didih : 280oC
C. Natrium Hidroksida
- rumus molekul : NaOH
- berat molekul : 40
- melting point : 318,4oC
D. Karbon Dioksida
- rumus molekul : CO2
- berat molekul : 44
- densitas : 1,9769 gr/cm3
- melting point : -56,6oC
- sublimation point : -78,5oC
1.4.2 Spesifikasi Bahan Baku pembantu
A. Docolorizing Material
- zat penyusun : karbon aktif, Zn
- bentuk : padat
B. Air
- rumus molekul : H2O
- berat molekul : 18
- densitas : 1 gr/cm3
- titik didih : 100oC
I.5 Spesifikasi Produk
Produk yang akan dihasilkan adalah asam salisilat yang memiliki
sifat-sifat sebagai berikut :
- Rumus molekul : C7H6O7
- Berat molekul : 138
- Warna : putih
- Bentuk : powder
- Melting point : 159oC
- Boiling point : 211oC
1.6 Kegunaan
1. Aspirin (acetylsalicylic acid) : 60 %
2. Obat-obatan lain
(termasuk methyl salicylate dan salicylamide) : 25 %
BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES
II.1 Macam Proses
Proses pembuatan asam salisilat pada umumnya menggunakan bahan baku
utama phenol karena merupakan proses pembuatan yang paling murah dengan
cara memproduksi natrium salisilat sendiri dari phenol dan natrium hidroksida.
Proses yang dikerjakan untuk memproduksi natrium salisilat adalah dengan proses
karboksilasi. Perbedaan hanya pada proses pengendalian produk akhir asam
salisilat yaitu dengan penambahan decolorizing agent atau bahan pemucat agar
produk lebih jernih atau penambahan proses kristalisasi untuk produk kristal.
II.1.1 Proses Karboksilasi
Pada pembuatan asam salisilat dengan proses karboksilasi menggunakan
bahan baku phenol, natrium hidroksida, karbon dioksida, dan asam sulfat dengan
ditambahkan decolorizing material (campuran karbon aktif, Zn).
Larutan NaOH 50 % dicampur dengan phenol didalam mixer dengan suhu
130 oC dan bereaksi menghasilkan natrium phenate. Reaksi yang terjadi sebagai
Larutan natrium phenate yang terbentuk dimasukkan ke dalam reaktor
berpengaduk dan gas karbon dioksida kering dimasukkan pada kondisi tekanan 6
atm. Setelah gas karbon dioksida diabsorbsi, kemudian dipanaskan hingga
mencapai temperatur 150 sampai 170oC dalam beberapa jam. Reaksi yang terjadi
sebagai berikut :
C6H5ONa + CO2 HOC6H4COONa (Keyes : 646)
Produk yang keluar dari reaktor yaitu natrium salisilat kemudian
didinginkan dan diencerkan. Selanjutnya diitambahkan karbon aktif sebagai
decolorizing material kemudian difiltrasi. Filtrat yang didapat ditambahkan asam
sulfat sehingga terbentuk endapan asam salisilat yang kemudian dimasukkan ke
dalam centrifuge dan dikeringkan di dalam rotary dryer hingga didapat asam
salisilat dengan kualitas yang baik. Reaksi antara natrium salisilat dengan asam
sulfat sebagai berikut :
II.2 Seleksi Proses
Proses pembuatan asam salisilat dari phenol dengan proses
karboksilasi masih merupakan proses tunggal hingga saat ini karena
merupakan proses pembuatan yang paling murah dengan cara memproduksi
natrium salisilat sendiri dari phenol dan natrium hidroksida. Proses yang
dikerjakan untuk memproduksi natrium salisilat adalah dengan proses
karboksilasi. Perbedaan hanya pada proses pengendalian produk akhir asam
salisilat yaitu dengan penambahan decolorizing agent atau bahan pemucat
agar produk lebih jernih atau penambahan proses kristalisasi untuk produk
kristal. m ixer
reakt or
Treat m ent t ank
filt er
Precipit at ing
t ank cent rifuge
dryer phenol
Caust ic soda
Carbon dioxide
w at er Sulfuric
acid
w ast e
Salicylic acid
II.3 Uraian Proses
Phenol liquid 89% dari tangki penampung F-110 dialirkan
menggunakan pompa L-111 menuju heater E-112 untuk dipanaskan hingga
suhu 130oC yang selanjutnya diumpankan ke dalam reaktor-1 (R-210), secara
bersamaan NaOH liquid 50% dari tangki F-120 dipompa dengan pompa
L-121 yang sebelumnya dipanaskan menggunakan heater E-122 hingga suhu
130oC juga diumpankan ke dalam reaktor-1. Di dalam reaktor-1 terjadi reaksi
antara phenol dan NaOH membentuk larutan natrium phenate dengan reaksi :
C6H5OH(l) + NaOH(l) C6H5ONa(l) + H2O (l) (Keyes : 646)
Larutan natrium phenate kemudian dipompa menggunakan pompa
L-211 menuju reaktor-2 (R-220), sedangkan gas karbon dioksida dari tangki
F-130 yang sebelumnya dipanaskan dengan heater E-131 hingga suhu 160oC
diumpankan pada bagian bawah reaktor-2 melalui sparger. Pada reaktor ini
terjadi reaksi antara natrium phenate dan gas karbon dioksida membentuk
natrium salisilat dengan reaksi sebagai berikut :
C6H5ONa(l) + CO2(g) HOC6H4COONa(l) (Keyes : 646)
Natrium salisilat yang terbentuk ditampung dalam tangki F-221
kemudian dipompa dengan pompa L-222 dan didinginkan menggunakan
mengandung zinc. Produk dari tangki bleacher kemudian dipompa dengan
menggunakan pompa L-232 menuju filter press (H-310). Filtrat yang
diperoleh diumpankan ke dalam reaktor-3 (R-240) dan cake dibuang. Secara
bersamaan asam sulfat dari tangki F-140 dialirkan dengan pompa L-141
menuju reaktor-3. Pada reaktor ini terjadi reaksi antara natrium salisilat
dengan asam sulfat membentuk asam salisilat dan natrium sulfat dengan
reaksi sebagai berikut :
2HOC6H4COONa(l) + H2SO4(l) 2HCOC6H4COOH(s) + Na2SO4(l)
(Keyes : 646)
Produk dari reaktor-3 dipompa dengan pompa L-241 menuju
centrifuge H-320 untuk memisahkan padatan asam salisilat dari liquid.
Padatan asam salisilat diangkut dengan screw conveyor J-322 menuju rotary
dryer B-330 untuk dikeringkan dengan bantuan udara panas secara counter
current sedangkan liquid ditampung dalam tangki F-321. Udara panas
dihembuskan dengan blower G-333 dan dipanaskan dengan heater E-331.
Padatan yang terikut udara panas ditangkap oleh cyclone H-332 dimana udara
panas dan uap air dibuang ke udara bebas sedangkan padatan secara
bersamaan dengan poduk dari rotary dryer diumpankan ke screw cooling
conveyor J-334 untuk didinginkan hingga suhu 30oC yang selanjutnya
diumpankan ke dalam ball mill C-340 dengan bantuan buket elevator J-335.
dan belt conveyor J-341. Sedangkan produk undersize ditampung dalam silo
BAB III
NERACA MASSA
1. REAKTOR-1
2. REAKTOR-2
= ton/tahun
= hari/tahun ; jam/hari
= kilogram Kapasitas produksi
Waktu operasi Basis perhitungan
24 300000
330
NaOH C6H5ONa
NaOH
C6H5OH
total
2516,9070
kg
3105,9704
masuk kg keluar
Dari tangki penampung NaOH : menuju ke reaktor-2 : 1190,0270
H2O 1190,0270 119,0027
H2O 1983,0663
dari tangki penampung C6H5OH
H2O 311,0784
5208,0394 5208,0394
dari reaktor-1 : produk : C6H5ONa C7H5O3Na
NaOH NaOH
H2O H2O
dari penampung CO2 : ke udara bebas :
CO2 CO2
H2O
total
3105,9704 4284,0971
119,0027 119,0027
1983,0663 1984,3635
1295,9394 117,8127
1,2972
6505,2760 6505,2760
3. TANGKI BLEACHER
4. FILTER PRESS
C7H5O3Na C7H5O3Na
NaOH NaOH
H2O H2O
dari air proses H2O
karbon aktif karbon aktif
Zn Zn
total
136,2009 136,2009
68,1004 68,1004
8998,7078 8998,7078
kg
4284,0971 4284,0971
119,0027 119,0027
1984,3635 4391,3067
2406,9432
masuk kg keluar
C7H5O3Na
NaOH C7H5O3Na
H2O NaOH
H2O
karbon aktif Zn
cake : karbon aktif Zn
C7H5O3Na
NaOH H2O
11,0581 118,6955 4379,9719
0,3072 11,3349 4391,3067
136,2009 68,1004
136,2009 68,1004
masuk kg keluar kg
4284,0971 filtrat :
119,0027 4273,0389
5. REAKTOR-3
6. CENTRIFUGE
C7H5O3Na C7H6O3(s)
NaOH C7H6O3(l)
H2O Na2SO4
H2O
H2SO4
H2O H2SO4
4273,0389
masuk kg keluar kg
3685,0083
4379,9719 2106,8456
118,6955
1599,4222
0,4878
4466,0261
145,4020 32,6413
10403,7698 10403,7698
C7H6O3(s) ke rotary dryer
C7H6O3(l) C7H6O3(s)
Na2SO4 C7H6O3(l)
H2O Na2SO4
H2SO4 H2O
H2SO4
ke pengolahan Na2SO4
H2O
H2SO4
C7H6O3(l)
masuk kg keluar kg
3685,0083
2106,8456 0,0141
0,4878 3685,0083
4466,0261 60,8175
145,4020 128,9190
4,1973
2046,0281 4337,1071
10403,7698 10403,7698
7. ROTARY DRYER
8. CYCLONE
C7H6O3(l) ke screw cooling conveyor
C7H6O3(s)
Na2SO4 C7H6O3
H2O Na2SO4
H2SO4 H2SO4
H2O
ke cyclone C7H6O3
Na2SO4
H2SO4
H2O
4,1973
3,6850 0,0608
masuk kg keluar kg
0,0141
60,8175 3681,3374
128,9190 60,7567
3685,0083
0,0042 91,0398
3878,9561 3878,9561
37,8792 4,1931
C7H6O3 solid yang ke screw cooling conveyor
Na2SO4 C7H6O3
H2SO4 Na2SO4
H2O H2SO4
ke udara bebas C7H6O3
Na2SO4
H2SO4
H2O
total
masuk kg keluar kg
3,6850
3,6482
0,0042 0,0602
91,0398
94,7899 94,7899
91,0398 0,0042
9. SCREW COOLING CONVEYOR
10. BALL MILL
dari rotary dryer : ke ball mill : C7H6O3 C7H6O3
Na2SO4 Na2SO4
H2SO4 H2SO4
H2O H2O
dari cyclone : C7H6O3
Na2SO4
H2SO4
total
3,6482 0,0602 0,0042
4,1931 4,1972
37,8792 37,8792
60,7567 60,8169
3681,3374 3684,9855
masuk kg keluar kg
3787,8788 3787,8788
dari screw cooling conveyor menuju screen C7H6O3 C7H6O3
Na2SO4 Na2SO4
H2SO4 H2SO4
H2O H2O
dari recycle C7H6O3
Na2SO4
H2O
H2SO4
total
masuk kg keluar kg
3684,9855 3878,9322
60,8169 64,0177
4,1972 4,4181
37,8792 39,8728
193,9466 3,2009
0,2209
3987,2408 3987,2408
11. SCREEN
dari ball mill menuju silo C7H6O3 C7H6O3
Na2SO4 Na2SO4
H2SO4 H2SO4
H2O H2O
recycle C7H6O3
Na2SO4
H2O
H2SO4
total 3987,2408
4,4181
3987,2408 kg
3878,9322 3684,9855
64,0177 60,8169
masuk kg keluar
4,1972
39,8728 37,8792
BAB IV
NERACA PANAS
1. NaOH PRE-HEATER
2. PHENOL PRE-HEATER
Satuan : kilo kalori
waktu operasi : 1 jam operasi
Suhu refference : 25 oC = 298,2 K
Dari tangki NaOH ke reaktor-1
NaOH NaOH
H2O H2O
Q supply Q loss
Total Total
Keluar Kkal
57165,9203
64268,4153 3213,4208
67321,1650
330,5630 6941,8240
67321,1650 2722,1867
Masuk Kkal
Dari tangki phenol ke reaktor-1
H2O H2O
Q supply Q loss
Total Total
Kkal
136635,9209
1814,6240
145390,4219
6939,8769
145390,4219
Masuk Kkal Keluar
6506,4724
86,4107
138797,5388
3. REAKTOR-1
4. CO2 PRE-HEATER
Dari Heater-1 ke reaktor-2
NaOH H2O
Dari tangki phenol
Q terserap
Total 2579546,7078 Total
Masuk
57165,9203
Keluar
NaOH C6H5ONa
H2O
136635,9209 1814,6240
H2O
∆HR 2376988,4187
Kkal
C6H5OH
6941,8240
11567,8866
2415223,9850 2579546,7078
Kkal
5716,5920 147038,2441
Dari tangki CO2 ke reaktor-2
Q supply Q loss
Total Total
-5,8793 CO2
H2O
CO2 H2O
Keluar Kkal
41355,6477 Kkal
-2543,5170 39078,1244
82,2711
43905,0440 2195,2522
Masuk
5. REAKTOR-2
6. COOLER
Dari reaktor-1 ke cooler
Dari heater CO2 ke udara bebas
CO2
H2O
Q terserap
Total Total
5716,5920
∆HR 1319983,8587
39078,1244 147038,2441
H2O
1523466,9770
189049,1710
11567,8866
1523466,9770
82,2711
C7H5O3Na
NaOH H2O
Masuk Kkal Keluar Kkal
C6H5ONa 7349,9040
14882,7264 NaOH
CO2 3552,5568
1308632,6188
Dari reaktor-2 ke tangki bleacher
H2O H2O
Q terserap
Total Total
Masuk
NaOH
211281,8015
189049,1710 39641,2857
NaOH
165876,5005
Kkal Keluar Kkal
C7H5O3Na C7H5O3Na
3858,4846
211281,8015 14882,7264
7. TANGKI BLEACHER
8. FILTER PRESS
Dari cooler ke filter press
H2O karbon
zinc Dari tangki penampung karbon aktif H2O
Dari utilitas H2O
Total Total 1001,2258 668,5953 7680,7516 3858,4846 NaOH 1714,0771 NaOH 1905,5307 Kkal 39641,2857 201,1274
C7H5O3Na C7H5O3Na 35658,4238
31,7545
46255,6058 46255,6057
karbon 149,9550
Masuk Kkal Keluar
zinc
Dari tangki bleacher ke reaktor-3
H2O
H2O ke pengolahan
H2O
Qloss
Total Total
C7H5O3Na NaOH
8281,8283 16,2668
Kkal Keluar Kkal
7680,7516
6285,7463 1001,2258
201,1274
C7H5O3Na NaOH karbon zinc 46255,6057 46255,6057 Masuk karbon zinc 75,5196 3,6302 811,9370 195,9028 35658,4238 C7H5O3Na 29182,0145
9. REAKTOR-3
10. CENTRIFUGE
Dari filter press ke centrifuge
H2O
Dari tangki penampung H2SO4
H2SO4 H2O
Q supply Q loss
Total Total
C7H6O3(l) 7,8434
Kkal Keluar 17,6196 24614,4848 29182,0145 Kkal ∆HR 6285,7463
H2O
8076693,9397 8039789,1808
9,0670
401989,4590
8076693,9397 H2SO4
NaOH 1402,7603 35888,7766 8683,9397 7605491,8166 25,1709 Masuk
Na2SO4
C7H6O3(s)
C7H5O3Na
Dari reaktor-3 ke rotary dryer
ke pengolahan
Q loss
C7H6O3(l) 7,8434 C7H6O3(l) 0,1876
C7H6O3(l) 6,3112
19806,1286 3144,4027 H2SO4
Na2SO4
H2SO4
Na2SO4
Masuk Kkal 588,7302 35888,7766 774,3858 7975,7883 Keluar 17,6196 0,4214 24614,4848
H2SO4 Kkal
8683,9397
36902,1305 Na2SO4
H2O
14,1777 H2O
C7H6O3(s) C7H6O3(s)
11. ROTARY DRYER
12. HEATER UDARA
Dari centrifuge ke screw cooling conveyor
ke cyclone
Q udara panas Q loss
Total Total
C7H6O3(l) 0,1876
Masuk
7750,9248 Kkal
1,0888
77509,2476
157,8298
H2SO4 0,0014
H2SO4
C7H6O3 99,1131 C7H6O3(s) 774,3858 C7H6O3 76827,9103
H2O 7975,7883
H2O H2SO4
Kkal
588,7302 Na2SO4 1521,0556
1,9623 Na2SO4
86848,7610 86848,7610
H2O 488,8748
Keluar
0,4214 Na2SO4
H udara bebas : H udara ke dryer : Udara + H2O uap Udara + H2O uap
Q supply Q loss
Total Total
kcal Keluar kcal
77509,2476 Masuk
67135,5922
80866,0272
3356,7796
13. COOLING CONVEYOR
Dari rotary dryer ke ballmill
Dari cyclone
Q terserap
Total 78575,1763 Total 78575,1763
Masuk
H2O
H2SO4
Na2SO4
C7H6O3
73336,1410
C7H6O3 5126,9364
10,5220 157,8298
76827,9103
0,0009
1,3064
Kkal Keluar Kkal
H2SO4 1,0888 H2SO4 0,0727
Na2SO4 1521,0556 Na2SO4 101,5042
C7H6O3 65,9843
BAB V
SPESIFIKASI ALAT
1. TANGKI PENAMPUNG PHENOL (F-110)
Spesifikasi :
Fungsi : menampung bahan baku phenol liquid 89%
Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan
tutup bawah plat datar
Kapasitas : 2827,6182 kg/j
Diameter : 16,1970 ft = 4,9 m
Tinggi : 24,2955 ft = 7,4 m
Tebal shell : ¼ in
Tebal tutup : 5/16 in
Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B
Jumlah : 4
2. TANGKI PENAMPUNG NaOH (F-120)
Spesifikasi :
Fungsi : menampung bahan baku NaOH liquid 50%
Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan
tutup bawah plat datar
Kapasitas : 2379,7449 kg/j
Diameter : 13,4930 ft = 4,1 m
Tinggi : 20,2395 ft = 6,2 m
Tebal shell : ¼ in
Tebal tutup : 5/16 in
Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B
Jumlah : 4
3. POMPA PHENOL (L-111)
Spesifikasi :
Fungsi : mengalirkan phenol liquid dari tangki penampung
phenol ke reaktor-1
Tipe : centrifugal pump
Dasar pemilihan : viskositas rendah dan bahan tidak mengandung
solid
Bahan : cost iron
Rate volumterik : 0,0265 ft3/dtk
Total dynamic head : 32,1416 ft.(lbf/lbm)
Effesiensi motor : 80 %
Power : 0,5 hp
4. POMPA NaOH (L-121)
Spesifikasi :
Fungsi : mengalirkan NaOH liquid dari tangki penampung
NaOH ke reaktor-1
Tipe : centrifugal pump
Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid
Bahan : cost iron
Rate volumterik : 0,0153 ft3/dtk
Total dynamic head : 35,4754 ft.(lbf/lbm)
Effesiensi motor : 80 %
Power : 0,5 hp
Jumlah : 1 buah
5. PHENOL Pre-HEATER (E-112)
Spesifikasi :
Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)
Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai
range perpindahan panas yang besar
Tube : OD = ¾ in 16 BWG
panjang = 16 ft
pitch = 1 in square
jumlah tube, Nt = 245
passes = 4
shell : ID = 21 ¼ in
passes = 2
Heat exchanger area, A = 513,1 ft2 = 47,6 m2
Jumlah exchanger = 1 buah
6. NaOH Pre-HEATER (E-122)
Spesifikasi :
Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)
Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai
range perpindahan panas yang besar
Tube : OD = ¾ in 16 BWG
panjang = 8 ft
pitch = 1 in square
jumlah tube, Nt = 20
passes = 6
shell : ID = 8 in
passes = 3
Heat exchanger area, A = 20,94 ft2 = 1,95 m2
Jumlah exchanger = 1 buah
7. REAKTOR-1 (R-210)
Spesifikasi :
Jenis : reaktor berpengaduk secara continue
dengan jaket
Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah
berbentuk torispherical dished head
dilengkapi dengan pengaduk dan jaket
pendingin
Suhu operasi : 130 oC
Tekanan operasi : 14,7 psi
Waktu operasi : 1 jam
Jumlah : 1 buah
Dimensi shell :
Tinggi total bejana : 10,4462 ft
Diameter dalam benjana : 5,6718 ft
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Tebal bejana : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tinggi tutup atas : 0,9693 ft
Tinggi tutup bawah : 0,9693 ft
Pengaduk :
Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan
jumlah blade 6 buah
Diameter impeller : 1,8906 ft
Lebar impeller : 0,3781 ft
Panjang impeller : 0,4726 ft
Putaran : 120 rpm
Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304
Daya motor : 7,5 hp
Poros :
Bahan : commercial cold rolled steel
Diameter : 3,9624 cm
Panjang : 2,3217 m
Diameter jaket : 6,4814 ft
Tebal jaket : 3/16 in
8. POMPA REAKTOR-1 (L-211)
Spesifikasi :
Fungsi : mengalirkan larutan natrium phenate ke reaktor-2
Tipe : centrifugal pump
Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid
Bahan : cost iron
Rate volumterik : 0,0539 ft3/dtk
Total dynamic head : 50,0002 ft.(lbf/lbm)
Effesiensi motor : 80 %
Power : 1 hp
9. TANGKI PENAMPUNG CO2 (F-130)
Spesifikasi :
Fungsi : menampung gas karbon dioksida dalam bentuk liquid
Type : silinder horizontal dengan tutup dished
Dasar pemilihan : sesuai dengan jenis bahan
Volume : 2216,9057 ft3 = 62,7498 m3
Tekanan : 10 atm
Diameter : 9,801 ft
Panjang : 29 ft
Tebal shell : 1 3/8 in
Tebal tutup : 2 1/2 in
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Jumlah : 4 buah
10. CO2 Pre-HEATER (E-131)
Spesifikasi :
Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)
Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai
range perpindahan panas yang besar
Tube : OD = ¾ in 16 BWG
panjang = 16 ft
pitch = 1 in square
jumlah tube, Nt = 97
passes = 1
shell : ID = 13 ¼ in
passes = 1
Heat exchanger area, A = 203,157 ft2 = 45 m2
Jumlah exchanger = 1 buah
11. REAKTOR-2 (R-220)
12. TANGKI PENAMPUNG REAKTOR-2 (F-221)
Spesifikasi :
Fungsi : menampung produk dari reaktor-2
Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan
tutup bawah plat datar
Kapasitas : 4402,5280 kg/j
Diameter : 7,3595 ft = 2,2 m
Tinggi : 11,0393 ft = 3,4 m
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B
Jumlah : 1 buah
13. POMPA REAKTOR-2 (L-222)
Spesifikasi :
Tipe : centrifugal pump
Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid
Bahan : cost iron
Rate volumterik : 0,1512 ft3/dtk
Total dynamic head : 50,0002 ft.(lbf/lbm)
Effesiensi motor : 80 %
Power : 1 hp
Jumlah : 1 buah
14. COOLER (E-223)
Spesifikasi :
Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan suhu 60o C
Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)
Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai
range perpindahan panas yang besar
panjang = 16 ft
pitch = 1 in square
jumlah tube, Nt = 97
passes = 1
shell : ID = 13 ¼ in
passes = 1
Heat exchanger area, A = 203,157 ft2 = 45 m2
Jumlah exchanger = 1 buah
15. TANGKI BLEACHER (M-230)
Spesifikasi :
Type : silinder tegak dengan tutup atas berbentuk
torispherical dished head dan tutup bawah
berbentuk conical dilengkapi dengan
pengaduk
Waktu operasi : 1 jam
Dimensi shell :
Tinggi total bejana : 16,6051 ft
Diameter dalam benjana : 8,6704 ft
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Tebal bejana : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tebal tutup bawah : 3/16 in
Tinggi tutup atas : 16,6397 in
Tinggi tutup bawah : 26,5548 in
Pengaduk :
Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan
jumlah blade 6 buah
Diameter impeller : 2,8901 ft
Lebar impeller : 0,5780 ft
Panjang impeller : 0,7225 ft
Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304
Daya motor : 25 hp
Poros :
Bahan : commercial cold rolled steel
Diameter : 5,9348 cm
Panjang : 3,3880 m
16. HOPPER (F-231)
Spesifikasi :
Fungsi : menampung sementara karbon aktif sebelum
masuk ke dalam tangki bleacher
Type : silinder tegak dengan tutup bawah berbentuk
conical dengan posisi vertikal
volume : 330,5828 ft3
Diameter : 6,1735 ft
Tebal tutup atas : 3/16 in
Tebal tutup bawah : 3/16 in
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Jumlah : 1 buah
17. POMPA TANGKI BLEACHER (L-232)
Spesifikasi :
Fungsi : mengalirkan produk dari tangki bleacher ke filter
press
Tipe : reciprocating pump
Dasar pemilihan : bahan mengandung solid
Bahan : cost iron
Rate volumterik : 0,1780 ft3/dtk
Total dynamic head : 50,0003 ft.(lbf/lbm)
Effesiensi motor : 80 %
Jumlah : 1 buah
18. FILTER PRESS (H-310)
Spesifikasi :
Fungsi : untuk memisahkan filtrat dari cakenya
Type : plate and frame filter press
Kapasitas : 8997,5392 kg/jam
Berat solid : 226,9720 kg/jam
Tebal frame : 0,1585 in
Ukuran frame : 61 X 71 in
Banyak frame : 47 buah
19.TANGKI PENAMPUNG ASAM SULFAT (F-140)
Spesifikasi :
Fungsi : menampung produk dari reaktor-2
Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan
Kapasitas : 1486,4684 kg/j
Diameter : 11,0312 ft = 3,4 m
Tinggi : 16,5468 ft = 5 m
Tebal shell : ¼ in
Tebal tutup : 5/16 in
Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B
Jumlah : 4 buah
Volume tiap tangki : 1264,5076 ft3
20. POMPA ASAM SULFAT (L-141)
Spesifikasi :
Fungsi : mengalirkan asam sulfat dari tangki penampung
ke reaktor-3
Tipe : centrifugal pump
Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid
Rate volumterik : 0,0084 ft3/dtk
Total dynamic head : 50,0001 ft.(lbf/lbm)
Effesiensi motor : 80 %
Power : 0,5 hp
Jumlah : 1 buah
21. REAKTOR-3 (R-240)
Spesifikasi :
Fungsi : untuk mereaksikan natrium salisilat dengan asam
sulfat menghasilkan asam salisilat
Type : silinder tegak dengan tutup atas berbentuk
torispherical dan tutup bawah berbentuk conical
yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket
pemanas
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi : - suhu operasi = 60oC = 140oF
Waktu operasi : 60 menit
Proses operasi : continue
Dimensi reaktor :
- Tinggi bejana : 14,9404 ft
- Diameter dalam bejana : 8,3750 ft
- Tebal bejana : 3/16 ft
Dimensi tutup :
- Tebal tutup atas : 3/16 in
- Tebal tutup bawah : 3/16 in
- Tinggi tutup atas : 0,2503 ft
- Tinggi tutup bawah : 2,1277 ft
Pengaduk :
- Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah
blade 6 buah
- Diameter impeller : 2,7917 ft
- Lebar impeller : 0,5583 ft
- Panjang impeller : 0,6979 ft
- Putaran : 120 rpm
- Daya motor : 24 hp
Poros :
- Bahan : commercial cold rolled steel
- Diameter : 5,8217 cm
- Panjang : 10,7708 ft
Dimensi jaket pemanas :
- Diameter jaket : 8,9166 ft
- Tebal jaket : 3/8 in
22. POMPA REAKTOR-3 (L-241)
Spesifikasi :
Fungsi : mengalirkan produk dari reaktor-2 menuju ke
centrifuge
Tipe : reciprocating pump
Bahan : cost iron
Rate volumterik : 0,0775 ft3/dtk
Total dynamic head : 50,0001 ft.(lbf/lbm)
Effesiensi motor : 80 %
Power : 2 hp
Jumlah : 1 buah
23. CENTRIFUGE (H-320)
Spesifikasi :
Type : disk bowl diameter
Kapasitas : 86,89 gallon/menit
Bowl diameter : 13 in
Kecepatan putar : 7500 rpm
Power motor : 6 hp
Bahan konstruksi : carbon steel
24. TANGKI PENAMPUNG CENTRIFUGE (F-231)
Spesifikasi :
Fungsi : menampung liquid dari centrifuge
Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan
tutup bawah plat datar
Kapasitas : 6523,4530 kg/j
Diameter : 11,0784 ft = 3,4 m
Tinggi : 16,6176 ft = 5,1 m
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B
Jumlah : 1 buah
25. SCREW CONVEYOR (J-322)
Spesifikasi :
Type : plain spout or chutes
Kapasitas : 95,8115 cuft/jam
Panjang : 20 ft
Diameter : 6 in
Kecepatan putaran : 18 rpm
Power : 1 hp
Jumlah : 1 buah
26. ROTARY DRYER (B-330)
Spesifikasi :
Fungsi : mengeringkan cake asam salisilat
Tipe : single shell direct rotary dryer
Ukuran :
- Diameter = 3,5 ft
- Panjang = 17,0897 ft
Kecepatan udara : 400 lb/j.ft2
Kecepatan rotary dryer : 100 ft/menit
Time of passage : 3,8692 menit
Jumlah flight : 9 buah
Tinggi radial flight : 0,35 ft
Power : 38 hp
Jumlah : 1 buah
27. CYCLONE (H-322)
Spesifikasi :
Fungsi : memisahkan padatan dari aliran udara panas
Tipe : cyclone separator
Kapasitas : 24325,6823 lb/j
Ukuran :
Bc = 8,8348 ft ; Lc = 70,6786
De = 17,6696 ft ; Zc = 70,6786 ft
Hc = 17,6696 ft ; Jc = 8,8348 ft
Tebal shell : 3/8 in
Tebal tutup atas : ¼ in
Tebal tutup bawah : ¼ in
Bahan konstruksi : carbon steer SA-283 grade C
Jumlah : 1 buah
28. HEATER UDARA (E-331)
Spesifikasi :
Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 150o C
Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)
Tube : OD = ¾ in 16 BWG
panjang = 8 ft
pitch = 1 in square
passes = 4
shell : ID = 8 in
passes = 2
Heat exchanger area, A = 15,9577 ft2 = 1 m2
Jumlah exchanger = 1 buah
29. BLOWER (G-333)
Spesifikasi :
Fungsi : memindahkan bahan dari udara bebas ke rotary
dryer
Type : centrifugal turbo blower
Bahan : commercial steel
Rate volumetrik : 5548,1870 cuft/menit
Effisiensi motor : 80 %
Power : 30 hp
30. SCREW COOLING CONVEYOR (J-334)
Spesifikasi :
Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan 30oC
Type : plain spout or chutes
Kapasitas : 95,5943 cuft/jam
Panjang : 30 ft
Diameter : 10 in
Kecepatan putaran : 15 rpm
Power : 1,5 hp
Tebal jaket : ½ in
Jumlah : 1 buah
31. BUCKET ELEVATOR-1 (J-335)
Spesifikasi :
Fungsi : mengangkut produk menuju ball mill
Kapasitas : 3,7879 ton/jam
Tinggi elevasi : 25 ft
Kecepatan bucket : 60,8766 ft/min
Bucket spasing : 12 in
Ukuran bucket : 6 x 4 x 4,25 in
Power : 6,5 hp
Jumlah : 1 buah
32. BALL MILL (C-340)
Spesifikasi :
Fungsi : menghaluskan bahan hingga 100 mesh
Tipe : marcy ball mill
Kapasitas maksimum : 96 ton/hari
Sieve number : 48
Ukuran sieve : 4 ft x 3 ft
Power : 20 hp
Mill speed : 30 rpm
Jumlah : 1 buah
32. SCREEN (H-343)
Spesifikasi :
Fungsi : menyaring bahan dari ball mill
Tipe : vibrated screen
Kapasitas : 4 ton/jam
Speed : 50 vibration/dy ; P = 3 hp (Peter’s 4ed ; p.567)
Tyler equivalent design : 100 mesh
Sive no : 100
Sieve design : 0,074
Sieve opening : 0,074 mm
Ukuran kawat : 0,053 mm
Jumlah : 1 buah
34. BUCKET ELEVATOR-2 (J-342)
Spesifikasi :
Fungsi : mengangkut produk dari screen ke belt conveyor
Tipe : centrifugal bucket elevator
Kapasitas maksimum : 14 ton/jam
Tinggi elevasi : 18 ft
Kecepatan bucket : 32 ft/min
Bucket spasing : 12 in
Ukuran bucket : 6 x 4 x 4,25 in
Power : 2 hp
35. BELT CONVEYOR (J-341)
Spesifikasi :
Fungsi : memindahkan bahan dari bucket elevator menuju
ball mill
Tipe : troughed belt conveyor
Kapasitas : 439,5181 kg/jam
Bahan : karet
Lebar : 14 in
Panjang : 49,2126 ft
Sudut : 20o
Kecepatan belt : 30,5 m/min
Daya motor : 0,5 hp
36. SILO ASAM SALISILAT
Spesifikasi :
Fungsi : menampung produk asam salisilat
Tipe : silo penampung (silinder tegak dengan tutup atas
plat dan bawah conis)
Volume : 2762,1292 cuft
Diameter : 12,5263 ft
Tinggi : 22,1148 ft
Tebal shell : 3/8 in
Tebal tutup atas : ¼ in
Tebal tutup bawah : ¼ in
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
BAB VI
PERENCANAAN ALAT UTAMA
VI.1 Keterangan alat
Nama alat : Reaktor berpengaduk
Kode alat : R-220
Fungsi : mereaksikan natrium phenate dengan gas karbon dioksida
membentuk natrium salisilat
Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk dish
VI.2 Prinsip Kerja
Berdasarkan atas fase zat yang bereaksi, maka reaktor dapat dibedakan
jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk (mixed flow) dan reaktor pipa (plug flow).
Pada reaktor ini natrium phenate berbentuk liquid dan karbon diioksida berbentuk
gas maka dipilih jenis reaktor berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan
mempercepat kontak reaksi.
Reaktor berpengaduk (mixed flow) ini berbentuk silinder tegak dengan
tutup atas dan bawah berbentuk dishead yang dilengkapi dengan pengaduk, jaket
pendingin, dan sparger. Larutan natrium phenate diumpankan dari atas sedangkan
gas karbon dioksida diumpankan dari bawah melalui sparger dan kemudian terjadi
reaksi antara natrium phenate dengan karbon dioksida membentuk natrium
salisilat.
VI.3 Kondisi operasi
Tekanan operasi : 6 atm (Keyes : 646)
Suhu operasi : 160 oC (Keyes : 646)
VI.4 Perencanaan Reaktor
VI.4.1 Penentuan volume tangki
massa larutan natrium phenate masuk reaktor
C6H5ONa NaOH H2O
rate massa = kg/jam = lb/jam
ρ campuran = ( Foust 671 )
Σ Fraksi berat
ρ komponen ρ campuran =
= lb/cuft
massa gas CO2 masuk reaktor
CO2
H2O
rate massa = kg/jam = lb/jam
5207,3631 11480,1526
komponen rate (kg/jam) 3105,5670 118,9872 1982,8088 xf 0,5964 0,0228 0,3808
total 1297,0681 1,0000
total
+ + 0,3808
62,4280 1
komponen rate (kg/jam) BM
1
0,5964 0,0228
56,0600 131,0980
59,1300
= = 11480,1526
= 194,1511 cuft/jam 59,1300
1295,7711 0,9990 44
1,0000 5207,3631
ρ (lb/cuft) 56,06 131,098
62,428
xf
1297,0681 2859,5164
rate volumetrik larutan rate massa
1,2971 0,0010 18
(Himmelblau : 249) T
BM campuran = ( x ) + ( x )
=
= lb/cuft
total rate volumetrik = rate volumetrik larutan + rate volumetrik gas
= +
=
waktu tinggal dalam reaktor = jam
volume bahan dalam reaktor = rate volumetrik total x waktu tinggal
= x
= cuft
bahan mengisi 80 % dari volume reaktor, maka volume reaktor :
x BM
359
0,999 44 0,001 18
ρgas = 492 x P
1 atm
43,974
ρgas = 492 x 6 x 43,974
1 atm 359
779,67
= 1638,5117
80% = 2048,1397 cuft
= 3082,8724 cuft/jam rate volumetrik gas
0,9275
2859,5164 0,9275 = rate gas
ρgas
=
194,1511 3082,8724
3277,0235 cuft/jam
0,5
3277,0235 0,5
VI.4.2 Penentuan dimensi reaktor
1. Menentukan diameter reaktor
2. Menentukan tinggi liquid pada shell (h liq) Diambil H / D =
volume silinder (Vs) Vs = (π/4) x Ds2 x Hs Vs = (π/4) x 1,5 x Ds3
= Ds3
Vtutup atas = Vtutup bawah =
Vt = Vs + Vtutup atas + Vtutup bawah
= Ds3 + + Ds3
=
Ds = ft = m
H = ft = m
H D
18,0345 5,5
Cek = 18,0345 = 1,5 (memenuhi) 12,0230
1,5
Ds3
12,0230
0,000049 1739,2520
Ds3 0,000049 0,000049 Ds3
0,000049 Ds3 1,1775
2048,1397
3,7 1,1775
Volume liquid pada shell =
π 2 3
4
x 2 x =
-( 3)
0,000049
Volume Total liquid - Volume Tutup Bawah
12,0230 Di x h liq = 97,0755 - 0,000049 Di
3. Menentukan tekanan design
= ft
h liq 0,8547
ρ x (g/gc) x h liquid
x x
= psi
P operasi bawah = P operasi + P hidrostatis
= +
= psi
Untuk keamanan diambil P design = x
= psi
Bahan yang digunakan = Carbon Steel SA - 283 Grade C
f = psi
Sambungan ( Double Welded Butt Joint ) e =
Faktor korosi ( c ) =
P
1,1 88,5510 97,4061
0,3510
88,2 0,3510
88,5510 P hidrostasik =
144
= 59,1300 1 0,8547
144
12650 B & Y, tabel 13.1, hal 251
0,8
0,125
ts = P . Ri + c B & Y, ASME Code, pers 13-1 f . e - 0,6
Keterangan :
4. Tebal tutup atas dan bawah P = tekanan design, psi
f = maks allowable stress = psi
Ri = jari-jari dalam, in
e = joint effisiensi =
maka :
x x
x - x
= in
dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal shell in
12650 B & Y, tabel 13.1, hal 251
0,8
ts = 97,4061 6,0115 12 + 0,125
12650 0,8 0,6 97,4061
0,8234
b icr
sf ID
t
a
r
VI.5 Sistem Pengaduk
VI.5.1 Perhitungan power pengaduk
Dipilih pengaduk type flat blade turbine dengan jumlah blade 6
Tinggi bahan total, HL = ft = in
Diameter dalam tangki, Dt = ft = in 10,2569
Ukuran pengaduk diambil dari Mc. Cabe ed 4th, hal 235 :
1 3
1 4
1 5
Keterangan :
= Diameter pengaduk
= Diameter tangki
= Panjang blade
= Lebar blade
= Jarak pengaduk dari dasar tangki
= Lebar baffle Dt
Da
12 1 J
= Dt
Da
L =
Dt
L Da Da
W = Da
E
= 1
W
E
J =
Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = x
= ft
Lebar blade (w) = 1/5 diameter impeller = x 0,3333
4,0077
0,2 4,0077
Panjang blade (L) = 1/4 diameter impeler = x
= ft
Jarak impeler dari dasar (E) = 1/3 diameter shel = x
= ft
Lebar baffle (J) = 1/12 diameter shell = x
= ft
sg bahan =
ρ reference
=
μ berdasarkan sg bahan :
μ bahan =
sg reference
= lb/ft.dt
Dari Joshi hal 389 didapat, kecepatan putaran pengadukan jenis turbin antara 200-250 m/min
Ditetapkan kecepatan pengaduk, (N) = rpm = rps
Putaran pengaduk, (V) = π x N x Da
= π x x ( x )
= m/min (memenuhi)
x x 1,00 in 1 0,9472 1,0019 0,25 0,8015 10
= x = 0,08 ft
4,0077 = 12,0230 12,0230 0,0833 4,0077
Tebal pengaduk 1
62,4280
0,9472 sg reference = 59,1300
ρ bahan x
0,9618 1,0019 0,3333 0,00085 sg bahan x = 0,3048 55 55 4,0077 210,9594 0,9167
μ reference
Bilangan Reynolds ( Nre ) :
Putaran pengaduk ( N ) = rpm = rps
μ campuran = lb/ft.s
ρ campuran = lb/cuft
x 2 x
μ
=
Perhitungan power pengaduk yang dibutuhkan :
Diperoleh nilai NRe > 10000, sehingga Np = KT
KT = Np = ( McCabe 5ed., tabel 9.2, hal.254 )
( McCabe 5ed., pers.9-24, hal.253 )
x 3 x 5 x
= ft.lbf /s = /
= hp
Power Losses pada Gland 10 % hp = x = hp
0,0008
1081322,0886
4,0077 0,9167
KT n3 Da5 ρ gc 5,75 32,17 4,0077 0,9167 55 0,0008 1,5302 59,1300 15,3022 0,1 15,3022
ρ x D2
x N = 59,1300 0,9167
NRe
P =
8416,2148 8416,2148 550
P =
5,75
59,1300
=
Diambil power = hp
Power input dengan gland losses = +
= hp
Transmission sistem losses 20 % = x 16,8324 = 3,3665 hp 0,5
15,3022 1,5302
16,8324
VI.5.2 Penentuan poros pengaduk
Power total = + = hp
Efisiensi motor = 85%
Sehingga power motor = 20,1682 = 23,7273 24 hp 0,85
16,8068 3,3614 20,1682
hp ≈
Bahan konstruksi Commercial cold rolled steel (Joshi, hal 413)
Permissible shear stress in shaft = kg/cm2
Elastic limit intension = kg/cm
a. Panjang Poros
Panjang poros = Tinggi bejana + Tinggi poros diatas bejana
-Tinggi poros diatas dasar tangki
Ditetapkan tinggi poros diatas bejana = in
Panjang poros = ( x ) +
( x )
= in
= ft = m
12
180,3220
15,0268 4,5802
18,0345 12 12
4,0077
550
2460
12
b. Diameter Poros
Torsi maksimum ( Tm ) = 1.5 - 2.5 Tc
Diambil Tm = Tc = x
= kg m
Tm Zp
π x dp3 (Joshi, pers 14-9)
Keterangan :
fs = Shear stress
Zp = Polar atau modulus section
dp = Diameter poros
Tm kg.m cm/m
fs kg/cm2
= cm3
π x dp3
x dp3
dp = cm
16 - fs =
Zp =
Zp = =
Zp
550
309,5988
464,3982
464,3982 100
1,5 1,5
3,14 16 16
7,5478 =
VI.6 Perancangan Jaket Pendingin
VI.6.1 Penentuan dimensi jaket
Tutup jaket mempunyai bentuk yang sama dengan tutup bawah reaktor
= oC = oF
Q yang dikeluarkan = kcal
= Btu
= =
Densitas air = kg/m3 =
= ft3/jam
= ft3/det
= 3 (Kern : T.12, hal 845)
ft3/det ft/det
= ft2
lb/jam Dari neraca panas, suhu yang dijaga
1308462,6851
5192399,5585
Kebutuhan pendingin
160 320
87230,846 kg/jam 192309,1224
Rate volumetrik = Kebutuhan pendingin
Kecepatan aliran rate volumetrik
lb/ft3
3080,3960
= 0,8557 3 Luas Penampang =
0,8557
0,2852 Densitas air
Asumsi kecepatan aliran ft/det
= 192309,122 lb/jam 62,43
lb/ft3 62,43
π
4
D2 = diameter jaket
D1 = diameter luar bejana =
D1 = + 2
= ft = in π 4 π 2 4 = -= = ft = in
D2 - D1
2 -2 = ft = in 0,7881 13,7243 12,023 0,785 = 9,4576 12,1480 = 12/16 12 12,1480 145,776
= D22 - 12,1480
164,6912 0,2852
Luas Penampang =
0,2852
D22 147,8591
Spasi
D2 13,7243
D22 - D12
D2 2
147,5739
0,785 dengan :
ID bejana + 2 ts D12
VI.6.2 Penentuan tebal jaket
Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical :
dengan :
t min = , in
P =
R = , in
C = , in = in
e = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint =
f = stress allowable, bahan konstruksi yang dipilih adalah Carbon Steel
SA - 283 Grade C, f = psi (B & Y : T.13-1, hal 251)
( x x )
= in
digunakan tebal jaket = in
+ 0,125 tebal shell minimum
tekanan tangki
(Brownell & Young : Pers. 13-1, hal 254)
= tmin
jari - jari tangki
12650
0,8 ) - ( 0,6 97,4061 x 72,1380
, psig
faktor korosi 1/8
0,8
97,4061
0,8234
7/8
12650
C P e
f R P
t +
− =
6 , 0 .
VI.7 Penentuan Sistem Sparger
massa gas CO2 masuk reaktor
CO2
H2O
rate massa = kg/jam = lb/jam
ρgas pada P = 6 atm T = 160 o
C = 779,67 R ; suhu udara STP = 492 R
(Himmelblau : 249) T
BM campuran = ( x ) + ( x )
=
= lb/cuft
= cuft/dtk
total 1297,0681 1,0000
1297,0681 2859,5164
ρgas = 492
1295,7711 0,9990 44
1,2971 0,0010 18
komponen rate (kg/jam) xf BM
ρgas = 492 x 6 x 43,974
779,67 1 atm 359
0,9275
rate volumetrik gas = rate gas = 2859,5164
ρgas 0,9275
= 3082,8724 cuft/jam
0,8564
18
43,974
x P x BM
1 atm 359
0,999 44 0,001
kecepatan gas dalam pipa :
30-100 ft/dtk
diambil : 100 ft/dtk
kecepatan gas dalam pipa (v) :
rate volumetrik gas
π/4 x ID2
ID = ft = in
kecepatan gas melalui satu orifice (vo) :
vo = 3 x v = 3 x
= ft/dtk
diameter orifice (do) = - (Treybal 3rd : 140)
diambil: do = = ft = mm
π/4 x do 2
x n
π/4 x ( )2 x
n = ≈ buah
bentuk sparger : cincin dari pipa, dengan lubang-lubang di bagian atasnya.
Dcincin = x Dimpeler
= x
= ft
n
300 = 0,8564
134,0493 135
vo
v
100
1,2534
100 300
1/16" 1/4" =
flow area pipa
= 0,8564
0,1044
3,2061
rate volumetrik gas luas orifice x jumlah orifice
=
0,0052 300
0,8564 =
1/16" 0,0052
0,8
0,8 4,0077
VI.8 Perencanaan Kolom Penyangga
VI.8.1 Berat Dished Head dan Dished Bottom
Dipakai lug support dengan penyangga sebanyak 4 .
Beban lug support = beban mati + beban karena angin (asumsi: beban karena angin diabaikan karena dalam gedung). Beban mati terdiri dari :
1. Berat dished head dan dished bottom 2. Berat shell
3. Berat jaket pendingin 4. Berat bahan dalam reaktor 5. Berat air pendingin
6. Berat poros dan pengaduk
A = x L x H
Dengan : A = Luas dished head (ft2)
L = Rc = crown radius head (ft) H = tinggi dished head (ft)
Maka:
A = x x = ft2
ρbahan = lb/ft 3
Tebal dished = in
Berat dished = 2 x A x t x ρ
= 2 x x x
= lb
12 99545,3286
6,28
6,28 144,0000 1,5404 1393,0542
490
0,5
VI.8.2 Berat Shell
VI.8.3 Berat jaket pendingin
Tinggi shell = ft
ID shell = ft
Tebal shell = in
Berat shell = Volume shell x ρbahan
= ¼ π ( OD2 - ID2 ) x H x ρbahan
= ¼ x ( ( ) 2 - ( ) 2)
x x
= 313155,6243 lb 0,8750
18,0345 12,0230
3,14 13,7730 12,0230
18,0345 490
Tinggi jacket pendingin = ft
ID jacket = in = ft
Tebal jacket =
OD jacket = + 2 x 1
= in = ft
Berat jacket bagian shell = ¼ π ( OD2 - ID2 ) x H x ρbahan
= ¼ x ( ( ) 2
( ) 2 ) x 2 x
= lb 7/8 1,5821 12,1480 490 771,7312 145,7760 12,1480 145,7760 146,4010 12,2001 3,14 12,2001
Rc jacket = D - 6 " = in = ft
h jacket = H dished + spasi jacket
= + ( / ) = ft
A = x Rc x h = x x
= ft2
6,28 6,28 11,6480 1,5821
115,7305
139,7760 11,6480
1,5404 0,5 12 1,5821
Berat jacket bagian bottom = A x t x ρbahan
= x x
= 2362,8308 lb
115,7305 1 490
VI.8.4 Berat bahan dalam reaktor
VI.8.5 Berat Air Pendingin
VI.8.6 Berat Poros dan pengaduk
Berat jacket pendingin = +
= lb
771,7312314 2362,8308 3134,5621
Dari neraca massa didapatkan berat bahan dalam reaktor = 6504,4312 kg = 14339,5747 lb
Berat air pendingin = 87230,8457 kg = 192309,1224 lb
Berat poros = ¼ x π x d2 x L x ρ
Dimana : d = Diameter poros = in
L = Panjang poros = in
ρ = Densitas stainless steel = lb/in3
Berat poros = ¼ x x 2 x x
= lb
Berat pengaduk = ( volume blade x ρ blade ) x 6
= ( lebar blade x panjang blade x tebal blade x
ρ blade ) x 6
= ( x x x )
x 6
= lb
Beban axial ( Fa )
= berat poros + berat pengaduk
= + = lb
15,5165
348,7177 15,5165 364,2342
3,14 2,9715 180,3220 0,279
348,7177
0,8015 12,0230 0,96184 0,279
2,9715 180,3220
Berat total = + + +
+ +
= lb
Untuk faktor keamanan, maka dibuat over design , sehingga :
Berat keseluruhan = x = lb
Karena bejana yang digunakan tidak terlalu tinggi dan berada didalam daerah yang pengaruh anginnya diabaikan, Pw = 0 .
Penyangga yang digunakan jenis lug. P = 4 Pw ( H - L ) + ∑ W
π Dbc n ……..(B & Y, pers 10.76)
karena Pw = 0 , maka : P = ∑ W
n
Ditetapkan jumlah penyangga = 4 buah, maka tiap penyangga me -nerima beban eksentrik sebesar
= = lb
4
Tinggi reaktor total = + spasi jacket + t jacket
= + +
= ft
Ditetapkan : L = tinggi reaktor diatas pondasi = 6 ft .
Tinggi kolom penyangga = tinggi total reaktor + L
= x + 6
= 18,2428 ft = 218,9142 in
tinggi bejana
18,0345 0,7881 1,5821
20,4047
60%
60% 20,4047
622848,4463
20%
1,2 622848,4463 685133,2909
685133,2909 85641,6614
99545,3286 313155,6243 3134,5621
14339,5747 192309,1224 364,2342
Jenis penyangga : I - beam 8 " ( 8 " x 4 " ) ……..(B & Y, App 6-item 2)
A = in2
h = 8 in b = 4 in Sumbu 1-1
I1-1 = in4
S1-1 = in2
r1-1 = in
L = = <
r1-1 3,26
5,34
56,9
14,2
3,26
VI.9 Perancangan Base Plate
Stress maksimum yang diijinkan =
= psi
f = - ( L / r ) 2
= - ( ) 2
= > …..(Memenuhi)
Sumbu 2-2
I2-2 = in4
S2-2 = in
2
r2-2 = in
L = = >
r2-2
f =
1 + ( L / r ) 2
=
1 + 2
= > …..(Memenuhi)
Karena f1 dan f2 > fbeban , maka pemilihan I - beam dengan ukuran
8 " x 4 " cukup memadai. 18.000
18.000 18.000
67,1516 18.000
14394,02806 10691,84287 14812,9725 10691,84287
3,8 1,9 0,84
218,9142 260,6121 120
0,84
85641,6614 5,34 10691,84287 17.000 0,485
17.000 0,485 67,1516
Sebagai pondasi dipakai beton dengan allowable bearing stress ter
-besar psi .
Beban tiap kolom = lb = in2
lb/in2
142,7361 600
600
Spesifikasi :
Nama alat : reaktor berpengaduk
Jenis : reaktor berpengaduk secara continue dengan jaket
Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk
torispherical dished head dilengkapi dengan pengaduk.
jaket pendingin, dan sparger
Suhu operasi : 160 oC
Tekanan operasi : 6 atm Ditetapkan m = n
A = ( 2 m + d ) ( 2 m + b )
Dengan I - beam ukuran 8 " x 6 " didapat :
0,95 0,8
= [ 2 m + ( x 8 )] [ 2 m + ( x 6 )]
142,7361 0,95 0,8
= 4 m2 + m +
m = in
Diambil m = 5 in agar cukup untuk pemasangan anchor bolt. Panjang base plate = 2 m + d = 2 (1) + 0,95 (8)
= in
Lebar base plate = 2 m + b = 2 (1) + 0,8 (6)
= in
P = = < psi …..(Memenuhi)
x
Diambil tebal base plate (t) =
….(H & R, pers 7.12)
t = ( x x 5 2 ) ½
= in , diambil in
(1½. 10-4. P. n2)½
1,5E-04 328,7840
1,1104 1 1/8
4,66
0,95 17,6
0,8 14,8
85641,6614 328,7840 600
17,6 14,8
Waktu operasi : 0,5 jam
Jumlah : 1 buah
Dimensi shell :
Tinggi total bejana : 18,0345 ft
Diameter dalam benjana : 12,0230 ft
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Tebal bejana : 7/8 in
Tebal tutup atas : 1 3/8 in
Tebal tutup bawah : 1 3/8 in
Tinggi tutup atas : 1,5404 ft
Tinggi tutup bawah : 1,5404 ft
Pengaduk :
Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah blade
6 buah
Diameter impeller : 4,0077 ft
Lebar impeller : 0,8015 ft
Putaran : 55 rpm
Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304
Daya motor : 24 hp
Poros :
Bahan : commercial cold rolled steel
Diameter : 7,5478 cm
Panjang : 4,5802 m
Dimensi jaket pendingin :
Diameter jaket : 13,7243 ft
Tebal jaket : 7/8 in
Sparger :
Diameter lubang : 0,0052 ft
Jumlah lubang : 135
Kolom penyangga :
Jumlah penyangga : 4 buah
Panjang : 18,2428 ft
Base plate :
Bahan : beton
Beban tiap kolom : 85641,6614 lb
Ukuran : 17,6 in x 14,8 in
BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
VII. 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 insrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap – tiap unit dapat
dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang
dikehendaki serta mampu memberikan tanda – tanda apabila terjadinya
penyimpangan selama proses produksi berlangsung.
Pada uraian diatas dapat disederhanalan 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 effisiensi 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
Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian :
1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan,
dan radiasi.
2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan rate, s