Laporan Tugas Akhir Prarancangan Pabrik Microcrystalline Cellulose kapasitas 5000 ton/tahun DAFTAR PUSTAKA

(1)

Laporan Tugas Akhir

Prarancangan Pabrik Microcrystalline Cellulose kapasitas 5000 ton/tahun

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (2011, 5 Januari).”Penduduk Indonesia menurut Provinsi”. <http://www.bps.go.id/>. [Diakses 5 Desember 2013].

Anonim..(2011, 2 Februari). “ Biofuel Generasi Kedua Ditemukan Oleh BPPT”. <http://www.fahutanipb.com/>. [Diakses 5 Desember 2013]

Anonim. (2011, 17 Agustus). “Microcrystalline Cellulose Price”.

<http://www.alibaba.com/showroom/microcrystalline-cellulose-price.html>. [Diakses 5 Desember 2013].

Anonim. (2012, 13 Februari). “Industri Sawit di Kalimantan Barat”. <http://indostrategic.com/?p=237>. [Diakses 5 Desember 2013].

Aries, R. S., and Newton, R. D., 1955, “Chemical Engineering Cost Estimation”, McGraw-Hill Book Company, New York.

Bergfeld, et al, ” Process for the preparation of level-off DP cellulose”, United States, patent US 5543511 A. Agustus, 6, 1996.

Braunstein, et al, ” Crystalline cellulose production”, United States, patent US 5346589 A. Januari, 12, 1994.

Brown, G. G., 1950, “Unit Operation”, odern Asia Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York

Brownell and Young, 1959, “Process Equipment and Design”, John Wiley and Sons, Inc., United States of America.

Coulson, J. M. dan Richardson, J.F. 1985, “An Introduction to Chemical Engineering Design”, Vol. 6, Pergamon Press : Oxford.

Ditjen PPHP. (2006). Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit,

Direktorat pengolahan Hasil Pertanian, Departemen Pertanian, Jakarta.

Ha, et al, ”Method for producing microcrystalline cellulose”, United States, patent US5769934 A. Juni, 23, 1998.

Hanna, Milford et al, “Production of microcrystalline cellulose by reactive extrusion”, United States, patent US 6228213 B. Mei, 8, 2001.

Kern, D.Q., 1965, “Process Heat Transfer”, McGraw-Hill Book Company, New York.

(2)

Laporan Tugas Akhir

Ludwig, E.E., 1984, “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plant”, 2nd ed., Vol. 3., Gulf Publishing Company, Houston.

Perry, R.H., and Green, D.w., 1984. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6 ed., McGraw Hill Book Co., Singapore.

Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West., 2004, “Plant Design and Economics for Chemical Engineer”, 5th

Edition, International Edition, Singapura: Mc.Graw-Hill.

Smith, J.M., and Vann Ness, H.C., 2001, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamic, 7th ed., McGraw-Hill Book Company, Kogakusha, Tokyo. Toshkov et al, ” Method of producing microcrystalline cellulose”, United States,

patent US3954727 A. Mei, 4, 1976.

Walas, Stanley M., 1990, “Chemical Process Equipment – Selection and Design”, Boston: Reed Publishing.

(3)

Laporan Tugas Akhir

LAMPIRAN

1. Reaktor Digester(RD-01)

Fungsi : tempat berlangsungnya pemasakan chip sebanyak 2066,80 kg/batch dengan larutan NaOH 12% dan pemanasan dengan

steam.

Jenis : reaktor dengan injeksi steam

Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Temperatur = 140oC = 413,15oC

Tekanan operasi = 10,80 atm = 158,71 psi Laju alir massa slurry = 17179,44 kg/jam Laju alir massa steam = 33416,10 kg/jam Waktu tinggal reaktor( ) = 3 jam

Densitas campuran umpan = 981,85 kg/m3

Densitas steam = 886,12 kg/m3

Viscositas campuran = 0,89 cp Perhitungan dimensi digester

⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄

(4)

Laporan Tugas Akhir

⁄ ⁄ ( )

Ukuran standar digester dapat dilihat pada literatur (Modern Pulp and Paper

Making) sebagai berikut:

Ukuran digester Tebal lining, in Volume terhitung, ft3 Diameter, ft Tinggi, ft 8 24 8 1206,9 8 30 8 1508,6 10 28 8 2200 10 30 8 2357,1 10 37 8 2907,1 11 30 8 2852,1 11 37 8 3517,6 11 40 8 3802,9 11 45 8 4278,2

Berdasarkan tabel di atas, ukuran yang memberikan volume digester mendekati volume yang diperlukan adalah digester dengan diameter 10 ft (3,05 m) dan tinggi 28 ft (8,53 m).

 Tekanan design

P0 = 10 atm = 147 psi

Faktor kelonggaran = 20%

(5)

Laporan Tugas Akhir

 Tebal shell tangki

Bahan konstruksi : Alloy 20

Ukuran : diameter dalam shell (IDS) = 10 ft = 120 in = 3,05 m

jari-jari dalam shell (R) = 5 ft = 60 in = 1,53 Kondisi operasi :

Temperatur = 140oC = 413,15oC

Tekanan operasi = 10,8 atm = 158,71 psi

(Brownell, L.E. and Young,

E.H., 1959) Dimana;

ts = tebal shell (in)

P = tekanan desain (psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (psia) E = joint efficiency

C = corrosion allowance (in/tahun) n = umur alat (tahun)

Bahan konstruksi yang digunakan adalah Stainless Stell SA-240 grade M tipe 316

Allowable working stress (S) = 9815 psia

Joint efficiency (E) = 0,80

Corrosion allowance (C) = 0,002 in

( ) ( ) ( )

Tebal shell standar yang digunakan adalah 1¾ (1,75 in).

(6)

Laporan Tugas Akhir

 Tebal tutup dan alas tangki

Bentuk : torispherical dished head Bahan konstruksi : Alloy 20

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Perhitungan dengan menggunakan persamaan yang sama dengan mencari tebal shell, maka diperoleh tebal tutup dan alas yang sama.

Tebal tutup dan alas = 1,7500 in

 Menghitung tinggi tangki Tinggi tutup tangki

Berdasarkan Brownell, L.E. and Young, E.H.(1959): r (IDS) = 11 ft = 120 in icr = 6%.r = 7,2 in sf = 0,375 ft = 4,5 in a = IDS/2 = 60 in AB = a-icr = 52,80 in BC = r-icr = 112,80 in’ AC =(BC2-AB2)1/2= 99,68 in B = r – AC = 20,32 in

(7)

Laporan Tugas Akhir

Prarancangan Pabrik Microcrystalline Cellulose kapasitas 5000 ton/tahun Tinggi total tangki digester

hs = 28 ft = 336 in

( ) ( )

 Menghitung pipa injeksi steam

Diameter pipa injeksi steam dipilih berdasarkan kisaran kecepatan linier steam di dalam pipa yang diijinkan, yaitu 15-30 m/detik.

Laju alir massa steam (FA) = 33416,10 kg

Laju alir volumetris steam (Fv) = 37,71 m3

Karakteristik pipa yang digunakan (Brownell, L.E. and Young, E.H., 1959): NPS = ½ in Sch = 80 OD = 0,840 in ID = 0,546 in A = 0,00163 ft2 = 1,51 x 10-4 m2 Kecepatan steam ( ) ⁄

Kecepatan linier steam di dalam pipa masihh di dalam kisaran yang diperbolehkan sehingga memenuhi kriteria.

(8)

Laporan Tugas Akhir

Larutan NaOH ke blow down (saat pengosongan) ke blow down (saat pembersihan) Steam masuk Steam keluar Reaktor Digester

(9)

Laporan Tugas Akhir

Kondisi operasi : Suhu steam, t0 = 180oC

Suhu slurry masuk, t1 = 30 oC

Suhu slurry keluar, t2 = 140oC

Diketahui: Bahan isolator:

Asbestos, dengan sifat-sifat fisis (Holman, 1988) kis= 0,117 Btu/j.ft.F

ρis = 36 lb/ft3

his = 5 Btu/j.ft2.F

Bahan shell

Alloy 20, dengan sifat fisis: ρ = 537,4 lb/ft3

ks= 7,0833 Btu/j.ft.F

hs = 200 Btu/j.ft2.F

ri = jari-jari dalam reaktor

r0 = jari-jari luar reaktor

ris = jari-jari isolator luar

Ta = suhu slurry dalam reaktor

T1 = suhu dinding dalam reaktor

T2 = suhu dinding luar reaktor

T = suhu isolator luar

ris

r0

(10)

Laporan Tugas Akhir

Suhu slurry, Ta = 140 oC = 284 oF

Suhu isolator luar, T3 = 40 oC = 104 oF

Suhu udara luar, Tu = 30 oC = 86 oF

Perpindahan panas konveksi dinyatakan sebagai:

( )

Perpindahan panas konduksi dinyatakan sebagai:

Perpindahan panas menyeluruh untuk kasus ini adalah: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ⁄ ) ( ⁄ ) ( ) ( ) ( )

Dengan mensubtitusi persamaan (1) dan (2), maka dapat dipereroleh persamaan sebagai berikut:

( ) ₍ ( ) ⁄ ) ( ⁄ ) ( ) ( ) ( ⁄ ) ( ⁄ ) ( )

Dengan memasukkan semua nilai yang diketahui pada persamaan (3) maka akan diperoleh nilai ris. risdiperoleh sebesar 5,37\ ft

Tebal isolator (tis)

(11)

Laporan Tugas Akhir

Jadi tebal isolator yang dibutuhkan yaitu sebesar 0,22 ft atau 6,86 cm.

2. Screw Conveyor (SC-01)

Tugas : Tempat terjadinya reaksi pembentukan

microcrystalline cellulose serta pencampuran pulp

sebanyak 1119,24 kg/jam dengan larutan HCl 5% Material : Pulp selulosa

Bahan konstruksi : Stainless steel Laju alir massa = 1.935,21 kg/jam Densitas bahan = 1019,9 kg/m3 ( ) ( )

Screw conveyor ini berperan sebagai reactor dalam proses pembentukan MCC.

Penentuan volume screw conveyor didekati dengan persamaan pada reaktor alir pipa sehingga produk keluar reaktor memberikan besar konversi yang diharapkan.

Neraca massa pada reaktor RAP

(12)

Laporan Tugas Akhir

[ ] Maka :

Asumsi reaksi order satu sehingga –rA = k CA

( ) Maka : ( ) ( ) ∫ ( ) ∫ [ ( )] ( )

(13)

Laporan Tugas Akhir

[ ( )]

Screw conveyor direncanakan memiliki :

 Panjang = 50 m

 Shaft diameter = 12 cm (0,12 m)

 Jari-jari shaft (r) =0,06 m Pada screw conveyor,

( ) √ √ ( ) ( ) ( ) ( )

Maka spesifikasi screw conveyor :

 Panjang = 50 m (164,04 ft)

 Diameter screw = 0,6438 m (2,11 ft)

 Diameter shaft = 0,12 m (0,39 ft)

Material berupa pulp selulosa sehingga berdasarkan tabel B pada Screw

Conveyor Component and Design versi 2.20, 2012 diperoleh :

 Material class code = 62E45

(14)

Laporan Tugas Akhir

 Weight = max 60 lbs/cuft, min 62 lbs/cuft

 Material factor = 1,5

Material class code diatas merupakan spesifikasi dari bahan. Detail bahan

dapat dilihat di table A pada Screw Conveyor Component and Design versi 2.20, 2012 sehingga diperoleh :

Material Class Code 62E45

 Density = 62 lbs/cuft

 E = irregular (fibrous, stringy, etc)

 4 = sluggish

 5 = abrasiveness ( mildly abrasive)

Kapasitas screw conveyor sebesar 67,01 ft3/jam. Berdasarkan tabel D pada

Screw Conveyor Component and Design versi 2.20, 2012, diperoleh data

standar sbb :

 Capacity at max rpm = 90 ft3/jam

 Capacity per rpm = 1,5 ft3/jam a. Menghitung kecepatan putaran conveyor

( ) ( ₎

b. Menghitung Radial Clearance

(15)

Laporan Tugas Akhir

Bahan termasuk ke dalam class 2 (25% lumps) sehingga memiliki besar class ratio 2,5. Product max lumps size diperoleh dari tabel E sebesar ¾ in. Maka :

c. Menghitung Horse Power - Friction hp - Total HP ( ) Dimana : L = panjang conveyor, ft N = screw speed, rpm C = kapasitas, cuft/jam D = densitas bahan, lb/cuft

Fd = conveyor diameter HP factor (table L)

Fb = hanger bearing HP factor (table M)

Fm = material factor (table B)

Fr = flighting modification HP factor (table J)

Fp = paddle HP factor (table K)

Fo = overload HP factor (table H)

e = drive efficiency (table G1 atau G2)

Dari tabel-tabel tersebut diperoleh data sebagai berikut :

 Fd = 940

(16)

Laporan Tugas Akhir

 Fr = 1,0  Fp = 1,0  Fo = 1,0

 e = 0,88 (screw conveyor drive) maka : ( )( )

d. Menghitung besar torsi

Spesifikasi komponen alat

1) Screw

Screw

 Panjang = 50 m (164,04 ft)

 Diameter screw = 0,64 m (2,11 ft)

 Diameter shaft = 0,12 m (0,39 ft)

2) Coupling bolts / bolts pads

 Shaft size = 5 7/16 in

 Nominal pipe size = 8 in

 Bolts size = 1 ¾ x 12 ½

(17)

Laporan Tugas Akhir

3) Drive Shaft

Drive Shaft pada Screw Conveyor

 Shaft diameter = 5 7/16 in  A = 2 ½ in  B = 5 in  D = 3 in  E (hole diameter) = 1 13/16 in  F (coupling bolts) = 1 ¾  Keyway length = 9 7/8 in  Keyway width = 1 ¼ in  Keyway depth = 5/8 in 4) Coupling Shaft

(18)

Laporan Tugas Akhir

 B = 5 in  C = 36 in  H = 6 in  E (hole diameter) = 1 13/16 in  Coupling bolt = 1 ¾ in  3-bolt weight = 214,20 lb 5) End/tail shaft

End / tail Shaft pada Screw Conveyor

 Shaft diameter = 5 7/16 in  A = 2 ½ in  B = 5 in  D = 3 in  E (hole diameter) = 1 13/16 in  F (Coupling bolt) = 1 ¾ in 6) Trough (tube)

(19)

Laporan Tugas Akhir

Trough (tube) pada Screw Conveyor

 A = 25 in

 B = 2 ½ in

(20)

BC-01 P-2 S-01 BC-02 BE-01 BC-03 BE-02 P-01 TA-01 P-02 RDVF-01 P-03 SC-01 TW-01 TB-01 P-04 S-02 P-05 TW-02 S-03 Ke UPL P-06 Ke UPL TW-03 P-07 S-04 Ke UPL RoD-01 BM-01 BC-04 S-05 G-01 1 30 1 TM-01 P-11 2 30 1 P-08 C-01 C-02 TM-02 P-12 TP-02 P-09 8 G-02 RD-01 WI WI 5 30 1 LI PI LI 4 30 FC FC LC Air pHC LC LC LC TM-03 P-10 P-13 18 LI LI LI LI Steam FC TBD-01 LC TP-01 TP-03 LC G-03 7 30 1 30 1 WI Ke UPL 17 39 1 30 30 1 25 35 1 26 70 1 WI 22 35 1 27 65 1 28 30 1 Air 29 30 1 Air 6 30 1 Air 3 30 1 13 120 5 14 54 1 15 54 76 16 30 1 37 1 Air 21 19 37 1 Air 23 30 1 20 30 1 Air 9 120 5 11 75 12 TC 10 P-91 10 150 10 150 10 24 35 1 35 1 31 30 1 Air 1 7450,997450,99 LC LC Komponen* Arus 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 TKKS (basis kering) 2490,00 α-selulosa 826,72 702,72 124,00 826,72 810,19 Hemiselulosa 558,06 474,33 83,71 558,04 2,79 2,79 2,90 2,79 0,28 Lignin 330,69 14,05 2,48 16,53 6,36 6,36 6,36 6,36 0,63 Na-lignat 271,12 47,85 318,97 1,59 1,59 1,59 1,59 0,16 MCC 810,19 810,19 810,19 808,56 HCl 40,80 40,80 810,19 810,19 810,19 81,02 H2O2 31,50 3,15 NaOH 24,80 24,80 13,96 2,46 16,42 6,35 NaCl 9,28 9,28 9,28 0,93 Steam H2O 510,00 351,36 155,01 181,88 26,87 708,61 775,18 66,57 7450,99 13126,35 2316,41 7450,99 15442,76 291,96 294,81 4838,03 5132,85 5440,01 544,00 3596,84 Jumlah 3000,00 2066,80 155,01 206,68 51,67 708,61 815,98 107,37 7450,99 14599,14 2576,32 7450,99 17175,46 1119,24 1935,21 4838,03 6773,25 7111,91 1438,74 3596,84 *) Satuan : kg/jam Komponen* Arus 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 TKKS (basis kering) α-selulosa Hemiselulosa 0,28 0,03 0,03 0,00 0,00 0,00 Lignin 0,64 0,06 0,06 0,01 0,01 0,00 Na-lignat 0,16 002 0,02 0,00 0,00 0,00 MCC 808,56 806,95 806,95 805,33 805,33 724,80 HCl 81,02 8,10 8,10 0,81 0,00 0,00 H2O2 3,15 0,32 0,32 0,03 137,84 31,50 NaOH

PROCESS ENGINEERING FLOW DIAGRAM

PRARANCANGAN PABRIK MICROCRYSTALLINE CELLULOSE DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT