LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi : 5.000 ton/tahun Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu kerja pertahun : 330 hari Satuan operasi : kg/jam

Kapasitas tiap jam = _

                       ton 1 kg 1.000 x jam 24 hari 1 x hari 330 tahun 1 x tahun ton 000 5 = 631,3131 kg/jam 1. Mixer I (M-101)

Fungsi: Untuk membuat larutan NaOH 50%

(2) H2O

(1) (3)

NaOH NaOH

H2O

NaOH di pasaran kemurniannya 96,8 % selebihnya merupakan impurities dengan komposisi NaCl 2 %, Na2CO3 1 % dan 0,2 % sulfat.

NaOH murni yang dibutuhkan 187,2003 kg/jam maka NaOH yang di beli dari pasaran adalah :

(Massa NaOH + impurities) x 96,8 % = 187,2003 kg (Massa NaOH + impurities) = 193,3887 kg

Massa Impuritis = 193,3887 kg - 187,2003 kg = C kg F3 NaOH = 187,2003 kg/jam F3 H2O = 187,2003 50 50 x = 187,2003 kg/jam F1NaOH = F3 NaOH = 187,2003 kg/jam

Mixer (M-101)

(2)

F1H2O = F3 H2O = 187,2003 kg/jam F1 impuritis = F3 impuritis = 6,1884 kg/jam F3 = 380,5890 kg/jam

2. Mix Point I (MP-101)

Fungsi: Titik pencampuran aliran NaOH dan Phenol (4) (6) Phenol

impuritis Phenol (3) NaOH

H2O H2O NaOH + impuritis Neraca massa total :

F4 = 445,0098 kg/jam F3 = 380,5890 kg/jam F6 = F3 + F4

= 825,5988 kg/jam Neraca massa komponen : - Phenol

F6 Phenol = F4Phenol = 445,0098 kg/jam - NaOH

F6 NaOH = F3 NaOH = 187,2003 kg/jam - H2O

F6H2O = F3 H2O = 187,2003 kg/jam - Impuritis

F3 impuritis = F6 impuritis = 6,1884 kg/jam

3. Reaktor I (R-101)

Fungsi: Tempat mengkonversikan phenol menjadi Sodium phenolate

Phenol (6) (7) Sodium Phenolat

NaOH Phenol

H2O H2O

Impuritis Impuritis

Reaktor I (R-101)

(3)

Reaksi :

C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O Data :

Konversi Phenol : 99 % (www.Freepatensonline.com)

) X 1 ( kmol/jam 4,7285 N N N 7Phenol 6 Phenol 7 Phenol = = − N7Phenol = 0,0473 kmol/jam N7 Phenol = N6 Phenol + r. σPhenol 0,0473 = 4,7285 - r

r = 4,6812 kmol/jam

Neraca massa komponen : - Sodium Phenolat

N7 Sodium Phenolat = N6 Sodium Phenolat + r.σ Sodium Phenolat = 0 kmol/jam + 4,6812 kmol/jam = 4,6812 kmol/jam

F7 Sodium Phenolat = 543,4988 kg/jam

- Phenol

N7 Phenol = N6 Phenol + r. σPhenol = 4,9827 – 4,6812 = 0,0473 kmol/jam F7 Phenol = 4,4501 kg/jam

- H2O

N7 H2O = N6 H2O + r. H2O = 10,9592 + 4,6812 = 15,0812 kmol/jam F7 H2O = 271,4615 kg/jam - Impuritis

(4)

4. Evaporator I (FE-101)

Fungsi: untuk memekatkan Sodium phenolate dengan menguapkan air

H2O (9)

(7) (8)

Sodium Phenolat Sodium Phenolat

Phenol Phenol

H2O H2O

impuritis impuritis

Data :

Air yang di diuapkan dari evaporator I sebanyak 95% Neraca massa komponen :

- Sodium Phenolat

F8Sodium Phenolat = F7 Sodium Phenolat = 543,4988 kg/jam - Phenol F8Phenol = F7Phenol = 4,4501 kg/jam - H2O F9H2O = 0,95 x F7H2O = 257,8884 kg/jam F7 H2O = F8H2O + F9H2O

271,4615 = F8H2O + 257,8884 F8H2O = 13,5731 kg/jam - Impuritis

F7 impuritis = F8 impuritis = 6,1884 kg/jam Evaporator

(5)

5. Reaktor II (R-201)

Fungsi: Tempat mengkonversikan Sodium Phenolate menjadi sodium salisilat

Impuritis (8) Impuritis (11) Sodium Phenolat Sodium salisilat Phenol Sodium phenolat H2O Phenol

(10) H2O CO2

CO2

Reaksi :

C6H5ONa + CO2 → C6H4 (OH) (COONa) Data :

Konversi sodium phenolate : 98 % (www.Freepatensonline.com)

) X 1 ( kmol/jam 4,6812 N N N 11_SodiumPhen_olate 8 olate SodiumPhen 11 olate SodiumPhen = = −

N11Sodium phenolate = 0,02 x 4,6812 kmol/jam = 0,0936 kmol/jam

N11Sodium phenolate = N8Sodium phenolate + r. σ Sodium phenolate 0,0936 kmol/jam = 4,6812 kmol/jam – r

r = 4,5876 kmol/jam

Neraca massa komponen : - Sodium salisilat

N11Sodium salisilat = N8Sodium salisilat + r. σ Sodium salisilat = 0 kmol/jam + 4,5876 kmol/jam

= 4,5876 kmol/jam F11Sodium salisilat = 734,4812 kg/jam

- Sodium Phenolate

Reaktor (R-201)

(6)

N11Sodium phenolate = N8Sodium phenolate + r. σ Sodium phenolate = 4,6812 kmol/jam - 4,5876 kmol/jam

= 0,0936 kmol/jam F11Sodium phenolate = 10,8700 kg/jam

- Phenol F11 Phenol = F8Phenol = 4,4501 kg/jam - CO2 mpan Volume u CO2 volume = 1 500

Sehingga volume CO2 = 500 x Volume umpan

Diketahui : ρ Sodium phenolate = 0,898 kg/liter Volume CO2 = 500 x 898 , 0 kg/jam 605,2325 = 302.616.2614 liter/jam NCO2 = T R. P.V = K Kx kmol liter KPa. / . 298 8314 liter/jam. 2614 x302.616. KPa 101,325 = 12,3698 kmol/jam Maka massa CO2 = 12,3698 kmol/jam x 44

= 544,2729 kg/jam N11CO2 = N10 H2O + r.σCO2

= 12,3698 kmol/jam - 4,5876 kmol/jam = 7,7823 kmol/jam

F11CO2 = 7,7823 kmol/jam x 44 = 342,4205 kg/jam - Impuritis

F8impuritis = F11 impuritis = 6,1884 kg/jam - H2O

(7)

F11 H2O = F8 H2O

= 13,5731 kg/jam

6. Cyclone (FG-201)

Fungsi: untuk memisahkan gas dari campurannya

(12) CO2 H2O (11) Sodium Phenolat Sodium salisilat H2O (13)

CO2 Sodium phenolat

Phenol Sodium salisilat

Impuritis Phenol

Impuritis Neraca massa komponen :

Alur 13

- Sodium salisilat

F13Sodium salisilat = F11Sodium salisilat = 734,4812 kg/jam - Sodium Phenolate

F13Sodium phenolate = F11Sodium phenolate F13Sodium phenolate = 10,8700 kg/jam

- Phenol

F13 Phenol = F11Phenol = 4,4501 kg/jam - Impuritis

F11impuritis = F13 impuritis = 6,1884 kg/jam

Alur 12 - H2O F12 H2O = F11H2O = 1,3573 kg/jam - CO2 F12CO2 = F11CO2 Cyclone (FG-201)

(8)

= 342,4205 kg/jam

7. Knock Out drum (FG-202)

(36)

(12) CO2 (37)

CO2 H2O

H2O

Neraca massa komponen : Alur 36 - CO2 F36CO2 = F12CO2 = 342,4205 kg/jam Alur 37 - H2O F37H2O = F12H2O = 1,3573 kg/jam 8. Tangki Pencuci (WT-201)

Fungsi: tempat mencunci campuran dengan menggunakan H2O

(14)

Sodium Phenolat H2O Sodium phenolat

Sodium salisilat (13) (15) Sodium salisilat

H2O

Phenol Phenol

Data :

Kebutuhan air pencuci 1 : 2,5 (www.Freepatensonline.com, 2011) Neraca massa komponen :

- Sodium salisilat

F15Sodium salisilat = F13Sodium salisilat = 734,4812 kg/jam

Tangki Pencuci (WT-201) Knock Out Drum

(9)

- Sodium phenolat

F15Sodium phenolate = F113Sodium phenolate = 10,8700 kg/jam - Phenol F15 Phenol = F13Phenol = 4,4501 kg/jam - H2O F15H2O = F14 H2O = 1908,4359 kg/jam - Impuritis

F8 impuritis = F11 impuritis = 6,1884 kg/jam

9. Sentrifuge (FF-201)

Fungsi: memisahkan sodium phenolat dari campuran

Sodium Salisilat (15) (17) Sodium Salisilat

Sodium Phenolat Sodium Phenolat H2O H2O

Phenol Phenol (16)

Air pengotor Neraca massa komponen :

Alur 16

- Sodium phenolat

F16Sodium phenolate = 0,98 x F15Sodium phenolate = 10,6526 kg/jam - H2O F16H2O = 0,98 x F15 H2O = 1870,2672 kg/jam - Impuritis F16impuritis = 0,98 x 6,1884 kg/jam = 6,0647 kg/jam Alur 17 - Sodium salisilat Sentrifuse (FF-201)

(10)

F17Sodium salisilat = F15Sodium salisilat = 734,4812 kg/jam - Sodium phenolat

F17Sodium phenolate = (F15Sodium phenolate - F16Sodium phenolate ) = 0,2174 kg/jam

- Phenol

F17 Phenol = F15Phenol = 4,4501 kg/jam - H2O

F17H2O = F15H2O - F16 H2O = 38,1687 kg/jam

- F17 impuritis = 6,1884 kg/jam - 6,0647 kg/jam = 0,1237 kg/jam

10. Mixer II (M-201)

Fungsi: Untuk membuat larutan H2SO4 60%

(20) H2O

H2SO4 (19) (21) H2SO4

Impuritis H2O

Impuritis

H2SO4 di pasaran kemurniannya 98 % selebihnya merupakan impurities dengan komposisi Chlorida (Cl) maksimal 10 ppm, Nitrate (NO3) maksimal 5 ppm, Besi (Fe) maksimal 50 ppm, Timbal (Pb) maksimal 50 ppm.

H2SO4 murni yang dibutuhkan 187,2003 kg/jam maka H2SO4 yang di beli dari pasaran adalah : (Massa H2SO4 + impurities) x 98 % = 224,1824 kg (Massa H2SO4 + impurities) = 228,7576 kg Massa Impuritis = 228,7576 kg - 224,1824 kg = 4,5752 kg Mixer II (M-201)

(11)

F21H2SO4 = 224,1824 kg/jam F20H2O = 60 40 x 224,1824 kg/jam = 149,4550 kg/jam F19H2SO4 = F21 H2SO4 = 224,1824 kg/jam F20H2O = F21H2O = 149,45450 kg/jam F21impuritis = F19 impuritis = 4,5752 kg/jam F21 = 378,2125 kg/jam 11. Mix Point II (MP-201)

Fungsi: titik bertemunya larutan H2SO4 dengan Sodium salisilat

Sodium Salisilat (17) (18) Sodium Salisilat

Sodium Phenolate Sodium Phenolate

H2O (30) H2O

Phenol Sodium Salisilat Phenol

Neraca massa komponen : - Sodium salisilat

F18Sodium salisilat = F17Sodium salisilat + F30Sodium salisilat = 734,4812 kg/jam + 126,5753

= 861,0565 kg/jam - Sodium phenolat

F18Sodium phenolate = F17Sodium phenolate = 0,2174 kg/jam - Phenol

F18 Phenol = F17Phenol = 4,4501 kg/jam - H2O

(12)

F18H2O = F17H2O

= 38,1687 kg/jam - F18impuritis = F17impuritis

= 0,1237 kg/jam

12. Reaktor III (R-301)

Fungsi: tempat mengkonversikan Sodium salisilat menjadi asam salisilat

(21)

H2SO4 60 %

Impuritis Impuritis Sodium Salisilat Asam Salisilat Sodium Phenolat (18) (22) Sodium salisilat Phenol H2O Phenol Impuritis H2O Na2SO4 Sodium Phenolate Reaksi:

C6H4 (OH) (COONa) + ½ H2SO4 → C6H4 (OH) (COOH) + ½ Na2SO4 Data :

Konversi sodium phenolate : 85 % (www.Freepatensonline.com, 2011)

) X 1 ( kmol/jam 5,3781 N N N _Sodium22 _salisilate 18 salisilat Sodium 22 salisilat Sodium = = −

N22Sodium salisilat = 0,15 x 5,3781 kmol/jam = 0,8067 kmol/jam

N22Sodium salisilat = N18Sodium salisilat + r. σ Sodium salisilat 0,8067 kmol/jam = 5,3781 kmol/jam – r

r = 4,5714 kmol/jam

H2SO4 tidak bersisa atau habis bereaksi Neraca massa komponen :

- Asam salisilat

N22Asam salisilat = N18Asam salisilat + r. σ Asam salisilat = 0 kmol/jam + 4,5714 kmol/jam

Reaktor III (R-301)

(13)

= 4,5714 kmol/jam F22Asam salisilat = 631,3131 kg/jam - Sodium Salisilat

N22Sodium salisilat = N18Sodium salisilat + r. σ Sodium salisilat = 5,3781 kmol/jam – 4,5714 kmol/jam = 0,8067 kmol/jam

F22Sodium salisilat = 129,1585 kg/jam

- Sodium Phenolate

N22Sodium Phenolate = N18Sodium Phenolate + r. σ Sodium Phenolate = 0,0019 + 0

= 0,0019 kmol/jam F22Sodium Phenolate = 0,2174 kg/jam

- Phenol

N22 Phenol = N18Phenol + r. σPhenol = 0,0473 kmol/jam F22 Phenol = 4,4501 kg/jam - H2O

N22 H2O = (N18 H2O + N21 H2O)+ r. σ H2O = 10,4235 kmol/jam

F22 H2O = 187,6237 kg/jam - Na2SO4

N22 Na2SO4 = N18Na2SO4+ r. σ Na2SO4

= 0 kmol/jam + (0,5 x 4,5714 kmol/jam) = 2,2857 kmol/jam

F24 Na2SO4 = 324,7673 kg/jam

F22impuritis = F18 impuritis + F21 impuritis

= 0,1237 kg/jam + 4,5752 kg/jam = 4,6989 kg/jam

(14)

13. Decanter (FL-301)

Fungsi: Tempat memisahkan sodium salisilat dari campurannya untuk di evaporasi dan selanjutnya di kembalikan ke Reaktor III (R-301)

(22) (23)

Asam salisilat Sodium Salisilat Na2SO4 Sodium phenolat Phenol H2O

Sodium salisilat (24) Impuritis H2O H2O

Sodium Phenolate sodium phenolate Impuritis Sodium salisilat

Asam salisilat Na2SO4 Impuritis Neraca massa komponen :

Alur 23

- Sodium Phenolate

F23Sodium phenolate = 0,98 x F22Sodium phenolate = 0,98 x 0,2174 kg/jam = 0,2131 kg/jam - H2O F23 H2O = 0,98 x F22 H2O = 0,98 187,6237 kg/jam = 183,8712 kg/jam - Sodium salisilat

F23Sodium salisilat = 0,98 x F22Sodium salisilat = 0,98 x 129,1585 = 126,5753 kg/jam - Impuritis F23impuritis = 0,98 x F22 impuritis = 0,98 x 4,6989 kg/jam = 4,6069 kg/jam Alur 24 - Asam salisilat

F24Asam salisilat = F22Asam salisilat = 631,3131 kg/jam

Decanter (FL-301)

(15)

- Sodium salisilat

F24Sodium salisilat = F22Sodium salisilat - F23Sodium salisilat = 129,1585 - 126,5753 = 2,5832 kg/jam - Phenol F24 Phenol = F22Phenol = 4,4501 kg/jam - Sodium Phenolate

F24Sodium phenolate = F22Sodium phenolate - F23Sodium phenolate = 0,2174 kg/jam - 0,2131 kg/jam = 0,0043 kg/jam - Na2SO4 F24 Na2SO4 = F22 Na2SO4 = 324,7673 kg/jam - H2O

F24 H2O = F22 H2O - F23 H2O

= 187,6237 kg/jam - 183,8712 kg/jam = 3,7525 kg/jam

- Impuritis

F24impuritis = F22 impuritis - F23impuritis = 4,6989 - 4,6069 kg/jam = 0,0920 kg/jam

14. Tangki Pencuci (WT-301)

Fungsi: Untuk Mencuci campuran

(25)

H2O

Asam salisilat Asam salisilat Sodium salisilat (24) (26) Sodium salisilat Sodium Phenolate Sodium Phenolate Phenol Phenol Na2SO4 Na2SO4 H2O H2O Impuritis Impuritis Tangki Pencuci (WT-301)

(16)

Data :

Kebutuhan air pencuci 1 : 2,5 (www.Freepatensonline.com,2011) Neraca massa komponen :

- Asam salisilat

F26Asam salisilat = F24Asam salisilat = 631,3131 kg/jam - Sodium salisilat

F26Sodium salisilat = F24Sodium salisilat = 2,5832 kg/jam - Sodium phenolat

F26Sodium phenolate = F24Sodium phenolate = 0,0043kg/jam - Phenol F26 Phenol = F24Phenol = 4,4501 kg/jam - Na2SO4 F26Na2SO4 = F24 Na2SO4 = 324,7673 kg/jam - H2O

F26H2O = F24 H2O + F25 H2O

= 3,7525 kg/jam + 3.193,8254 kg/jam = 3.197,5778 kg/jam

- Impuritis

F26impuritis = F24 impuritis = 0,0920 kg/jam

(17)

15. Sentrifuge (FF-301)

Fungsi: memisahkan air pengotor dari campuran

(26) (28) Asam salisilat

Asam salisilat Sodium Salisilat Na2SO4 Phenol

Phenol H2O Sodium salisilat (27) Na2SO4

H2O Air pengotor Sodium phenolate Sodium Phenolate Impuritis

Impuritis

Neraca massa komponen : Alur 27

- Sodium salisilat

F27Sodium salisilat = 0,98 x F26Sodium salisilat = 0,98 x 2,5832 kg/jam = 2,5315

- Sodium Phenolate

F27Sodium phenolate = 0,98 x F26Sodium phenolate = 0,98 x 0,0043 kg/jam = 0,0043 kg/jam - Phenol F27 Phenol = 0,98 x F26 Phenol = 4,3611kg/jam - Impuritis F27impuritis = F26 impuritis = 0,0940 kg/jam - H2O F27 H2O = 0,98 x F26 H2O = 0,98 x 3.197,5778 kg/jam = 3.133,6263 kg/jam Alur 28 - Asam salisilat

F28Asam salisilat = F26Asam salisilat = 631,3131 kg/jam

Sentrifuge (FF-301)

(18)

- Sodium salisilat

F28Sodium salisilat = F26Sodium salisilat - F27Sodium salisilat = 2,5832 kg/jam - 2,5315 kg/jam

= 0,0517 kg/jam - Phenol

F28 Phenol = F26 Phenol - F27 Phenol

- Sodium Phenolate

F28Sodium phenolate = F26Sodium phenolate - F27Sodium phenolate = 0,0043 kg/jam - 0,0043 kg/jam = 0 kg/jam - Na2SO4 F28Na2SO4 = F26 Na2SO4 = 324,7673 kg/jam - H2O

F28 H2O = F26 H2O - F27 H2O

= 3.197,5779 kg/jam - 3133,6263 kg/jam = 63,9516 kg/jam

16. Decanter (FL-302)

Fungsi: memisahkan Na2SO4 dari campuran

Asam salisilat

Sodium Salisilat (28) (29) Sodium Salisilat H2O H2O Na2SO4 Na2SO4 Phenol (31) Phenol H2O (32) Na2SO4 Sodium salisilat Phenol Asam salisilat Dekanter (FL-302)

(19)

Alur 29

- Sodium salisilat

F29Sodium salisilat = 0,98 x F28Sodium salisilat = 0,98 x 0,0517 kg/jam = 0,0506 kg/jam - H2O F29H2O = 0,98 x F28H2O = 0,98 x 63,9516 kg/jam = 62,6725 kg/jam - Na2SO4 F29 Na2SO4 = 0,98 x F28Na2SO4 = 0,98 x 324,7673 kg/jam = 318,2720 kg/jam - Phenol F29Phenol = 0,98 x F28 Phenol = 0,98 x 0,0890 kg/jam = 0,0872 kg/jam Alur 32 - Asam salisilat

F32Asam salisilat = F28Asam salisilat = 631,3131 kg/jam - Sodium salisilat

F32Sodium salisilat = F28Sodium salisilat - F29Sodium salisilat = 0,0517 kg/jam - 0,0506 kg/jam = 0,0011 kg/jam

- Phenol

F32Phenol = F28 Phenol - F29 Phenol

- Na2SO4

F32Na2SO4 = F28 Na2SO4 – F29Na2SO4

= 324,7673 kg/jam – 318,2720 kg/jam = 6,4953 kg/jam

(20)

- H2O

F32H2O = F28H2O – F29H2O

17. Evaporator II ( FE-301)

Fungsi: untuk memekatkan Sodium salisilat dengan menguapkan air yang akan dikembalikan ke Reaktor (R-301)

H2O (31)

(23) (30)

Sodium salisilat Sodium salisilat

H2O H2O

Data :

Air yang di diuapkan dari evaporator II sebanyak 95% Neraca massa komponen :

Alur 31 - H2O F31H2O = 0,95 x F23H2O = 0,95 x 183,8712 kg/jam = 174,6776 kg/jam Alur 30 - Sodium salisilat

F30Sodium salisilat = F23 Sodium Phenolat = 126,5753 kg/jam - H2O

F30H2O = F23H2O – F31H2O

- Sodium phenolate

F30 Sodium phenolate = F23 Sodium phenolate Evaporator

(21)

= 0,2131 kg/jam

18. Rotary Dryer (DD-301)

Fungsi: untuk mengurangi kadar air

H2O

Sodium salisilat (33) Sodium salisilat

Phenol (32) (34) Phenol

Na2SO4 Na2SO4

Asam salisilat asam salisilat

H2O H2O

Data :

Dryer dapat mengurangi kadar air sebesar 51% (Perry,1997) Neraca massa komponen :

Alur 33 - H2O F33H2O = 0,51 x F32H2O ` = 0,51 x 1,2790 kg/jam = 0,6523 kg/jam Alur 34 - Sodium salisilat

F34Sodium salisilat = F32Sodium Phenolat = 0,0011 kg/jam - Na2SO4 F34Na2SO4 = F32 Na2SO4 = 6,4953 kg/jam - Phenol F34 Phenol = F32 Phenol = 0,0018 kg/jam - Asam salisilat

F34Asam salisilat = F32Asam salisilat = 631,3131 kg/jam - H2O

Rotary drier (DD-301)

(22)

F34H2O = F32H2O - F33H2O

(23)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam

Temperatur Basis : 25°C atau 298 K

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: -. Perhitungan panas yang masuk dan keluar

∫

° = = = T C 25 T p 1 .dT n.C H Q (Smith, 1987)

-. Perhitungan panas penguapan VL

H n

Q = ⋅ (Smith, 1987)

B.1 Data Perhitungan Cp

Tabel B.1 Nilai konstanta a, b, c, d dan e untuk perhitungan Cp

Komponen A B C D E

Air (l) 1,82964E+01 4,72118E-01 -1,33878E-03 1,31424E-06 -

Air (g) 3,40471E+01 -9,65604E-03 3,29883E-05 -2,04467E-08 4,30228E-12

Phenol(l) -3,61614E+01 1,15354E+00 -2,12291E-03 1,74183E-06 -

CO2(g) 1,9022 E+01 7,9629 E-02 -7,3707E-05 3,7457 E-08 -

(Reklaitis, 1983) Cpg,T = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 Cpl,T = a + bT + cT2 + dT3 ∆H0 f = -241,8352 kJ/mol ∆HVL = 40.656,2

Perhitungan estimasi CPs (J/mol K) dengan menggunakan metode Kopp’s dengan rumus : Cp =

∑

= n

i 1

Ni ∆Ei dimana kontribusi elemen atomnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini,

(24)

Tabel LB.2 Nilai Elemen Atom pada Perhitungan Cp dengan metode Kopp’s

Elemen atom ∆E

C 10,89 H 7,56 O 13,42 Na 26,19 S 5,54 (Sumber : Perry, 1997) Cp =

∑

= n i 1 Ni ∆Ei Cps C7H5OH = (7 x 10,89) + (6 x 7,56) + 13,42 = 135,01 J/mol,K Cps C7H5ONa = (7 x 10,89) + (5 x 7,56) + 13,42 + 26,19 = 153,64 J/mol.K Cps C7H5O3Na = (7 x 10,89) + (5 x 7,56) + (3 x 13,42) + 26,19 = 180,48 J/mol.K

B.2 Nilai Panas Reaksi Pembentukan

Tabel LB.3 Nilai panas pembentukan Komponen ΔHf (kJ/kmol) Phenol -158,1552 NaOH -416,8800 CO2 -393,500 H2SO4 -813,9972 (Reklaitis, 1983)

Tabel LB.4 Nilai panas pembentukan Komponen ΔHf (kJ/kmol) SodiumPhenolat -329,2000

Sodium salisilat -812,8 Asam salisilat -585,3000 (NIST.com)

(25)

L.B.1 Mixer (M-101) H2O 300 C 300 C T0 C NaOH NaOH 50% H2O Kondisi operasi:

- Suhu feed NaOH (padat) = 300 C - Suhu H2O Pelarut = 300 C

- Panas pelarutan NaOH 50% = 14054.056 kJ/kmol (Perry,R.H,1999)

Persamaan Neraca panas : Qin NaOH + Q in H2O + ∆HS = Qtotal Data Cp zat :

Cp NaOH = 3,32996192 kJ/kg.K

Qin NaOH = m NaOH x Cp NaOH x ∆T

= 187,2003 x 3,32996192 x (303-298) = 3.116,8477 kJ/jam

Q in H2O = m H2O x Cp H2O x ∆T

= 187,2003 x 40184 x (303-298) = 3.916,2304 kJ/jam

Q in impurities = m H2O x Cp impurities x ∆T = 6,1884 x 50,88 x (303-298) = 1.574,329 kJ/jam ∆HS = NaOH BM NaOH m x 14,054,056 = 39,99 187,2003 x 14,054,056 = 65,789,5373 kJ/jam Mixer (M-101)

(26)

Qtotal = 74.396,9443 kJ/jam

= { (m NaOH x Cp NaOH) + (m H2O x Cp H2O) } x ∆T ∆T = 52,8907 0

C T = 82,8907 0 C

Tabel LB,6 Neraca energi pada tangki pencampuran (M-101)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 3.116,8477 - Produk - 74.396,9443 Panas Pengenceran 65.789,5373 - H2O 3.916,2304 Impurities 1.574,329 Total 74.396,9443 74.396,9443 L.B.2 Heater (E-101) Phenol NaOH 50% Kondensat 250 C Steam 250 C Phenol NaOH 50% T = 90 C P = 1 atm T = 30 C P = 1 atm

Panas masuk (Qi),

Qi = NPhenol

∫

⋅ 303 298 Phenol dT Cp + NNaOH

∫

⋅ 303 298 NaOH dT Cp Qi = (3.191,9487 + 74.396,9443) kJ = 77,588.8930 kJ/jam

Panas keluar (Qo), Qo = NPhenol

∫

⋅ 363 298 NaOH dT Cp Qo = (41.495,3327 + 91.430,0152) kJ = 132.925,3479 kJ/jam

(27)

dQ/dt = Qo – Qi

= (132.925,3479 kJ - 77,588.8930 kJ) = 55.336,4549 kJ/jam

Sebagai media pemanas digunakan uap yang masuk sebagai saturated steam pada suhu 2500C dan tekanan 39,77 atm dan keluar sebagai kondensat pada suhu 2500C dan tekanan 39,77 atm.

Panas laten steam (HVL) pada 2500C = 1.714,7 kJ/kg (Reklaitis, 1983)

Steam yang dibutuhkan (m),

m = (dQ/dt) / λ (2500C)

= 55.336,4549 kJ/jam / (1.714,7)kJ/kg = 32.,2718 kg/jam

Tabel LB.7 Neraca Energi pada Heater (HE-101)

Umpan 77,588.8930 - Produk - 132.925,3479 Steam 55.336,4549 - Total 132.925,3479 132.925,3479 L.B.3 Reaktor I (R-101) 50o_{C, 1 atm} Phenol NaOH 50% Air Phenol Sodium phenolate

Air Pendingin Bekas 90oC, 1 atm Air Pendingin 30o_{C, 1 atm} 90oC, 1 atm 90oC, 1 atm

Pada reaktor (R-101) ini, air pendingin berfungsi untuk menurunkan suhu dalam reaktor yang akan terakumulasi naik akibat reaksi eksotermis yang terjadi di

(28)

dalam reaktor, namun air pendingin tidak menurunkan suhu produk yang keluar dari reaktor (R-101) ini,

Panas masuk (Qi),

Qi = NPhenol

∫

⋅ 363 298 NaOH dT Cp Qi = (41.495,3327 + 91.430,0152) kJ = 132.925,3479 kJ/jam Qo = Nphenol

∫

⋅ 363 298 phenol dT Cp + Nair

∫

⋅ 363 298 dT Cp_air + NSdm phenolate

∫

⋅ 363 298 phenolate Sdm dT Cp

Qo =(0,0473 kmol/jam x 8775,6500 kJ/kmol) + (4,6812 kmol/jam x 9986,6 kJ/kmol + (15,0812 kmol x 74.035,4837 kJ/kmol )

= 121.199,4889 kJ/jam

ΔHr(298) = (ΔHofSdm phenolate + ΔHofair) – (ΔHofPhenol + ΔHofNaOH) = {(-329,2) + (-286,0450)} – {(-416,88) + (-158,1552)} = -40,2098 kJ/kmol

r = 4,6812 kmol/jam

dQ/dt = r . ΔHr(453) + Qo – Qi

= [4,6812 kmol/jam (-40,2098 kJ/kmol)] + (121.199,4889 kJ/jam – 132,925,3479 kJ/jam)

= -11.914,0883 kJ/jam (melepas panas)

Oleh karena itu dibutuhkan air pendingin (m) sebagai sistem penerima panas yang dilepaskan oleh reaksi di dalam reaktor (R-101),

Qair pendingin = - (dQ/dt) = - (-11.914,0883 kJ/jam) = 11.914,0883 kJ m = 11.914,0883 kJ/jam / (H(50 C) – H(30 C)) = 11.914,0883 kJ/jam / [(209,3 –125,7)]kJ/kg = 142,5130 kg/jam

(29)

Tabel LB.8 Neraca Energi pada Reaktor I (R-101)

Umpan 132.925,3479 Produk - 121.508,0257 Panas Reaksi 188,2293 - Air pendingin - 11.914,.0883 Total 133.113,5772 133.113,5772 L.B.4 Evaporator I (FE-101) Sodium Phenolat phenol Air Sodium Phenolat phenol Air Air FE-101 109,0576 C 1 atm 109,0576 C 1 atm 109,0576 C 1 atm 90 C 1 atm Steam 250 C Kondensat 250 C Panas Masuk

Tabel LB. 9 Panas masuk Evaporator

Komponen N(kmol/jam) 298∫ 363 cp dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

Phenol 0,0473 8.775,6500 414,9533 sodium phenolate 4,6812 9.986,6000 46.749,0519 Air _15,0812 4.909,1258 _74035.4837 Impuritis 0,0933 3.307,2000 308,5368 Total 19.9030 26,978.5758 121,508.0257

Titik didih campuran

campuran pelarut

larutan Tb ΔTb

(30)

B 1 1 campuran xk P 1000 BM G ΔTb _      =

dimana: G1 = Berat zat terlarut (massa Phenol + Sodium phenolate). kg P = Berat pelarut (air), kg

kb = Konstanta air = 0,52 BM = Berat molekul zat terlarut

= (BM phenol x % mol phenol) + (BM Sodium phenolat x % mol sodium phenolate)

C k x P BM G Tb_campuran _B 0 1 1 9,0576 52 , 0 271,4615 1000 115,8831 547,9489 1000 = × ×       =       = ∆ K C C C Tb Tb

Tb_laru _pelarut _campuran

382,0576 0576 , 109 9,0576 100 0 0 0 tan = = + = ∆ + = Panas Keluar Panas keluar N CpldT CpgdT 382,0576 bp bp 298 senyawa         + ∆ + =

∑

_∫

H_vl

_∫

Tabel LB.10 Panas keluar

Komponen N (kmol/jam) 298∫ bp cpl dT (kJ/kmol) ΔHvl (J/mol) bp∫ 382,0576 cpg dT

(kJ/kmol) Qout (kJ/jam) Air 14,3271 5.671,385368 40.656,2 308,0196 668.154,6203 Panas keluar N CpldT 382,0576 298 Senyawa       =

∑

∫

(31)

Tabel LB. 11 Panas keluar Evaporator

Komponen N(kmol/jam) 298∫ 382,0576 cp dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

Phenol 0,0473 15.013,1294 709,8902

sodium phenolate 4,6812 12.914,6158 60.455,6148

Air 0,7541 6.363,7012 4.798,6110

Impuritis 0,0933 4,276.8527 398,9981

Total 5,5758 38.568,2991 66.363,1141

Total panas keluar = panas keluar alur 8 + panas keluar alur 9

= 734.517,7344 kJ/jam

Maka, selisih panas adalah :

∫

− = 2 1 2 1 T T in T T out N CpdT CpdT N dt dQ ) kJ/jam 57 121.508,02 kJ/jam 44 734.517,73 dt dQ ₌ ₋ = dt dQ 613.009,7087 kJ/jam

Tabel LB.12 Neraca Energi pada Evaporator I

Umpan 121,508.0257 - Produk - 734.517,7344 Steam 613.009,7087 - Total 734.517,7344 734.517,7344 kg/jam 357,5026 kJ/kg 1.714,7) ( kJ/jam 87 613.009,70 ) 250 ( dQ/dt. m ₀ = = = C λ

(32)

LB.5 Water Condenser (E-102)

Air Pendingin Bekas 50 C Air Pendingin 30 C Air Air T = 100 C P = 1 atm T = 109,0576 C P = 1 atm Panas Masuk

Panas masuk = 668.154,6203 kJ/jam

Panas Keluar

Asumsi suhu keluar kondensor 100 oC Panas keluar =Nsenyawa

[

∆Hvl

]

Tabel LB.13 Panas keluar

Komponen N (kmol/jam) ΔHvl (Kj/kmol) Qout (kJ/jam)

Air 14,3271 40.656,2000 582.486,8768

∫

− = 2 1 2 1 T T in T T out N CpdT CpdT N dt dQ ) 203 (668.154,6 768) (582.486,8 dt dQ ₌ ₋ = dt dQ -85.667,7436 kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 85.667,7436 kJ/jam, Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin,

Data air pendingin yang digunakan: T masuk = 30oC

(33)

Air pendingin yang diperlukan adalah: kg/jam 1.024,7338 kJ/kg 83,6 kJ/jam 85667,7436 keluar pendingin Air -masuk pendingin Air dQ/dt. m = = =

Tabel LB.14 Neraca panas Water Condenser (E-301)

Umpan _668.154,6203 - Produk - _582.486,8768 Air Pendingin _85.667,7435 Total _668.154,6203 _668.154,6203 LB.7 Reaktor II (R-201) 50oC, 1 atm L C P I R-201 Phenol Sodium Phenolate H2O Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat CO2

Air Pendingin Bekas 180oC, 7 atm Air Pendingin 30oC, 1 atm 109,0576 C 7 atm CO2

Pada reaktor (R-201) ini, air pendingin berfungsi untuk menurunkan suhu dalam reaktor yang akan terakumulasi naik akibat reaksi eksotermis yang terjadi di dalam reaktor, namun air pendingin tidak menurunkan suhu produk yang keluar dari reaktor (R-201) ini,

Panas masuk (Qi),

Qi = Qout dari Evaporator (FE-101) + NCO2

∫

⋅ 453 298 2 CO dT Cp Qi = 65.964,1159 kJ + 281,702.7950

(34)

= 347.975,4478 Qo = NPhenol

∫

⋅ 453 298 Phenol dT Cp + NSdm Phenolate

∫

⋅ 453 298 Phenolate Sdm dT Cp + NH2O

∫

⋅ 453 298 2O H dT Cp + NCO2

∫

⋅ 453 298 2 CO dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 453 298 salisilat Sdm dT Cp + Nimpuritis

∫

⋅ 453 298 dT impuritis Cp Qo =( 1.389,3253 + 2.229,5702 + 37.000,0985 + 128.334,0820 + 229.465,7805 + 7.886,4) = 406.305,2565 kJ/jam

ΔHr(298) = (ΔHofSdm salisilat) – (ΔHofSdm phenolate + ΔHofCO2) = (-812,8000) – (-329,2000 + (-393,5))

= -90,1000 kJ/kmol r = 4,5876 kmol/jam dQ/dt = r . ΔHr(453) + Qo – Qi

= [4,5876 kmol/jam (-90,1000 kJ/kmol)] + (347.975,4478 kJ/jam – 406.305,2565 kJ/jam)

Qair pendingin = - (dQ/dt) = - (-58.743,1473 kJ/jam) = 58.743,1473 kJ/jam m = 58.743,1473 kJ / (H(50 C) – H(30 C)) = 58.743,1473 kJjam / [(209,3 –125,7)]kJ/kg = 702,6692 kg/jam

(35)

Tabel LB.16 Neraca Energi pada Reaktor II (R-201)

Umpan _406.305,2565 - Produk - _347.975,4478 Panas Reaksi _413,3386 Air pendingin _58.743,1473 Total _406.718,5951 _406.718,5951 LB.8 Tangki pencuci (WT-201) WT-201 Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O H2O

Panas masuk (Qi),

Qi = NPhenol

∫

⋅ 453 298 Phenolate Sdm dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 453 298 salisilat Sdm dT Cp +NH2O

∫

⋅ 303 298 2O H dT Cp + Nimpuritis

∫

⋅ 453 298 dT impuritis Cp Qi = (0,0473 x 29.382,1784) + (0,0936 x 23814,2 ) + (4,5876 x 27.974,4 + (106,0242 x 385,9236) + (0.0933 x 84.534,1604) = (1.389,3253 + 2.229,5702 + + 128.34,0820 + 40.917,2481 + 7.886,4) = 180.756,6256 kJ/jam

Panas keluar (Qo),

Qo = NPhenol

∫

⋅ 307.9988 298 Phenol dT Cp + NSdm Phenolate

∫

⋅ 307.9988 298 Phenolate Sdm dT Cp + NH2O

∫

⋅ 307.9988 298 2O H dT Cp +NSdmsalisilat

∫

⋅ 307.9988 298 salisilat Sdm dT Cp + Nimpuritis

∫

⋅ 453 298 dT impuritis Cp Qo = (156,2080 + 281,9327 + 156.204,0332 + 16.228,0517)

(36)

= 172.963,2613 kJ/jam dQ/dt = Qo – Qi

= (172.963,2613 kJ/jam –172.963,2613 kJ/jam) = 0 kJ/jam

Tabel LB.17 Neraca Energi pada Tangki pencuci

Umpan _172.870,2256 - Produk - _172.870,2256 Total _172.870,2256 172.870,2256 LB.9 Heater (E-201) Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Kondensat 250 C Steam 250 C Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat T = 60 C P = 1 atm T = 44,60 C P = 1 atm

Panas masuk (Qi),

Qi = NPhenol

∫

⋅ 317,6 298 Phenol dT Cp + NSdm Phenolate

∫

⋅ 317,6 298 Phenolate Sdm dT Cp + NH2O

∫

⋅ 317,6 298 2O H dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 317,6 298 salisilat Sdm dT Cp Qi = (0,0473 x 3303,5677) + (0,0019 x 3011,3440) + (2,1205 x 1473,2863) + (4,5876 x 3537,4080) = (156,2080 + 5,6387 + 3.124,0807 + 16.228,0517) kJ/jam = 19.513,9789 kJ/jam

(37)

Panas keluar (Qo), Qo = NPhenol

∫

⋅ 333 298 2O H dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 333 298 salisilat Sdm dT Cp Qo = (0,0473 x 5,989,1701) + (0,0019 x 5,377,4) + (2.2105 x 2.633,6824) + (4,5876 x 6,316,8) = (283,1957 + 10,0690 + 5.584,6824 + 28,978,6637) kJ/jam = 34.856,6107 kJ/jam dQ/dt = Qo – Qi = (34.856,6107 kJ/jam – 19.513,9789 kJ/jam) = 15.342,6318 kJ/jam

Steam yang dibutuhkan (m),

m = (dQ/dt) / λ (2500C)

= 15.342,6318 kJ/jam / (1.714,7)kJ/kg = 8,9477 kg/jam

Tabel LB.18 Neraca Energi pada Heater

Umpan 19.513,9789 - Produk - _34.856,6107 Steam _15.342,6318 Total 34.856,6107 34.856,6107 LB.10 Cooler (E-302) H2O Sodium salisilat

Air pendingin bekas 50 C Air pendingin 30 H2O Sodium salisilat T = 60 C P = 1 atm T = 102,2395 C P = 1 atm

(38)

Panas masuk = panas produk bawah evaporator II = 15.510,1193 kJ/jam Qo = NSdm phenolate

∫

⋅ 333 298 phenolate Sdm dT Cp + NH2O

∫

⋅ 333 298 2O H dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 333 298 salisilat Sdm dT Cp = (0,0018 x 5377,4) + (0,5108 x 2,633,6824) + (0,7906 x 6,316,8000) = (9,8676 + 1345,1621 + 4,993,978) = 6.349,0081 kJ/jam Maka : dQ/dT = Qout – Qin = (6349,0081 kJ/jam – 15.510,1193) kJ/jam = -9.161,1112 kJ/jam

Air pendingin yang dibutuhkan adalah :

Tabel LB,19 Neraca energi Cooler (E-302)

Umpan _15.510,1193 - Produk - 6.349,0081 Air Pendingin - 9.161,1112 Total 15.510,1193 15.510,1193 kg/jam 5827 , 09 1 kJ/kg 125,7) -(209,3 kJ/jam kJ/jam kJ/jam 9.161,1113 C) H(30 C) H(50 Qc m = = ° − ° =

(39)

LB.11 Reaktor III (R-301) 50oC, 1 atm L C P I R-301 Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Asam salisilat Na2SO4

Air Pendingin Bekas 60o_{C, 1 atm} Air Pendingin 30oC, 1 atm 60 oC H2SO4 H2O

Panas masuk (Qi)

Qi = NPhenol

∫

⋅ 333 298 H2O dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 333 298 salisilat Sdm dT Cp + NH2SO4

∫

⋅ 333 298 H2SO4 dT Cp Qi = (0,0473 x 5,989,1701) + (0,0019 x 5,377,4) + (2,1205 x 2,633,6824) + (4,5876 x 6,316,8 + 5,6571 x 7,587,8091) = (283,1957 + 10,0690 + 5.584,6824 + 28,978,6637 + 42,924,6792) kJ/jam = 77.781,2899 kJ/jam

Panas keluar (Qo),

Qo = NPhenol

∫

⋅ 333 298 salisilat Sdm dT Cp + Nasam salisilat

∫

⋅ 333 298 salisilat asam dT Cp + NNa2SO4

∫

⋅ 333 298 SO4 2 Na dT Cp Qo = (0,0473 x 5989,1701) + (0,0019 x 5377,4) + (0,8067 x 6316,8) + (4,5714 x 5.631,5) + (2,2857 x 3,906) + (10,4235 x 2,633,6824 = (283,1957 + 10,0690 + 27.452,2874 + 5.095,8963 + 25.743,9517 + 8.927,9832) kJ/jam = 67.513,3833 kJ/jam

(40)

ΔHr(298) = (ΔHofasam salisilat + ΔHof Na2SO4) – ( ΔHofSdm salisilat + ΔHofH2SO4) = (-585,3 – (0,5 x ,356,3800)) – (-812,8000 – (0,5 x 814)) = -43,69 kJ/kmol

r = 4,5714 kmol/jam

dQ/dt = r , ΔHr+ Qo – Qi

= [4,5714 kmol/jam x (-43,69 kJ/kmol)] + (67.513,3833 kJ/jam – 77.781,2899 kJ/jam)

Qair pendingin = - (dQ/dt) = - (-10.467,6319 kJ/jam) = 10.467,6319 kJ/jam m = 10.467,6319 kJ/jam / (H(50 C) – H(30 C)) = 10.467,6319 kJ/jam kJjam / [(209,3 –125,7)]kJ/kg = 125,2109 kg/jam

Tabel LB,20 Neraca Energi pada Reaktor III (R-301)

Umpan 77.781,2899 -

Produk - _67.513,3833

Panas Reaksi _199,7253

Air pendingin _- _10.467,6319

(41)

LB.12 Evaporator II (FE-301) Sodium salisilat Sodium Phenolate Air Sodium salisilat Sodium Phenolate Air Air FE-301 102,2395 C 1 atm 102,2395C 1 atm 101.5456 C 1 atm 30.6621 C 1 atm Steam 250 C Kondensat 250 C Panas Masuk

Tabel LB. 21 Panas masuk Evaporator

Komponen N(kmol/jam) 298∫ 303,6621 cp dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) Sodium Phenolate 0,0018 1.289,5296 1.019,4850 sodium salisilat 0,7906 535,5655 5.470,8375 Air 10,2151 1.097,7578 2,0144 Total 15,5940 2.922,8529 6.492,3369

Titik didih campuran

campuran pelarut larutan Tb ΔTb Tb = + B 1 1 campuran xk P 1000 BM G ΔTb _      =

dimana: G1 = Berat zat terlarut (massa Na2SO4 + Sodium salisilat), kg P = Berat pelarut (air), kg

kb = Konstanta air = 0,52 BM = Berat molekul zat terlarut

= (BM Na2SO4 x % mol Na2SO4) + (BM Sodium salisilat x % mol sodium salisilat

(42)

C k x P BM G Tbcampuran B 0 1 1 2395 , 2 52 , 0 183,8712 1000 160,0011 126,7026 1000 = × ×       =       = ∆ K C C C Tb Tb

Tb_laru _pelarut _campuran

375,2395 102,2395 2395 , 2 100 0 0 0 tan = = + = ∆ + = Panas Keluar Panas keluar N CpldT CpgdT 375,2395 bp bp 298 senyawa         + ∆ + =

∑

_∫

H_vl

_∫

Tabel LB,22 Panas keluar

Komponen N (kmol/jam) 298∫ bp cpl dT (kJ/kmol) ΔHvl (J/mol) bp∫ 375,2395 cpg dT

(kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

Air _9,7043 5,671,3854 40,656,2 _{52,5213 450.087,0945} Panas keluar N CpldT 375,2395 298 Senyawa       =

∑

_∫

Tabel LB, 23 Panas keluar Evaporator

Komponen N(kmol/jam) 298∫ 375,2395cp dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam) sodium salisilat 0,7906 13940,1860 11020,9263 Sodium Phenolate 0,0018 11867,0776 21,7763 H2O 0,5108 8746,7205 4467,4167 Total 1,3032 34553,9841 15510,1193

Total panas keluar = panas keluar alur 30 + panas keluar alur 31

(43)

∫

− = 2 1 2 1 T T in T T out N CpdT CpdT N dt dQ ) kJ/jam 6.492,3369 kJ/jam 38 465.597,21 dt dQ − = = dt dQ 459.104,8769 kJ/jam

Tabel LB.24 Neraca Energi pada Evaporator II (FE-301)

Umpan 6.492,3369 - Produk - 465.597,2138 Steam 459.104,8769 Total 465.597,2138 465.597,2138 LB.13 Tangki Pencuci II (WT-301) WT-301 Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O Na2SO4 Asam salisilat Phenol Sodium phenolate Sodium salisilat H2O Na2SO4 Asam salisilat H2O

Panas masuk = 102.333,0692 kJ/jam kg/jam 375,2395 kJ/kg 1.1714,7) ( kJ/jam kJ/jam 69 459.104,87 ) 250 ( dQ/dt. m ₀ = = = C λ

(44)

Qo = NPhenol

∫

⋅ 305.1450 298 Phenol dT Cp + NSdm Phenolate

∫

⋅ 305.1450 298 Phenolate Sdm dT Cp + NH2O

∫

⋅ 305.1450 298 H2O dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 305.1450 298 salisilat Sdm 8 Cp dT+ Nasam salisilat

∫

⋅ 305.1450 298 salisilat asam dT Cp + NNa2SO4

∫

⋅ 305.1450 298 SO4 2 Na dT Cp = (0,0473 x 940,7968) + (0,000037 x 1097,7578) + (177,7368 x 535,5655) + (0,0161 x 1.289,5296) + (4,5714 x 1.149,6305) + (2,2857 797,3820) = (44,4852 + 0,0411 + 95.189,7092 + 20,8058 + 5.255,4438 + 1.822,5840) = 102.333,0692 kJ/jam Maka : dQ/dT = QC = Qout – Qin = (102.333,0692 kJ/jam – 102.333,0692 kJ/jam) = 0 kJ/jam

Tabel LB,25 Neraca energi tangki Pencuci (WT-301)

Umpan 102.333,0692 -

Produk - 102.333,0692

Total 102.333,0692 102.333,0692

LB,14 Water Condenser (E-301)

Air Pendingin Bekas 50 C Air Pendingin 30 C Air Air T = 100 C P = 1 atm T = 102,2395 C P = 1 atm Panas Masuk

(45)

Panas Keluar

Asumsi suhu keluar kondensor 100 oC Panas keluar =Nsenyawa

[

∆Hvl

]

Tabel LB,26 Panas keluar

Komponen N (kmol/jam) ΔHvl (Kj/kmol) Qout (kJ/jam)

Air 9,7043 40,656,2000 394.540,5095

∫

− = 2 1 2 1 T T in T T out N CpdT CpdT N dt dQ 944) (450.087,0 095) (394.540,5 dt dQ ₌ ₋ = dt dQ -55.546,5849 kJ/jam

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar -55.546,5849 kJ/jam, Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin,

Data air pendingin yang digunakan: T masuk = 30oC

T keluar = 50oC

Air pendingin yang diperlukan adalah:

kg/jam 4328 , 64 6 kJ/kg 83,6 kJ/jam 9 55.546,584 -keluar pendingin Air -masuk pendingin Air dQ/dt. m = = =

Tabel LB,27 Neraca panas Water Condenser (E-301)

Umpan _450.087,0944 -

Produk - _394.540,5095

Air Pendingin _- _55.546,5849

(46)

LB.15 Cooler (E-104)

H2O CO2

Air pendingin bekas 50 C Air pendingin 30 H2O CO2 T = 40 C P = 7 atm T = 180 C P = 7 atm

Panas masuk = 83.425,7249 kJ/jam Qo = NCO2

∫

⋅ 313 298 CO2 dT Cp + NH2O

∫

⋅ 313 298 H2O dT Cp = (7,7823 x 563.0523) + (0,7541 x 41.834,4201) = 35.927,4852 kJ/jam Maka : dQ/dT = Qout – Qin = (35.927,4852 kJ/jam – 83.425,7249) kJ/jam = -47.498,2397 kJ/jam

Air pendingin yang dibutuhkan adalah :

Tabel LB.28 Neraca energi Cooler (E-104)

Umpan _83.425,7249 - Produk - 35.927,4852 Air Pendingin - 47.498,2397 Total 83.425,7249 83.425,7249 kg/jam 1608 , 568 kJ/kg 125,7) -(209,3 kJ/jam 7 47.498,239 C) H(30 C) H(50 Qc m = = ° − ° =

(47)

LB.16 ROTARY DRYER (DD-301) Qi = NPhenol

∫

⋅ 145 , 305 298 Phenol dT Cp + NH2O

∫

⋅ 145 , 305 298 H2O dT Cp + NSdm salisilat

∫

⋅ 145 , 305 298 salisilat Sdm 8 Cp dT+ Nasam salisilat

∫

⋅ 145 , 305 298 salisilat asam dT Cp + NNa2SO4

∫

⋅ 145 , 305 298 SO4 2 Na dT Cp = (0,000018 x 940,7969) + (0,0710 x 535,5655) + (0,000006 x 1.289,5296) + (4,5714 x 1,149,6305) + (0,0457 x 797,3820) = (0,0178 + 38,0112 + 0,0083 + 0,0178 + 5255,4438 + 36,4517) = 5.329,9328 kJ/jam Pada alur 33 Qo = NPhenol

∫

⋅ 308 298 Phenol dT Cp + NH2O

∫

⋅ 303 298 salisilat Sdm 8 Cp dT + Nasam salisilat

∫

⋅ 308 298 salisilat asam dT Cp + NNa2SO4

∫

⋅ 308 298 SO4 2 Na dT Cp = (0,000018 x 13.312,5803) + (0,0348 x 5.685,4112) + (0,000006 x 13.536) + (4,5714 x 12.067,5) + (0,0457x 8.370) = (0,2518 + 674,7716 + 0,0874 + 197,7227+ 382,6279) = 55.746,3005 kJ/jam Pada alur 34 Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Asam salisilat Air Phenol Sodium Phenolate H2O Sodium salisilat Asam salisilat Steam 2500C Kondensat 1000C

(48)

Qo = NAir,

∫

373 298 CpldT + ∆HvlAir = 0,0348 x (5.685,4112 + 40656,2) = 1.611,6319 kJ/jam dQ/dT = QC = QOut - QIn = ((55.746,3005 + 1.611,6319 )– 5.293,4811)) kJ/jam = 52.027,9996 kJ/jam

Steam yang dibutuhkan adalah :

m = (dQ/dt) / ∆H steam

= 52.027,9996 kJ/jam / (1.714,7)kJ/kg = 30,3636 kg/jam

Tabel LB.29 Neraca energi Rotary Dryer (DD-301)

Umpan _5.329,9328 -

Produk - _57.357,9324

Steam _52.027,9996 _-

(49)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Gudang Penyimpanan NaOH (TK-101)

Fungsi : Tempat penyimpanan NaOH selama 30hari Bentuk : Segi empat beraturan

Bahan konstruksi : Beton

Kapasitas NaOH : 193,3887 kg/jam Kondisi penyimpanan : Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm

Kapasitas Gudang = 193,3887 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari = 139.239,8977 kg

NaOH dikemas dalam dus berlapis polietilen dengan ukuran : P x l x t = 25 cm x 18 cm x 18 cm

= 8100 cm3

Setiap dus berisikan 6 package kecil berisikan 1 kg NaOH / package Jumlah dus dalam gudang =

kg 1 x 6 10 77 139.239,89 = 23.207 dus Tinggi gudang (t)

Maksimal tumpukan dus = 15 buah Faktor kelonggaran = 30%

Tinggi gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 18 cm x 15 = 351 cm

Panjang gudang (p)

Susunan di lantai sebanyak =

15 dus 23.207

= 1.547 dus

Direncanakan dus susunan = 50 dus x 31 dus Faktor kelonggaran = 25%

Untuk jalan dalam gudang = 5%

Panjang gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 25 cm x 50 = 1.625 cm

(50)

= 16,25 m Lebar gudang (l)

Faktor kelonggaran = 25% Untuk jalan dalam gudang = 5%

lebar gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 18 cm x 31 = 726 cm = 7,26 m

C.2 Gudang Penyimpanan Phenol (TK-102)

Fungsi : Tempat penyimpanan Phenol selama 30hari Bentuk : Segi empat beraturan

Kapasitas Phenol : 445,0098 kg/jam Kondisi penyimpanan : Temperatur = 300C

Tekanan = 1 atm

Kapasitas Gudang = 445,0098 kg/jam x 24 jam/hari x 30 hari = 320.407,0560 kg

Phenol dikemas dalam dus berlapis polietilen dengan ukuran : P x l x t = 25 cm x 18 cm x 18 cm

= 8100 cm3

Setiap dus berisikan 6 package kecil berisikan 1 kg Phenol / package Jumlah dus dalam gudang =

kg 1 x 6 kg 60 320.407,05 = 53.402 dus Tinggi gudang (t)

Panjang gudang (p)

15 dus 53.402

= 3561 dus

(51)

= 22.75 m Lebar gudang (l)

lebar gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 18 cm x 21

= 1.193,4 cm = 11,934 m

C.3 Tangki Penyimpanan Karbon dioksida (TK-103)

Fungsi : Tempat menyimpan Karbon dioksida umpan

Bentuk : Silinder horizontal dengan alas dan tutup hemispherical Bahan konstruksi : Low alloy steel SA-318

Jumlah : 2 unit Kebutuhan perancangan : 2 hari Kondisi operasi :

Temperatur = 40 °C Tekanan = 7 atm Laju massa = 544,2729 kg/jam Faktor keamanan = 20 % Perhitungan:

A.Volume Tangki

Kebutuhan larutan Karbon dioksida per jam = 544,2729 kg/jam

Total massa bahan dalam tangki = 544,2729 kg//jam×24 jam/hari×2 hari = 26.125,0996 kg

Direncanakan 2 buah tangki, sehingga:

Total massa bahan dalam tangki = 13.062,5498 kg 2

6 26.125,099 =

Densitas Bahan dalam tangki = 0,0120 kg/liter = 11,9946 kg/m3 Total volume bahan dalam tangki =

0120 , 0 kg 8 13.062,549 = 1.089.039,1945 L = 1089,0392 m3

Faktor kelonggaran = 20 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1.089.039,1945

(52)

= 1,2 x 1.089.039,1945

= 1306847,0334 liter = 1306,8470 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 5 : 4 Volume silinder (Vs) = 4 1_{π Dt}2 Hs Vs = 16 5 π Dt3

Tinggi head (Hh) = 1/4 × Dt (Brownell dan Young, 1959)

Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/12 × D3 = π/12 × (1/4 × D)3

Vt = Vs + 2 Vh (Brownell dan Young, 1959) Vt = (5π/16 × D3_{) + (π/48 × D}3 ) Vt = 16π/48 × D3 dm 6627 , 07 1 16 9261 1.597.836, 48 16 Vt 48 (D) tangki Diameter =3 =3 × = π π = 10,7663 m = 423,8682 in Tinggi silinder (Hs) = 5/4 × D = 5/4 × 10,7663 m = 13,4578 m Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/4 × D = 1/4 x 10,7663 m = 2,6916 m Tinggi Tangki (HT) = Hs + 2Hh = 18,8410 m

B. Tekanan Desain

Tinggi silinder (Hs) = 18,8410 m Tinggi bahan dalam tangki =

tangki volume tangki tinggi tangki dalam bahan volume × = 1.306,8470 m 8410 , 8 1 1089,0392 × = 15,7008 m

Tekanan hidrostatis = Densitas bahan × g × tinggi bahan dalam tangki = 11,9946 × 9,8 × 15,7008

= 1846.8128 kPa

= 0,0182 atm Tekanan operasi = 7 atm Faktor keamanan tekanan = 20 %

(53)

= 8,4219 atm = 123,7678 psia C. Tebal dinding tangki (bagian silinder)

Faktor korosi (C) : 0,0042 in/tahun (Chuse,1954)  Allowable working stress (S) : 22.500 lb/in2 (Brownell, 1959)

Efisiensi sambungan (E) : 0,9  Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun

) A C ( 0,4P 4SE D P (d) silinder Tebal + × − × = (Brownell, 1959) dimana :

d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi)

R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan

E = efisiensi pengelasan

(

) (

)

m 0,0341 in 1,3421 10 0042 , 0 123,7678 4 , 0 90 , 0 500 . 22 4 211,9341 123,7678 dh = = × + × − × × × = Dipilih tebal silinder standar = 1 ½ in

D. Tebal dinding head (tutup tangki)

Faktor korosi (C) : 0,042 in/tahun (Chuse, 1954)

Allowable working stress (S) : 22.500 lb/in2 (Brownell, 1959) Efisiensi sambungan (E) : 0,9

Umur alat (A) direncanakan :10 tahun ) A C ( P 4 , 0 4SE Di P (dh) head Tebal + × − × = (Brownell, 1959) dimana :

dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi)

Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

(

) (

)

m 0,0341 in 1,3421 10 0042 , 0 123,7678 4 , 0 90 , 0 500 . 22 4 211,9341 123,7678 dh = = × + × − × × × = Dipilih tebal silinder standar = 1 ½ in

C.4 Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (TK-104)

(54)

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Penyimpanan : Temperatur : 300C

Tekanan : 1 atm = 14,696 psia Laju massa asam sulfat = 224,1824 kg/jam

Densitas asam sulfat = 1840 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 30 hari

Faktor keamanan = 20 % Perhitungan : a. Volume bahan, Vl = ₃ kg/m 1840 30 24 224,1824 x hari hari jam x jam kg = 87,7236 m3 Faktor kelonggaran 20% Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 87,7236 m3 = 105,2683 m3

b Diameter dan tinggi Tangki - Volume tangki (Vt) : Vt = Asumsi: Dt : Ht = 1: 2 105,2683 m3 = 3 2 1 Dt π Dt = 4,0626 meter = 159.9428 in Ht = 8.1251 meter

c. Tebal shell tangki

(Perry,1997)

di mana:

(55)

P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in)

S = allowable stress = 13700 psia (Peters et.al., 2004) E = joint efficiency = 0,85 (Peters et.al., 2004) C = faktor korosi = 0,0125 in/tahun (Peters et.al., 2004) n = umur tangki = 10 tahun

Volume bahan = 87,7236 m3

Volume tangki = 105,2683 m3

Tinggi bahan dalam tangki = 8,1251m m 105,2683 m 87,7236 3 3 x = 6,7709 meter Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik = ρ x g x h = 1840 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 6,7709 meter = 126,985 kPa = 18,6617 psia Faktor keamanan = 20 %

Maka, Pdesain = 1,2 x (14,696 psia + 18,6617 psia) = 39,1666 psia Tebal shell tangki:

t= (10 tahun x 0,0125in/tahun) psia) 39,1666 x 0,6 ( -) 0,85 x psia (13700 2 in 159,9428 x psia 39,1666 + t = 0,3945 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,3945 in = 1,0021 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959) d. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)

C.5 Tangki Penyimpanan Natrium Sulfat (TK-402)

Fungsi : Penyimpanan Produk samping natrium sulfat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

(56)

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jumlah : 1 unit

Kondisi Penyimpanan : Temperatur : 300C

Tekanan : 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.1 Komposisi bahan masuk ke gudang penyimpanan Natrium sulfat

Bahan Laju alir (kg/jam) ρ (kg/m3) Volume (m3/jam) Natrium Sulfat 318,2720 1464 0,2174 Air 62,5990 1000 0,0626 Total 380,8710 1208,4896 0,2800 Perhitungan : a. Volume bahan, Vl = ₃ kg/m 1360,2638 7 24 380,8710 x hari hari jam x jam kg = 47,0396 m3 Faktor kelonggaran 20% Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 47,0396 m3 = 56,4476 m3

b Diameter dan tinggi Tangki - Volume tangki (Vt) : Vt = Asumsi: Dt : Ht = 1: 2 56,4476 m3 = 3 2 1 Dt π Dt = 3,3005 meter = 129,9413 in Ht = 6,6010 meter

c. Tebal shell tangki

(Perry,1997)

di mana:

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

(57)

D = diameter dalam tangki (in)

Volume bahan = 47,0396 m3 Volume tangki = 56,4476 m3

Tinggi bahan dalam tangki = 6,6010m m m3 56,4476 m3 47,0396 3 x = 5,5009 meter Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik = ρ x g x h = 1208,4896 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 5,5009 meter = 73,329 kPa = 10,7765 psia Faktor keamanan = 20 %

Maka, Pdesain = 1,2 x (14,696 psia + 10,7765 psia) = 30,5670 psia Tebal shell tangki:

t= (10 tahun x 0,0125in/tahun) psia) 30,5670 x 0,6 ( -) 0,85 x psia (13700 2 in 129,9413 x psia 30,5670 ₊ t = 0,2958 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,2958 in = 0,7514 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959) d. Tebal tutup tangki

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)

C.6 Gudang Produk Asam salisilat (TK-401)

Fungsi : Tempat penyimpanan Asam salisilat selama 7hari Bentuk : Segi empat beraturan

Kapasitas Asam salisilat : 445,0098 kg/jam Kondisi penyimpanan : Temperatur = 300C

(58)

Tabel LC.2 Komposisi bahan masuk ke gudang Produk

Bahan Laju alir (kg/jam) ρ (kg/m3) Volume (m3/jam)

Sodium salisilat 0,0010 320,0000 0,000003 As.salisilat 631,3131 1443,0000 0,4375 Phenol 0,0018 1070,0000 0,0000 Air 2,1363 1000,0000 0,0021 Na2SO4 6,4953 1464,0000 0,0044 Total 639,9476 1441,0691 0,444103

Kapasitas Gudang = 639,9476kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari = 107.511,1632 kg

Asam Salisilat dikemas dalam dus berlapis polietilen dengan ukuran : P x l x t = 25 cm x 18 cm x 18 cm

= 8100 cm3

Setiap dus berisikan 6 package kecil berisikan 1 kg Asam Salisilat / package Jumlah dus dalam gudang =

kg 1 x 6 kg kg 32 107.511,16 = 17.919 dus Tinggi gudang (t)

Panjang gudang (p)

15 dus 17.919

= 1.195 dus

= 13 m Lebar gudang (l)

lebar gudang yang dibutuhkan = 1,3 x 18 cm x 30 = 702 cm = 7,02 m

(59)

C.7 Mixer (M-101)

Fungsi : Tempat mencampur NaOH dan air hingga komposisi NaOH 50%

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dam tutup elipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Temperatur = 80°C

Tekanan = 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.3 Komposisi bahan masuk ke tangki pencampur (M-101) Bahan Laju alir (kg/jam) ρ (kg/m3) Volume (m3/jam)

NaOh 187,2003 2130 0,0879

Air 187,2003 1000 0,1872

Impuritis 6,1884 2130 0,0029

Laju massa = 380,5891 kg/jam

ρ Camp = = 1.369,0591 kg/m3 Waktu tinggal = 1 jam

Faktor Keamanan = 20% Perhitungan : a. Volume bahan, Vl = kg/m3 1.369,0591 kg 380,5891 = 0,2780 m3 Faktor kelonggaran 20%

Volume tiap tangki, Vt = (1 + 0,2) x 0,2780 m3 = 0,3336 m3

b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) :

Vs = Asumsi: Ds : Hs = 1: 1

- Volume tutup tangki (Ve)

Asumsi: Ds : He = 3 : 1

- Volume tangki (V)

(60)

Vt = Vs + Ve

Ds = 0,7518 meter = 29,5992in Hs 0,7518 meter

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 0,7518 m Tinggi head, He =

3 1

x DS = 0,1880 m Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 0,9398 m d. Tebal shell tangki

(Perry&Green,1999)

di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in)

Volume larutan = 0,2751 m3 Volume tangki = 0,3301 m3

Tinggi larutan dalam tangki = 0,9398meter m3 0,3336 m3 0,2780 3 x = 0,7831 meter Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik = ρ x g x h = 1.361,0224kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,7831 meter = 10.507,3276 kPa = 1,5442 psia Faktor keamanan = 20 %

Maka, Pdesain = 1,2 x (14,696 psia + 1,5442 psia) = 19,4882 psia

(61)

t= (10 tahun x 0,0125in/tahun) psia) 19,4882 x 0,6 ( -) 0,85 x psia (13700 2 in 29,5992 x psia 19,4882 + t = 0,1498 in = 0,3804 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959) e. Tebal tutup tangki

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk

Jenis pengaduk : Turbin impeller daun enam

Untuk impeller standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,5790 m = 0,1930 m L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,1930 m = 0,0482 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,1930 m = 0,0096 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,5790 m = 0,0161 m Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller

L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 0,1 putaran/detik Densitas campuran = 1.361,0224

Viskositas campuran μc (pada 30oC): Viskositas larutan pada 30 0C adalah 6,8 cp

Bilangan Reynold, NRe = = 0,0068 ) 1930 , 0 ( ) 1 , 0 ( 0224 , 361 . 1 x x 2 = 745,4886 (Geankoplis, 2003)

(62)

Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk Turbin impeller daun enam (kurv1) dan NRe = 745,4886, maka diperoleh Np = 3,9

P = 3,7 .(0,1)3.( 0,1930)5.( 1.361,0224)

= 0,0014 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,0014 hp / 0,8 = 0,0018 Hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/10Hp.

C.8 Mixer (M-201)

Fungsi : Tempat mencampur H2SO4 dan air hingga komposisi H2SO4 60%

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Tekanan = 1 atm = 14,696 psia

Laju massa = 378,2125 kg/jam

ρ Camp = = 1.394,1097 kg/m3 Waktu tinggal = 1 jam

Faktor Keamanan = 20% Perhitungan : a. Volume bahan, Vl = kg/m3 1.394,1097 kg 224,1824 = 0,2713 m3 Faktor kelonggaran 20%

Volume tiap tangki, Vt = (1 + 0,2) x 0,2713 m3 = 0,3256 m3

b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) :

Vs = Asumsi: Ds : Hs = 1: 1

(63)

Asumsi: Ds : He = 3 : 1 - Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve Ds = 0,5919 meter = 23,3027 in Hs = 0,5919 meter

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 0,5919 m Tinggi head, He =

3 1

x DS = 0,1973 m Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 0,7892m d. Tebal shell tangki

(Perry,1997)

di mana:

t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in)

Volume larutan = 0,2713 m3 Volume tangki = 0,3256 m3

Tinggi larutan dalam tangki = 1,1838meter m3 0,3256 m3 0,2713 3 x = 0,.9865 m Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik = ρ x g x h = 1.377,2455 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,.9865 m = 13,314 kPa

(64)

= 1,9567 psia Faktor keamanan = 20 %

Maka, Pdesain = 1,2 x (14,696 psia + 1,9567 psia) = 19,9832 psia

Tebal shell tangki:

t= (10 tahun x 0,0125in/tahun) psia) 19,9832 x 0,6 ( -) 0,85 x psia (13700 2 in 23,3027 x psia 19,9832 ₊ t = 0,1450 in = 0,3683 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959) e. Tebal tutup tangki

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk

Jenis pengaduk : Turbin impeller daun enam

Untuk impeller standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,5919 m = 0,1973 m L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,1973 m = 0,0482 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,1973 m = 0,0099 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,5919 m = 0,0164 m Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller

L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 0,1 putaran/detik Densitas campuran = 1.361,0224

Viskositas campuran μc

(65)

Bilangan Reynold, NRe = = 0,0023 ) 1937 , 0 ( ) 1 , 0 ( 1.377,2455x x 2 = 857,3151 (Geankoplis, 2003) Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk Turbin impeller daun enam

(kurva 1) dan NRe = 857,3151, maka diperoleh Np = 4,1 P = 4,1 .(0,1)3.( 0,1937)5.( 1.377,2455)

= 0,0017 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,0017 hp / 0,8 = 0,0021 Hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/10 Hp.

C.9 Tangki Pencuci (WT-101)

Fungsi : Tempat untuk pencucian campuran sodium salisilat Jenis : Continuous Stirred Tank

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Tabel LC.5 Komposisi bahan masuk ke tangki pencuci (WT-101)

Bahan Laju alir (kg/jam) ρ (kg/m3) Volume (m3/jam)

S.penolat 10,8700 898 0,0121

Phenol 4,4501 1070 0,0042

sodium salisilat 734,4812 320 2,2953

Air pencuci 1.908,4359 1000 1,9084

Jumlah 2.658,2372 8,4185

Laju massa = 2.658,2372 kg/jam ρ Camp = = m3/jam 4,2200 kg/jam 2.658,2372 = 629,9210 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 jam