LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Dasar Perhitungan :

1 tahun = 330 hari kerja 1 hari = 24 jam Kapasitas produksi/jam = 5000 jam hari x hari tahun x ton kg x tahun ton 24 1 330 1 1 1000 = 631,3131 kg/jam  631 kg/jam Kapasitas Produksi 631,3131 kg/jam

L.A.1 Neraca Bahan Pada Masing-masing Peralatan Basis Perhitungan 1 Jam Operasi

1. Tangki Reaktor (R - 210)

Dimana pada reaktor, dimasukkan urea dan asam stearat yang telah dipanaskan. Pada reaktor terjadi reaksi sintesa dengan asumsi semua asam stearat bereaksi sempurna. Urea dimasukkan ke reaktor dalam keadaan berlebih.

Reaksi yang terjadi :

CO(NH2)2 + 2C17H35COOH 2C18H37NO + H2O + CO2

Urea As. Stearat Stearamida Stearamida yang ingin diproduksi = 631,3131 kg

= kmol kmol kg kg 2269 . 2 49 , 283 3131 , 631 _ CO(NH2)2 Stearamida Urea Asam Stearat H2O CO2

(2)

Neraca bahan masing-masing komponen Reaksi :

2C17H35COOH + CO(NH2)2 2C18H37NO + H2O + CO2

2,2269 kmol 2,2269/2 kmol 2,2269 kmol Maka dari persamaan reaksi diatas :

Neraca bahan masing masing komponen

Asam stearat yang diperlukan = 2,2269 kmol x BM asam stearat = 2,2269 kmol x 284,48 kg/kmol = 633,5085 kg

Urea yang dimasukkan berlebih sebesar 100% maka urea yang diperlukan : = 2,2269 kmol x BM urea

= 2,2269 kmol x 60 kg/kmol = 133,614 kg

Stearamida yang terbentuk = 2,2269 kmol x BM stearamida = 2,2269 kmol x 283,49 kg/kmol = 631,3038 kg

Urea sisa = 2,2269/2 kmol x BM urea

= 2,2269/2 kmol x 60 kg/kmol = 66,807 kg

H2O yang terbentuk = 2,2269/2 kmol x BM H2O

= 2,2269/2 kmol x 18 kg/kmol = 20,0421 kg

CO2 yang terbentuk = 2,2269/2 kmol x BM CO2

= 2,2269/2 kmol x 44 kg/kmol = 48,9918 kg

Jadi total bahan yang masuk pada reaktor adalah :

Asam stearat yang diperlukan + urea yang diperlukan = 633,5085 kg + 133,614 kg = 767,1225 kg

(3)

2. Tangki Pemurni (T - 310)

Pada Tangki Pemurni dilakukan dengan penambahan kloroform terhadap stearamida kasar sebanyak dua kali dari jumlah stearamida kasar, stearamida dicuci dengan kloroform untuk mengurangi kadar urea yang ada pada stearamida.

Stearamida kasar masuk ke mixer : 631,3038 kg

Kloroform dimasukkan ke tangki pemurni : 2 x 631,3038 kg = 1262,6076 kg 3. Filter Press (H - 320)

Disini stearamida yang telah dimurnikan dengan kloroform dipisahkan dari campuran sehingga produk dapat lebih murni. Urea yang akan dipisahkan dari stearamida murni secara sempurna dan kloroform yang terikut pada saat pemisahan urea diasumsikan sebesar 1%.

Diasumsikan kloroform yang keluar pada alur ke 13 sebesar 1%

Urea sisa = 66,807 kg

Cake (urea + 1% kloroform) = 66,807 kg + (1% x 1262,6076 kg) = 66,807 kg + 12,626076 kg = 79,4330 kg C18H37NO CO(NH2)2 C18H37NO CO(NH2)2 CHCl3 CHCl3 C18H37NO CHCl3 CO(NH2)2 C18H37NO CO(NH2)2 CHCl3 C18H37NO CHCl3

(4)

Filtrat (stearamida + 99% kloroform) = 631,3038 kg + (99% x 1262,6076 kg) = 631,3038 kg + 1249,9815 kg

= 1881,2853 kg 4. Evaporator (V - 340)

Pada Evaporator ini, bahan dipanaskan dan diasumsikan kloroform yang berada ditangki evaporator sebesar 95%.

Kloroform menguap = 1249,9815 kg x 0,95 = 1187,4824 kg

Larutan stearamida pekat = Stearamida + Kloroform sisa

= 631,3038 kg + (0,05 x 1249,9815 kg) = 631,3038 kg + 62,4990 kg

= 693,8028 kg 5. Rotary Dryer (RD - 350)

Pada Rotary Dryer, kloroform yang tidak menguap pada tangki evaporator diuapkan kembali, sehingga produk yang diperoleh lebih murni.

C18H37NO CHCl3 CHCl3 C18H37NO CHCl3 C18H37NO CHCl3 C18H37NO CHCl3

(5)

Kloroform yang akan diuapkan = 62,4990 kg

Stearamida pada produk = 631,3038 kg = 631 kg Kadar kemurnian stearamida : 98%

631 631

x = 1 x 98% = 98% Jadi diperoleh produk sebesar 631 kg/jam dengan kemurnian 98%.

6. Kondensor (E - 360)

Pada Kondensor, kloroform dari Rotary Dryer dan Evaporator dalam bentuk uap diubah menjadi cairan dengan air pendingin.

Kloroform masuk pada kondensor adalah dari Evaporator dan Rotary Dryer sehingga Kloroform masuk = 1187,4824 kg + 62,4990 kg = 1249,9814 kg

Setelah di kondensasi maka diperoleh kloroform cair = 1249,9814 kg.

(6)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Suhu referensi : 25 0_{C atau 298}0_K

L.B.1. Kapasitas Panas (Cp)

A. Kapasitas Panas (Cp) Padatan

Dari Perry, 1997 tabel 2-293 diketahui kontribusi elemen atom untuk estimasi Cp (kapasitas panas) bahan berupa padatan adalah

Elemen atom E (J/mol.K)

C 10,89

H 7,56

O 13,42

N 18,74

Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan adalah (Perry,1997) Cps = n _Ei i i N 



1

Dimana Cps = kapasitas panas padatan suhu 298 K (J/mol.K) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom I pada senyawa

Ei

(7)

B. Kapasitas Panas (Cp) Cairan

Untuk estimasi kapasitas panas bahan berupa cairan dapat dilihat berdasarkan kontribusi gugus atom (Perry, 1997)

Ikatan Cpi (J/mol.K)

-CH3- 36,82 -CH2- 30,38 -COOH 79,91 -NH2 58,58 -Cl 35,98 -CH 20,92 -CO 52,97

Besarnya dapat dihitung dengan Cps = Cpi n i i N 



1

Dimana Cp = kapasitas panas padatan suhu 298 K (J/mol.K) n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom I pada senyawa

Cps = kapasitas panas padatan pada tabel 2-293 C. Kapasitas Panas (Cp) Masing-masing Bahan

Cp asam stearat = C17H35COOH atau CH3(CH2)16COOH

= 36,82 + 16(30,38) + 79,91 = 602,81 J/mol.K Cp urea = CO(NH2)2 = 1(C) + 1 (O) + 2 (N) + 4 (H) = 10,89 + 13,42 + 2 (18,74) + 4 (7,56) = 92,03 J/mol.K Cp Stearamida = C18H37NO = 18 (C) + 37 (H) + 1(N) + 1 (O) = 18 (10,89) + 37 (7,56) + 18,74 + 13,42 = 507,9 J/mol.K

(8)

Cp Kloroform = CHCl3

= 20,92 + 3(35,98) = 128,86 J/mol.K Cp H2O = 75,24 J/mol.K

Cp CO2 = 37,11 J/mol.K

L.B.2. Panas Pembentukan Standar (H0 f298)

Dari perry,1997 tabel 2-388 diperoleh estimasi H0

f298 untuk ikatan (J/mol)

adalah Ikatan H (J/mol) -CH3- -76,46 -CH2- -20,64 -COOH -426,72 -NH2 -22,02 -Cl -71,55 -CH 8,67 -CO -133,22

Besarnya harga pembentukan standar adalah (Perry, 1997) H0 f298 = 68,29 + i n i i H N 



1 Dimana H0

f298 = panas pembentukan pada suhu 298 K (J/mol)

n = jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni = jumlah elemen atom I pada senyawa

Hi = harga panas pembentukan pada tabel 2-388 Sehingga diperoleh panas pembentukan untuk masing-masing senyawa yaitu: Hf298 asam stearat = CH3(CH2)16COOH

= 68,29 + Hf (-CH3) + 16 Hf(-CH2) + Hf (COOH)

= 68,29 + (-76,46) + 16 (-20,64) + (-426,72) = -765,13 J/mol

(9)

Hf298 Urea = CO(NH2)2 = 68,26 + Hf (CO) + 2 Hf (NH2) = 68,29 + (-133,22) + 2 (-22,02) = -108,97 J/mol Hf298 Stearamida = C18H37NO = 68,26 + Hf (-CH3) + 16 Hf (CH2) + Hf (-CO) +Hf(NH2) = 68,26 + (-76,46) + 16(-20,64) + (-133,22) + (-22,02) = - 493,65 J/mol Hf298 Kloroform = 68,26 + Hf (CH) + 3 Hf (Cl) = 68,26 + 8,67 + 3(-71,55) = -137,69 J/mol Hf298 H2O = -285,83 J/mol Hf298 CO2 = -393,51 J/mol

L.B.3. Perhitungan Neraca Panas Tiap Alat L.B.3.1. Tangki Urea (T-130) Tangki UREA UREA UREA Kondensat P = 1 atm T = 80 0C P = 1 atm T = 300_C P = 1 atm T = 1350_C 1 3 Steam P = 1 atm T = 200 0C

(10)

H Bahan Masuk pada Tangki Urea (T-130)

Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) t (K) n.Cp.dT (kJ

Urea 133,614 60 2,2269 92,03 5 1024,7080

H Bahan keluar pada Tangki Urea (T-130)

Urea 133,614 60 2,2269 92,03 110 22543,5767

dQ = Qout– Qin

= (22543,5767 - 1024,7080) kJ = 21518,8687 kJ

Jadi untuk memanaskan urea, dibutuhkan panas sebesar 21518,8687 kJ, untuk memenuhi panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 200 0C;1 atm dengan besar enthalpi 2793,2 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983).

Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah

m = Hkondensat Hsteam dH  = kg kJ kg kJ kJ / 7 , 2643 / 2 , 2793 8687 , 21518  = 143,9389 kg

L.B.3.2. Tangki Asam Stearat (T-140)

Tangki Asam Stearat

Asam Stearat Asam Stearat

Kondensat P = 1 atm P = 1 atm T = 300_C P = 1 atm T = 1350_C 2 4 Steam P = 1 atm T = 200 0_C

(11)

H Bahan Masuk pada Tangki Asam Stearat (T-140)

Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) t (K) n.Cp.dT (kJ)

Asam Stearat 633,5085 284,48 2,2269 602,81 5 6711,9879

H Bahan keluar pada Tangki Asam Stearat (T-140)

Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) t (K) n.Cp.dT (kJ) Asam Stearat 633,5085 284,48 2,2269 602,81 110 147663,7348

dQ = Qout– Qin

= (147663,7348 - 6711,9879) kJ = 140951,7469 kJ

Jadi untuk memanaskan asam stearat, dibutuhkan panas sebesar 140951,7469 kJ, untuk memenuhi panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 200

0_{C;1 atm dengan besar enthalpi 2793,2 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada}

suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983). Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah

m = Hkondensat Hsteam dH  = kg kJ kg kJ kJ / 7 , 2643 / 2 , 2793 7469 , 140951  = 942,8210 kg

(12)

L.B.3.3. Tangki Reaktor (R-210)

HT = HR + H0f298 + HP

Koefisien reaksi dari masing-masing senyawa adalah Asam Stearat = 2

Urea = 1

Stearamida = 2

H2O = 1

CO2 = 1

Sehingga diperoleh produk dan reaktan sebagai berikut :

Kondensat P = 1 atm T = 80 0_C P = 1 atm, T = 1350_C P = 1 atm, T = 135 0_C P = 1 atm, T = 160 0_C Steam P = 1 atm T = 200 0C H2O CO2 P = 1 atm , T = 1600_C Produk 1600C Produk 250C Reaktan 1350C Reaktan 250C HR HP HT H0_{f 298}

(13)

Hf0298 reaktan pada Tangki Reaktor (R-210)

Komponen Koef. Reaksi ()) Hf0298 (kJ/kmol) .Hf0298 (kJ/kmol)

Asam Stearat 2 -765,13 -1530,26

Urea 1 -108,97 -108,97

Total -1639,23

Hf0298 produk pada Tangki Reaktor (R-210)

Komponen Koef. Reaksi ()) Hf0298 (kJ/kmol) .Hf0298 (kJ/kmol)

Stearamida 2 - 493,65 -987,3 H2O 1 -285,83 -285,83 CO2 1 -393,51 -393,51 Total -1666,67 Hf0298 = -1666,67 – (-1639,23) kJ/kmol = -27,44 kJ/kmol = -27,44 kJ/kmol x kmol kg jam kg 49 , 283 / 3131 , 631 = -61,1061 kJ/jam

Hreaktan pada Tangki Reaktor (R-210)

Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) t (K) n.Cp.dT (kJ) Asam Stearat 633,5085 284,48 2,2269 602,81 -110 -147663,7348

Urea 133,614 60 2,2269 92,03 -110 -22543,5767

Total -170207,3115

Hproduk pada Reaktor (R-210)

Stearamida 631,3038 283,49 2,2269 507,9 135 152690,7389

Urea 66,807 60 1,1134 92,03 135 13832,9372

H2O 20,0421 18 1,1134 75,24 135 11309,2491

CO2 48,9918 44 1,1134 37,11 135 5577,9669

(14)

Maka HT = HReaktan + H0f298 + HProduk

= [(-170207,3115 kJ) + (-61,1061 kJ/jam) + 172101,643 kJ] = 1833,2254 kJ

Panas yang dibutuhkan steam adalah 1833,2254 kJ, maka untuk memenuhi kebutuhan panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 2000C;1 atm dengan besar enthalpi 2793,2 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983).

m = Hkondensat Hsteam dH  = kg kJ kg kJ kJ / 7 , 2643 / 2 , 2793 2254 , 1833  = 12,2623 kg L.B.3.4. Evaporator (V-340)

H bahan masuk pada Evaporator (V-340)

Stearamida 631,3038 284,48 2,2269 507,9 5 5655,2125 Kloroform 1262,6076 119,389 10,5755 128,86 5 6813,7946 Total 12469,0071 P = 1 atm T = 700_C P = 1 atm T = 70 0C P = 1 atm T = 30 0_C P = 1 atm T = 700_C P = 1 atm T = 30 0_C

(15)

H bahan keluar pada Evaporator (V-340)

Stearamida 631,3038 284,48 2,2 269 507,9 45 50896,9129 Kloroform 1187,4824 119,389 9,9463 128,86 45 57675,6098 Kloroform 62,4990 119,389 0,5234 128,86 45 3035,0395 Total 111607,5622 dQ = Qout– Qin = (111607,5622 - 12469,0071) kJ = 99138,5551 kJ

Jadi untuk menguapkan kloroform sebesar 95%, dibutuhkan panas sebesar 99138,5551 kJ.

L.B.3.5. Rotary Dryer (RD-350)

H bahan masuk pada Rotary Dryer (RD-350)

Stearamida 631,3038 284,48 2,2269 507,9 45 50896,9129 Kloroform 62,4990 119,389 0,5234 128,86 45 3035,0395 Total 53931,9524 Kondensat P = 1 atm T = 80 0C P = 1 atm, T = 70 0_C P = 1 atm, T = 90 0C Steam P = 1 atm T = 1000C P = 1 atm, T = 90 0_C

(16)

H bahan keluar pada Rotary Dryer (RD-350)

Stearamida 631,3038 284,48 2,2269 507,9 65 73517,7631 Kloroform 62,4990 119,389 0,5234 128,86 65 4383,9460 Total 77901,7091 dQ = Qout– Qin = (77901,7091- 53931,9524) kJ = 23969,7567 kJ

Jadi untuk memanaskan asam stearat, dibutuhkan panas sebesar 23969,7567 kJ, untuk memenuhi panas ini, digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 1000C; 1 atm dengan besar enthalpi 2676,1 kJ/kg. steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C;1 atm dengan enthalpy 2643,7 kJ/kg (reklaitis, 1983).

m = Hkondensat Hsteam dH  = kg kJ kg kJ kJ / 7 , 2643 / 1 , 2676 7567 , 23969  = 739,8073 kg L.B.3.6. Kondensor Kondensor Kloroform Kloroform 17 ₁₈ Air Pendingin P = 1 atm T = 400_C P = 1 atm T = 800_C _{P = 1 atm} T = 50 0_C Air Pendingin P = 1 atm T = 20 0C

(17)

H Bahan Masuk pada kondensor

Komponen m (kg) BM (kg/kmol) n (kmol) Cp (kJ/kmol.K) t (K) n.Cp.dT (kJ Kloroform 1249,9814 119,389 9,9463 128,86 55 70492,4119

H Bahan keluar pada kondensor

Kloroform 1249,9814 119,389 9,9463 128,86 5 6408,4011

dQ = Qout– Qin

= (6408,4011 - 70492,4119) kJ = - 64084.0108 kJ

Jadi panas yang diserap air pendingin adalah sebesar 64084.0108 kJ, maka digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 20 0C (293 K); 1 atm dan keluar pada suhu 60 0C (333 K); 1 atm. Cp air = 75,24 J/mol.K (Perry, 1997).

Dimana Q = n.Cp. dT 64084.0108 kJ = n x 75,24 kJ/kmol.K x (313 – 293 K) n = K x K kmol kJ kJ ) 293 333 ( . / 24 , 75 64084.0108  n = 21,2932 kmol

maka jumlah air yang dbutuhkan, adalah: m = n x BM air

= 21,2932 kmol x 18 kg/kmol = 383,2776 kg

(18)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

L.C.1. Gudang Bahan Baku Urea (G-110)

Fungsi : Sebagai tempat untuk menyimpan bahan baku berupa Urea yang akan digunakan untuk proses.

Bentuk : Prisma tegak segi empat. Bahan konstruksi : Dinding beton dan atap seng.

Jumlah : 1 unit.

Data kondisi operasi : - Temperatur : 30 o_C

- Tekanan : 1 atm Laju alir massa = 133,614 kg/jam

Densitas Urea () = 1333,5562 kg/m3 = 83,2510 lb/ft3

Faktor kelonggaran (fk) = 20 %...(Perry, 1999) Direncanakan gudang bahan baku dengan perbandingan :

Panjang gudang : Lebar gudang = 1 : 1 Panjang gudang : Tinggi gudang = 2 : 1 Lebar gudang : Tinggi gudang = 2 : 1 Perhitungan :

Direncanakan kapasitas penyediaan selama 1 minggu (7 hari kerja) :

= 133,614 kg/jam x 168 jam/minggu = 22447,152 kg/minggu

V = kapasitas/densitas ₃ / 5562 , 1333 min / 152 , 22447 m kg ggu kg  = 16,8325 m3/minggu V = (1 + 0,2) x 16,8325 = 20,199 m3/minggu Volume = p x l x t = 2t x 2t x t = 4t3 20,199 m3 = 4t3 t = 3 1 4 199 , 20     _{= 1,7155 m} Maka diperoleh : Tinggi gudang = 1,7155 m Panjang gudang = 2t = 2 x 1,7155 m = 3,431 m Lebar gudang = Panjang gudang = 1,7155 m

(19)

L.C.2. Gudang Bahan Baku Asam Stearat (G-120)

Fungsi : Sebagai tempat untuk menyimpan bahan baku berupa Asam Stearat yang akan digunakan untuk proses. Bentuk : Prisma tegak segi empat.

Bahan konstruksi : Dinding beton dan atap seng.

Jumlah : 1 unit.

Data kondisi operasi : - Temperatur : 30 oC - Tekanan : 1 atm Laju alir massa = 633,5085 kg/jam

Densitas Asam Stearat () = 940,8 kg/m3 = 58,7320 lb/ft3

Faktor kelonggaran (fk) = 20 %...(Perry, 1999) Direncanakan gudang bahan baku dengan perbandingan :

Panjang gudang : Lebar gudang = 1 : 1 Panjang gudang : Tinggi gudang = 2 : 1 Lebar gudang : Tinggi gudang = 2 : 1 Perhitungan :

Direncanakan kapasitas penyediaan selama 1 minggu (7 hari kerja) :

= 633,5085 kg/jam x 168 jam/minggu = 106429,428 kg/minggu V = kapasitas/densitas ₃ / 8 , 940 min / 428 , 106429 m kg ggu kg  = 113,1265 m3/minggu V = (1 + 0,2) x 113,1265 = 135,7518 m3/minggu Volume = p x l x t = 2t x 2t x t = 4t3 135,7518 m3 = 4t3 t = 3 1 4 7518 , 135     _{= 3,2372 m} Maka diperoleh : Tinggi gudang = 3,2372 m Panjang gudang = 2t = 2 x 3,2372 m = 6,4744 m Lebar gudang = Panjang gudang = 6,4744 m

(20)

L.C.3. Bucket Elevator Urea (J-111)

Fungsi : Mengangkut bahan baku urea untuk dimasukkan ke dalam Tangki Urea

Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator Bahan : Commercial Steel

Kondisi Operasi :

Temperatur (T) : 30 oC

Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) Laju bahan yang diangkut : 133,614 kg/jam

Faktor kelonggaran, fk : 12 %...(Tabel 28-8, Perry,1999)

Kapasitas : 1,12 x 133,614 kg/jam = 149,6476 kg/jam = 0,150 ton/jam

Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: ...(Tabel 21-8, Perry,1999)

1. Ukuran Bucket = (6 x 4 x 41/4) in

2. Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m

3. Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s 4. Kecepatan Putaran = 43 rpm

5. Lebar Belt = 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P)

P = 0,07 m 0,63z

Dimana : P = daya (kW)

m = laju alir massa (kg/s) z = tinggi elevator (m) m = 149,6476 kg /jam = 0,04156 kg/s z = 20 m

Maka :

(21)

L.C.4. Bucket Elevator Asam Stearat (J-121)

Fungsi : Mengangkut bahan baku Asam Stearat untuk dimasukkan ke dalam Tangki Asam Stearat.

Jenis : Spaced – Bucket Centrifugal – Discharge Elevator Bahan : Commercial Steel

Kondisi Operasi :

Temperatur (T) : 30 oC

Tekanan (P) : 1 atm (14,696 psi) Laju bahan yang diangkut : 633,5085 kg/jam

Faktor kelonggaran, fk : 12 %...(Tabel 28-8, Perry,1999)

Kapasitas : 1,12 x 633,5085 kg/jam = 709,5295 kg/jam = 0,710 ton/jam

Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton / jam, spesifikasinya adalah sebagai berikut: ...(Tabel 21-8, Perry,1999)

6. Ukuran Bucket = (6 x 4 x 41/4) in

7. Jarak antar Bucket = 12 in = 0,305 m

8. Kecepatan Bucket = 225 ft/menit = 68,6 m/menit = 1,143 m/s 9. Kecepatan Putaran = 43 rpm

10. Lebar Belt = 7 in = 0,1778 m = 17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P)

P = 0,07 m 0,63z

Dimana : P = daya (kW)

m = laju alir massa (kg/s) z = tinggi elevator (m) m = 709,5295 kg /jam = 0,19709 kg/s z = 20 m

Maka :

(22)

L.C.5. Tangki Urea (T-130)

Fungsi : Tempat meleburkan Urea padat menjadi Urea cair, untuk keperluan proses

Jenis : Tangki penyimpan dengan tutup dan alas datar. Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal. Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285 grade C.

Jumlah : 1 unit

Temperatur (T) : 135oC Tekanan (P) : 1 atm

Laju massa masuk : 133,614 kg/jam Faktor kelonggaran : 20%

Densitas Urea,  : 1333,5562 kg/m3_{= 83,2510 lb/ft}3

Viskositas Urea,  : 2,6453 x 10-2_lb/ft.detik

1. Menentukan ukuran Tangki

a. Volume larutan, VL = ₃ / 5562 , 1333 614 , 133 m kg kg = 0,1002 m3 Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 0,1002 m3 = 0,1202 m3

b. Diameter silinder dan tinggi silinder

Gambar LC-1 Ukuran Tangki  Volume silinder (VS) V = 2 _s t H D π 4 1 _{; asumsi, Hs : Dt = 3 : 1} Maka Vs = t3 3 t 2,335D 1 3 D 4      _D 

(23)

 Volume tutup tangki (Vh)

Vh = Dt3

24 π

= 0,131 Dt3 (Brownell & Young , 1959)  Volume tangki (Vt) Vt = Vs + Vh 0,1202 m3 _{= 2,335 Dt}3_{+ 0,131 Dt}3 0,1202 m3 = 2,466 D3 D = 3 466 , 2 1202 , 0 = 0,3652 m = 1,1981 ft = 14,3779 in r = 2 D₌ 2 3652 , 0 _{= 0,1826 m = 0,5990 ft = 7,1889 in}  Tinggi silinder (Hs) Hs = 1 3_{x Dt =} 1 3_{x 0,3652 = 1,0956 m = 3,5944 ft = 43,1337 in}  Tinggi tutup, Hh = x D 2 1 2 = 0,3652 2 1 2x = 0,3652 m = 1,1981 ft = 14,3779 in

 Tinggi total tangki

HT = 1,0956 m + 0,3652 m = 1,4608 m = 4,7925 ft = 57,5116 in

 Tinggi cairan dalam tangki Tinggi cairan, Hc = T T L _x_H V V = 1202 , 0 1002 , 0 x 1,4608 = 1,2177 m = 3,9950 ft = 47,9408 in 2. Tebal shell dan tutup Tangki

a. tebal shell



CxN



P SE PR t    6 , 0 (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993)

 Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997)  Efesiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell & Young, 1997)  Faktor korosi = 0,13-0,5 mm/tahun

Diambil = 0,1 in/tahun  Umur alat (N) = 15 tahun

(24)

 Tekanan Operasi = 1 atm = 14,639 psia Tekanan hidrostatis (Ph)





_ x H Ph c 144 1  





₈₃_,₂₅₁₀ _/ 3 144 1 9950 , 3 ft lb x Ph  = 1,7315 lb/ft2 = 82,9042 N/m2 = 0,0120 psia Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,0120) psia = 14,651 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,651 = 17,5812 psia Maka tebal shell :

t =

_

_{ }

0,01 15



651 , 14 6 , 0 8 , 0 12650 1889 , 7 651 , 14 x in psia x x psia in x psia _  =



0,15



2094 , 10111 3245 , 105 _ = 0,1604 in

Digunakan tebal shell standar = ¼ in b. Tebal tutup

Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama yaitu ¼ in.

3. Penentuan Jacket Pemanas

Diameter dalam jacket, Dij = D + 2T

= 14,3779 in + 2 (0,25) = 14,8779 in Tebal jacket (z) = 0,5 in

Diameter luar jacket, D0j = Dij + 2.z

(25)

4. Penentuan Pengaduk

Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah buffle : 4 buah

Untuk turbin standar (Mc.Cabe, 1993), diperoleh Da/Dt = 13 ; Da = 1/3 x 1,1981 ft = 0,3993 ft E/Da = 1 ; E = 0,3993 ft L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,3993 ft = 0,0998 ft W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,3993 ft = 0,0798 ft J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,1981 ft = 0,0998 ft Dimana : Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller

E = Tinggi turbin dari dasar tangki L = Panjang blade pada turbin W = Lebar blade pada turbin J = Lebar buffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe =

 

  2 t D N =

 

₂



2 10 . 6453 , 2 1981 , 1 1 2510 , 83  = 4517,5254 KT = 1000 P =

   

550 . . . 3 5 x g Da N K_T  =

  



550 2 , 32 3993 , 0 1 2510 , 83 1000 3 5 x x x x = 17710 0570 , 845 = 0,0477 Hp Maka digunakan motor dengan daya = 1/8 Hp.

(26)

L.C.6. Tangki Asam Stearat (T-140)

Fungsi : Tempat meleburkan Asam Stearat padat menjadi Asam Stearat cair, untuk keperluan proses

Jenis : Tangki penyimpan dengan tutup dan alas datar. Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal. Bahan Konstruksi : Carbon Steel, SA-285 grade C.

Jumlah : 1 unit

Temperatur (T) : 135oC Tekanan (P) : 1 atm

Laju massa masuk : 633,5085 kg/jam Faktor kelonggaran : 20%

Densitas Urea,  : 904,8 kg/m3_{= 56,4846 lb/ft}3

1. Menentukan ukuran Tangki

a. Volume larutan, VL = ₃ / 8 , 904 5085 , 633 m kg kg = 0,7001 m3 Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 0,7001 m3 = 0,8401 m3

Gambar LC-2 Ukuran Tangki  Volume silinder (VS) V = s 2 t H D π 4 1 ; asumsi, Hs : Dt = 3 : 1 Maka Vs = t3 3 t 2,335D 1 3 D 4      _D 

(27)

 Volume tutup tangki (Vh)

Vh = Dt3

24 π

= 0,131 Dt3 (Brownell & Young , 1959)  Volume tangki (Vt) Vt = Vs + Vh 0,8401 m3 _{= 2,335 Dt}3_{+ 0,131 Dt}3 0,8401 m3 = 2,466 D3 D = 3 466 , 2 8401 , 0 = 0,6984 m = 2,2913 ft = 27,4960 in r = 2 D₌ 2 6984 , 0 _{= 0,3492 m = 1,1456 ft = 13,7480 in}  Tinggi silinder (Hs) Hs = 1 3_{x Dt =} 1 3_{x 0,6984 = 2,0952 m = 6,8739 ft = 82,4880 in}  Tinggi tutup, Hh = x Dt 2 1 2 = 0,6984 2 1 2x = 0,6984 m = 2,2913 ft = 27,4960 in

HT = 2,0952 m + 0,6984 m = 2,7936 m = 9,1652 ft = 109,9840 in

 Tinggi cairan dalam tangki Tinggi cairan, Hc = T T L _x_H V V = 8401 , 0 7001 , 0 x 2,7936 = 2,3280 m = 7,6377 ft = 91,6533 in 2. Tebal shell dan tutup Tangki

a. tebal shell



CxN



P SE PR t    6 , 0 (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993)

(28)





_ x H Ph c 144 1  





₅₆_,₄₈₄₆ _/ 3 144 1 6377 , 7 ft lb x Ph  = 2,6036 lb/ft2 = 124,6603 N/m2 = 0,015 psia Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,015) psia = 14,654 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,654 = 17,5848 psia Maka tebal shell :

t =

_

_{ }

0,01 15



654 , 14 6 , 0 8 , 0 12650 7480 , 13 654 , 14 x in psia x x psia in x psia _  =

 

0,15 2076 , 10111 4631 , 201 _ = 0,1699 in

Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama yaitu ¼ in.

3. Penentuan Jacket Pemanas

(29)

4. Penentuan Pengaduk

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe =

 

  2 t D N =

 

₃



2 10 . 3 , 3 2913 , 2 1 4846 , 56  = 89862,8168 KT = 1000 P =

   

550 . . . 3 5 x g Da N K_T  =

  



550 2 , 32 7673 , 0 1 4846 , 56 1000 3 5 x x x x = 17710 9786 , 15022 = 0,8482 Hp Maka digunakan motor dengan daya = 1 Hp.

(30)

L.C.7. Tangki Reaktor (R-210)

Fungsi : Untuk mereaksikan Asam Stearat dengan Urea Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan : Carbon Steel, SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : 1600C; 1 atm Waktu tinggal = 5 jam Faktor kelonggaran = 20%

Laju alir urea = 133,614 kg/jam

Densitas urea () = 1333,5562 kg/m3 = 83,2510 lb/ft3 Volume urea = ₃ / 5562 , 1333 / 614 , 133 m kg jam kg _{= 0,1002 m}3

Laju alir asam stearat = 633,5085 kg/jam Densitas asam stearat () = 904,8 kg/m3

Volume asam stearat = ₃

/ 8 , 904 / 5085 , 633 m kg jam kg _{= 0,7001 m}3

Volume total (Vt) = Vol. Urea + Vol. Asam stearat = 0,1002 m3 + 0,7001 m3 = 0,8003 m3

Massa total (Mt) = massa urea + massa asam stearat = 133,614 kg/jam + 633,5085 kg/jam = 767,1225 kg Densitas campuran (c) = Vt Mt₌ 3 8003 , 0 1225 , 767 m kg = 958,5436 kg/m3 = 59,8397 lb/ft3

1. Menentukan ukuran reaktor

a. Volume campuran (Vc) =   24 60 5436 , 958 10 24 60 x x x x t _c 6,6565 m3 Faktor kelonggaran = 20% Volume reaktor (Vt) = 6,6565 x 1,2 = 7,9878 m3

(31)

Direncanakan : Tinggi silinder : diameter silinder (Hs : D)= 3: 1 : Tinggi head : Diameter (Hh : D) = 1:2

Volume silinder, Vs V = 2 _s t H D π 4 1 _{; asumsi, Hs : Dt = 3 : 1} Maka Vs = t3 3 t 2,335D 1 3 D 4      _D 

Volume tutup reaktor Vh = Dt3

24 π

= 0,131 Dt3 (Brownell & Young , 1959)

Dimana : Vs = Volume silinder (ft3) Hs = Tinggi silinder (ft) D = Diameter reakor (ft) Sehingga : Vt = Vs + Vh 7,9878 m3 = 2,335 Dt3 + 0,131 Dt3 7,9878 m3 = 2,466 D3 D = 3 466 , 2 9878 , 7 = 1,4796 m = 4,8542 ft = 58,2518 in r = 2 D = 2 4796 , 1 = 0,7398 m = 2,4271 ft = 29,1259 in untuk desain direncanakan :

 Diameter silinder, D = 1,4796 m = 4,8542 ft = 58,2518 in  Tinggi silinder, Hs = 1,4796 1 3 1 3 _ D = 4,4388 m = 14,5628 ft = 174,7555 in  Tinggi tutup, Hh = 1,4796 2 1 2 2 1 2x D x = 1,4796 m 4,8542 ft = 58,2518 in

(32)

 Tinggi total reaktor

HR = 4,4388 m + 1,4796 m = 5,9184 m = 19,4170 ft = 233,0074 in

c. Tinggi cairan dalam Reaktor

Tinggi cairan, Hc = 5,9184 9878 , 7 6565 , 6 x xH V V R R L _ _{= 4,932 m = 16,1809 ft} = 194,1728 in

2. Tebal shell dan tutup reaktor a. Tebal shell



CxN



P SE PR t    6 , 0 (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993)  Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997)  Efesiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell & Young, 1997)  Faktor korosi = 0,13-0,5 mm/tahun



H



_x_ Ph c 144 1  





₅₉_,₈₃₉₇ _/ 3 144 1 1809 , 16 ft lb x Ph  = 6,3084 lb/ft2 = 302,0461 N/m2 = 0,0438 psia Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,0438) psia = 14,6828 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,6828 = 17,6193 psia Maka tebal shell :

t =

_

_{ }

0,01 15



6828 , 14 6 , 0 8 , 0 12650 1259 , 29 6828 , 14 _in_x psia x x psia in x psia _ 

(33)

=



0,15



1904 , 10111 6497 , 427 _ = 0,1922 in

Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = ¼ in.

3. Penentuan jacket pemanas

= 58,7518 in + 2(0,5) = 59,7518 in 4. Penentuan pengaduk

(34)

Bilangan Reynold, NRe =

 

  2 t D N =

 

₃



2 10 . 3 , 3 8542 , 4 1 8397 , 59  = 427.277,2179 KT = 1000 P =

   

550 . . . 3 5 x g Da N K_T  =

  



550 2 , 32 6180 , 1 1 8397 , 59 1000 3 5 x x x x = 17710 7433 , 663562 = 37,4682 Hp Maka digunakan motor dengan daya = 37 ½ Hp.

L.C.8. Tangki Penampung Sementara (F-220)

Fungsi : Tempat menampung hasil reaksi dari reaktor Kondisi : T = 160 0C; P = 1 atm

Jumlah : 1 unit

Bentuk : Silinder tegak tanpa tutup dan alas datar Ukuran tangki:

Densitas campuran : 958,5436 kg/m3 Laju alir campuran : 767,1225 kg/jam Volume campuran : 0,8003 m3

Faktor kelonggaran : 20%

Volume tangki : (1,2) x volume campuran 1,2 x 0,8003 = 0,9603 m3 Direncanakan : H =

1 3

D Volume tangki = Volume shell

0,9603 m3 = (/4.D2_.H)

= (3/1.D3₎

D = 0,4671 m = 1,5324 ft = 16,3897 in H = 3/1. D = 3/1(0,4671) = 1,4013 m

(35)

Tinggi total = Tinggi shell = 1,4013 m Tekanan hidrostatik = .g.H

= (958,5436 x 0,98 x 1,4013)/6894,76 psia = 0,1909 psia

Tekanan desain = 0,1909 + 14,7 = 14,8909 psia Tebal dinding tangki:

Bahan tangki yang dipilih carbon steel,SA-285 grade C; diperoleh :

 Tekanan Operasi = 1 atm = 14,639 psia Tebal tangki,



CxN



P SE PR t    6 , 0 (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) =

_

_{ }

0,01 15



8909 , 14 6 , 0 8 , 0 12650 1948 , 8 8909 , 14 x x x x _  = 0,15 0655 , 10111 0279 , 122 _ = 0,1620 in Maka digunakan tebal tangki standar = ¼ in. L.C.9. Tangki Pemurni (T-310)

Fungsi : Untuk memurnikan stearamida kasar

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

Jumlah : 1 unit

Faktor kelonggaran = 20%

Laju alir urea = 133,614 kg/jam

Densitas urea,  = 1333,5562 kg/m3 = 83,2510 lb/ft3 Volume urea = ₃ / 5562 , 1333 / 614 , 133 m kg jam kg = 0,1002 m3

(36)

Laju alir stearamida = 631,3038 kg/jam Densitas stearamida, = 670 kg/m3_{= 41,82 lb/ft}3 Volume stearamida = ₃ / 670 / 3038 , 631 m kg jam kg = 0,9422 m3 Laju alir kloroform = 1262,6076 kg/jam

Densitas kloroform = 1490 kg/m3 93,017 lb/ft3 Volume kloroform = ₃ / 1490 / 6076 , 1262 m kg jam kg = 0,8473 m3 Volume total, Vt = Vol. Urea + Vol. Stearamida + Vol. Kloroform

= 0,1002 m3 + 0,9422 m3 + 0,8473 m3 = 1,8897 m3 Massa total, Mt = m. Urea + m. Stearamida + m. Kloroform

= 133,614 kg/jam + 631,3038 kg/jam +1262,6076kg/jam = 2027,5254 kg/jam Densitas campuran, c = Vt Mt₌ 3 8897 , 1 5254 , 2027 m kg_{= 1072,9350 kg/m}3 = 66,9809 lb/ft3 1. Menentukan ukuran tangki

a. Volume campuran (Vc) =   24 60 1072,9350 10 24 60 x x x x t c _{7,4509 m}3 Faktor kelonggaran = 20% Volume tangki (Vt) = 7,4509 x 1,2 = 8,9410 m3 b. Diameter silinder dan tinggi silinder

Direncanakan : Tinggi silinder : diameter silinder (Hs : D)= 3: 1 : Tinggi head : Diameter (Hh : D) = 1: 2

Volume silinder, Vs V = 2 _s t H D π 4 1 _{; asumsi, Hs : Dt = 3 : 1} Maka Vs = t3 3 t 2,335D 1 3 D 4      _D 

Volume tutup tangki Vh = Dt3

24 π

(37)

Dimana :

Vs = Volume silinder (ft3) Hs = Tinggi silinder (ft)

D = Diameter tangki pemurni (ft) Sehingga : Vt = Vs + Vh 8,9410 m3 = 2,335 Dt3 + 0,131 Dt3 8,9410 m3 = 2,466 D3 D = 3 466 , 2 8,9410 _{= 1,5362 m = 5,0399 ft = 60,4801 in} r = 2 D = 2 5362 , 1 = 0,7681 m = 2,5199 ft = 30,2400 in untuk desain direncanakan :

 Diameter silinder, D = 1,5362 m = 5,0399 ft = 60,4801 in  Tinggi silinder, Hs = 1,5362 1 3 1 3 _ D = 4,6086 m = 15,1198 ft = 181,4405 in  Tinggi tutup, Hh = 1,5362 2 1 2 2 1 2x D x = 1,5362 m = 5,0399 ft = 60,4801 in

HT = 4,6086 m + 1,5362 m = 6,1448 m = 20,1598 ft = 241,9207 in

c. Tinggi cairan dalam tangki

Tinggi cairan, Hc = 6,1448 8,9410 7,4509 x xH V V T T L _ _{= 5,1207 m = 16,7999 ft} = 201,6019 in

2. Tebal shell dan tutup tangki pemurni a. Tebal shell



CxN



(38)



H



_x_ Ph c 144 1  





_66,9809 _/ 3 144 1 16,7999 ft lb x Ph  = 7,3492 lb/ft2 = 351,8796 N/m2 = 0,0510 psia Tekanan Operasi (P) P = Po + Ph = (14,639 + 0,0510) psia = 14,69 psia Tekanan desain (Pd) Pd = (1+fk) x P = (1 + 0,2) x 14,69 = 17,628 psia Maka tebal shell :

t =

_

_{ }

0,01 15



628 , 17 6 , 0 8 , 0 12650 30,2400 628 , 17 x in psia x x psia in x psia _  =



0,15



4232 , 10109 0707 , 533 _ = 0,2027 in

Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = ¼ in.

3. Penentuan pengaduk

Untuk turbin standar (Mc.Cabe, 1993), diperoleh Da/Dt = 13 ; Da = 1/3 x 5,0399 ft = 1,6799 ft E/Da = 1 ; E = 1,6799 ft

L/Da = ¼ ; L = ¼ x 1,6799 ft = 0,4199 ft W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 1,6799 ft = 0,3359 ft

(39)

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 5,0399 ft = 0,4199 ft Dimana :

Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik

Bilangan Reynold, NRe =

 

  2 t D N =

 

₃



2 10 . 3 , 3 0399 , 5 1 66,9809  = 515561,9737 KT = 1000 P =

   

550 . . . 3 5 x g Da N KT  =

  



550 2 , 32 1,6799 1 66,9809 1000 3 5 x x x x = 17710 0421 , 896124 _{= 50,5998 Hp} Maka digunakan motor dengan daya = 51 Hp.

L.C.10. Filter Press (H-320)

Fungsi : Untuk memisahkan urea dengan larutan stearamida Bahan : Carbon Steel, SA-333

Jumlah : 1 unit

Jenis : Plate dan frame

Laju alir massa (G) = 1960,7184 kg/jam 4322,5997 lb/jam Densitas campuran = 1197,4518 kg/m3 = 74,7543 lb/ft3 Laju alir (Q) = ₃ / 7543 , 74 / 5997 , 4322 ft lb jam lb m   = 57,8240 ft3/jam

(40)

Porositas bahan (P) = 0,6 (Brownell, 1969)

Densitas cake = 1012,4075 kg/m3 (Geankoplis, 1983) = 1012,407 kg/m3_{= 63,2023 lb/ft}3

Massa padatan tertahan (MP) = 79,4330 kg/jam = 175,1179 lb/jam Tebal cake (Vc) =

_

_

c x P Mp   1 =

_

_

₃ / 2046 , 63 6 , 0 1 / 1179 , 175 ft lb x jam lb  = 6,9266 ft 3_/jam = 0,1961 m3/jam Cake frame (s) = Vc Mp = jam ft jam lb / 9266 , 6 / 1179 , 175 3 = 25,2819 lb/ft 3 Jumlah frame (F) = s c  10 = ₃ 3 / 2819 , 25 / 046 , 632 ft lb ft lb = 24,9999 unit = 25 unit Lebar = 4,36 ft = 1,329 m Panjang (P) = 2 x 4,36 ft = 8,72 ft = 2,65 m Luas filter = p x l = 8,72 ft x 4,36 ft = 38,0192 ft2 Spesifikasi filter penyaringan :

Luas filter = 38,0192 ft2

Lebar = 4,136 ft

Panjang = 8,72 ft

Jumlah frame = 25 unit Jumlah plate = 25 unit

(41)

L.C.11. Tangki Penampung Sementara (F-330)

Fungsi : Tempat menampung hasil filtrat dari filter press Kondisi : T = 30 0_{C; P = 1 atm}

Jumlah : 1 unit

Bentuk : Silinder tegak tanpa tutup dan alas datar Ukuran tangki:

Laju alir stearamida = 631,3038 kg/jam Densitas stearamida = 670 kg/m3 = 41,82 lb/ft3 Volume stearamida = ₃ / 670 / 3038 , 631 m kg jam kg = 0,9422 m3 Laju alir kloroform = 1249,9815 kg/jam

Densitas kloroform = 1490 kg/m3 = 93,017 lb/ft3 Volume kloroform = ₃ / 1490 / 9815 , 1249 m kg jam kg = 0,8389 m3 Volume total (Vt) = Vol. Stearamida + Vol. Kloroform

= 0,9422 m3_{+ 0,8389 m}3_{= 1,7811 m}3

Massa total (Mt) = 631,3038 kg/jam + 1249,9815 kg/jam = 1881,2853 kg/jam Densitas campuran, s = ₃ 7811 , 1 / 2853 , 1881 m jam kg Vt Mt  = 1056,2491 kg/m3 = 65,9391 lb/ft3 Faktor kelonggaran = 20%

Volume tangki = (1,2) x volume campuran 1,2 x 1,7811 m3 = 2,1373 m3 Direncanakan : H =

1 3

D Volume tangki = Volume shell

2,1373 m3 = (/4.D2_.H)

= (3/1.D3₎

D = 0,6098 m = 2,0006 ft = 24,0078 in H = 3/1. D = 3/1(0,6098) = 1,8294 m

(42)

Tinggi total = Tinggi shell = 1,8294 m Tekanan hidrostatik = .g.H

= (1056,2491 x 0,98 x 1,8294)/6894,76 psia = 0,2746 psia

Tekanan desain = 0,2746 + 14,7 = 14,9746 psia Tebal dinding tangki:

Bahan tangki yang dipilih carbon steel,SA-285 grade C; diperoleh :

 Allowable Working Stress (S) = 12650 psia (Brownell & Young, 1997)  Efisiensi sambungan (E) = 0,8 (Brownell & Young, 1997)  Faktor korosi = 0,13-0,5 mm/tahun

 Tekanan Operasi = 1 atm = 14,639 psia Tebal tangki,



CxN



P SE PR t    6 , 0 (tabel 9 McCEtta&Cunningham, 1993) =

_

_{ }

0,01 15



9746 , 14 6 , 0 8 , 0 12650 0039 , 12 9746 , 14 x x x x _  = 0,15 0153 , 10111 7536 , 179 _ = 0,1677 in Maka digunakan tebal tangki standar = ¼ in. L.C.12. Evaporator (V-340)

Fungsi : Untuk memisahkan stearamida dari kloroform dengan cara menguapkan kloroform.

Jumlah : 1 unit

Tipe : Basket Type Vertikal Tube Evaporator Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-304

Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psi Suhu umpan masuk : 30 0C = 86 0F Suhu produk keluar : 70 0C = 158 0F

(43)

Laju alir produk (g) = 631,3038 kg/jam Densitas campuran, = 1056,2491 kg/m3 Volume produk V = ₃ / 2491 , 1056 / 3038 , 631 m kg jam kg G   = 0,5976 m3 = 21,1091 ft3 Evaporator berisi 80% dari shell

Volume shell (Vsh) = 8 , 0 1091 , 21 _ft3 = 26,3863 ft3 = 0,7025 m3

Evaporator dirancang berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk ellipsiodal dan tutup bawah berbentuk kerucut, perbandingan tinggi silinder dengan perbandingan diameter silinder 3 : 1 sedangan perbandingan antara ellipsiodal dengan diameter tangki 2 : 1.

Faktor kelonggaran : 20% (Browell, 1959) Volume silinder evaporator (Vs)

= V (1+fk) = 21,1091 ft3 (1 + 0,2) = 25,3309 ft3 = 0,7171 m3 Vs = ¼  Dt2_4/1Dt _{= Dt}3 Dt = 3  Vs = 3 3 14 , 3 3309 , 25 ft = 2,0055 ft = 0,61128 m Asumsi : UD (overall design coeficient) = 700 Btu/jam.ft2 Dari gambar 14.7 D.Q Kern diperoleh :

UD = 0,8 x 700 Btu/jam.ft

= 560 Btu/jam.ft

Q = 1440051,403 kkal/jam = 5737256,586 Btu/jam  Luas permukaan pemanasan A :

A = T x U Q D  (Kern, 1965)

(44)

=

_

_

F x ft jam Btu_/ _. 2 ₁₅₈ ₈₆ 0 560 586 , 5737256  = 142,293 ft2 = 43,371 m2

 Penentuan jumlah tube (Nt) : Nt = " a x L A Dimana :

A = Luas permukaan pemanasan (ft2₎

a” = Luas permukaan luar tube per ft (ft2) L = Panjang tube (ft)

Asumsi tube yang diambil : OD = ¾ in BWG = 16 a” = 0,2618 ft2_/ft ts = 0,065 in maka : Nt = ft ft x ft ft / 2618 , 0 10 293 , 142 2 3 = 54,35 = 55 tube Tinggi silinder (Hs) = Dt 1 3 _{(Browell,1959)} = 1,867 ft 1 3 = 5,601 ft = 1,7072 m Tinggi head (Hd) = Dt 2 1 _{(Browell,1959)} = 1,867 ft 2 1 = 0,9335 ft = 0,2845 m Tinggi cones evaporator (Hc) = tg  (Dt – 1)

= tg 45 (1,867 ft – 1) = 0,867 ft = 0,2642 m

(45)

Panjang sisi miring cones, Lsmc (Lsmc)2 = (1/2 Dt)2 + (Hc) Lsmc = 1,867



0,867



2 2 1 ft ft x       = 1,2980 ft = 0,3956 m Total tinggi evaporator (HTe) = Hs + Hd +Hc

= 5,601 ft + 0,9335 ft + 0,867 ft = 7,4015 ft = 2,2560 m

Volume silinder evaporator (Vse)

= ¼  Dt2_Hs _{(Browell, 1959)}

= ¼ (3,14)(1,867 ft)2 (5,601 ft) = 15,326 ft3 = 4,6714 m3 Volume head silinder evaporator (Vde)

Vde =  (1/2 Dt2) Hd

= 3.14 x (1/2 x 1,8687 ft2_{) x 0,9335 ft}

= 2,5543 ft3 = 0,7785 m3 Volume cones evaporator (Vce)

Vce = ½  Hc (Dt -1)(Dt2 + Dt + 1) (Browell, 1959)

= [½ (3,14)(0,867 ft)(1,867 ft - 1)][(1,867 ft)2 + (1,867 ft + 1)]

= 7,4971 ft3 = 2,2851 m3 Volume total evaporator (VTe) = Vse + Vde + Vce

= 15,326 ft3 + 3,8090 ft3 + 7,4971 ft3 = 26,6321 ft3 = 8,1175 m3 Tekanan design (Pd) =  (Hs – 1) = 65,9746 lb/ft3 (6,399 ft - 1) = 356,1968 lb/ft3_x 2 / 144 1 ft lb psi = 2,4736 psi = 0,1682 atm

(46)

Tekanan total design (PT) = Pd + 14,7 psi

= 2,4736 psi + 14,7 psi = 17,1736 psi

Dimana :

E = Effisiensi sambungan = 80% F = allowable stress = 18750 psi C = faktor korosi = 0,00625 in/tahun n = umur alat = 20 tahun

jadi, t =

_



 

_{ }



_{ }

in tahunx tahun



x x psi psi x psi ₀_,₀₀₆₂₅ _/ ₂₀ 1736 , 17 6 , 0 8 , 0 18750 2 2007 , 11 1736 , 17 _  = 0,1314 in x in m 1 025 , 0 = 0,0033 m

 Spesifikasi tangki evaporator Diameter tangki = 0,569 m Tinggi tangki = 1,7072 m Volume tangki = 8,1175 m3

Tebal plate = 0,0033 m atau 1/8 in Bahan kontruksi = Carbon steel SA – 304 L.C.12. Rotary Dryer (RD - 350)

Fungsi : untuk mengeringkan stearamida dari evaporator Jenis : Counter Indirect Heat Rotary Dryer

Bahan : Commercial Steel 1. Menentukan Diameter Rotary Dryer

Steam masuk : 1800C = 356 0F Steam keluar : 100 0C = 212 0F

Banyak steam yang dibutuhkan = 239,2191 kg/jam

Range kecepatan steam = 200 – 1000 lb/jam.ft2 (Perry, 1999) Diambil kecepatan rata-rata = 500 lb/jam.ft2

(47)

Luas perpindahan panas, A = ₂ . / 500 / 20462 , 2 / 2191 , 239 tan lb jam ft kg lb x jam kg steam kecepa dibutuhkan yang steam Banyaknya _ A = 1,0547 ft A = 14 , 3 0547 , 1 4 4 ; 4 2 2 _A _x _ft D D _ _   = 1,3435 D = 1,1590 ft = 0,3532 m

2. Menentukan Panjang Dryer

Lt = 0,1 x Cp x G0,84 x D (Perry, 1999) Dimana :

Lt = Panjang Rotary Dryer

Cp = Kapasitas steam 180 0_{C = 1,0216 kj/kg.K = 0,2440 BTU/lb} m.0F

(Tabel A.3.3, Geankoplis, 1983) D = Diameter Rotary Dryer

G = Kecepatan steam yang digunakan dalam rotary dryer = 239,2191 kg/jam = 527,3824 lbm/jam.ft2

Lt = 0,1 x 0,2440 BTU/lb.0F x (527,3824 lb/jam.ft2)0,84 x 1,1590 = 5,4709 ft

Nt = Number of heat transfer = 1,5 – 2,0 (Perry, 1999) Diambil Nt = 1,5 L = Lt x Nt = 5,4709 ft x 1,5 = 8,2063 ft Untuk L/D = 3 – 10 ft ft ft D L 1590 , 1 2063 , 8  = 7,0805 ft (memenuhi) 3. Waktu Transportasi Hold up = 3 – 12% Diambil Hold up = 3 % Volume total = 4 2063 , 8 1590 , 1 14 , 3 4 2 2_L _x _x D _  _{= 8,0533 ft}3

(48)

Hold up = 3 % x 8,2533 ft3 = 0,2475 ft3

Laju umpan masuk = 631,3038 kg/jam = 1391,7723 lb/jam  = time of passage = 7723 , 1391 389 , 60 2475 , 0 x umpan laju up Hold _ = 0,0107 jam

4. Menghitung Putaran Rotary Dryer N = D v .  Dimana :

v = kecepatan putaran linear = 30 -150 ft/menit (Perry, 1999) Diambil kecepatan putaran linear 100 ft/menit

N = 1590 , 1 14 , 3 100 x = 27,4785 rpm Range : N x D = 25 – 35 rpm (Perry, 1999) N x D = 27,4785 x 1,1590 = 31,8475 rpm (memenuhi) 5. Menentukan Power

Total Hp untuk penggerak rotary dryer = 0,5 D2– D2 Diambil power = 0,75 D2

= 0,75 (1,1590)2 = 1,0075 Hp L.C.13. Gudang Produk Stearamida (G-380)

Fungsi : Tempat penyimpanan produk selama 15 hari Bentuk : Prisma segi empat beraturan

Bahan : Beton Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan :

Suhu = 30 0C

Tekanan = 1 atm = 14,7 psi Kebutuhan stearamida selama 15 hari

(49)

Stearamida dikemas dalam dua berlapis polietilen dengan ukuran P x L x H = 34 x 26 x 32 = 28288 cm2

Setiap dus berisi 20 package kecil berisi 1 kg stearamida/package Jumlah dus dalam gudang =

20

227160_{= 11358 dus} Direncanakan susunan dus dilantai = 70 dus x 51 dus Maksimal tumpukan dus = 30 dus

Panjang Gudang

Susunan di lantai sebanyak = 30 11358

= 379 dus Faktor kelonggaran = 20 %

Panjang gudang yang dibutuhkan = 1,2 x 34 cm x 70 dus = 2856 cm = 28,56 m Lebar Gudang

Faktor kelonggaran = 1,2 x 26 x 51 dus = 1591 cm = 15,91 m Tinggi Gudang

Faktor kelonggaran = 20 %

Tinggi gudang yang di butuhkan = 1,2 x 32 x 30 dus = 1152 cm = 11,52 m L.C.14. Kondensor (E-360)

Fungsi : Mengubah fasa uap kloroform menjadi kloroform cair Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Laju alir bahan masuk = 1249,9814 kg/jam = 2755,7089 lb/jam

Densitas kloroform = 1470 kg/m3 = 93,017 lb/ft Laju alir pendingin = 459,9324 kg/jam

(50)

Tabel LC.1. Perhitungan LMTD untuk aliran counter current

Fluida panas Fluida dingin Beda 0_F

80 0C = 176 0F Temperatur tinggi 40 0C = 104 0F 72 0F 50 0C = 122 0F Temperatur rendah 20 0C = 68 0F 54 0F 54 Selisih 36 18 Maka : LMTD =







          1 2 2 1 1 2 2 1 ln t T t T t T t T =







          68 122 104 176 ln 68 122 104 176 = 62,63 0F

Faktor korosi untuk fluida panas : R = (T1- T2)/(t2– t1)

= 54 0F/18 0F = 1,5

Faktor koreksi untuk fluida dingin (S) S = (t1– t2)/(T1– T2)

= 18 0F/54 0F = 0,3333

Dari fig- 18 kern, 1950 diperoleh : FT = 0,73 Jadi, t = FT x LMTD t = 0,73 x 62,63 0F t = 45,72 0F Temperatur rata-rata

a. Untuk fluida panas (Ta) = 2

122 176

= 149 0F b. Untuk fluida dingin (Tb) =

2 68 104

= 86 0F

Dari tabel 8, hal 840 kern. 1959 diperoleh harga UD = 50 – 125

(51)

Sehingga diperoleh ukuran tube sebagai berikut (Tabel 10 kern 1959) OD = 1 in

BWG = 10 (Birmingham Wire Gauge/ukuran kawat Birmingham) ID = 0,732 in

At = 0,2618 L = 12 ft

Luas perpindahan panas (A)

A = t U Q D  Dimana Q = Btu/jam 1,05506 kJ/jam 38450,4065 = 36443,8103 Btu/jam A =

_

_

_

F F 0 0 2_. ₄₅_,₇₂ Btu/jam.ft 65 Btu/jam 36443,8103 _{= 12,2632 ft}2

Menghitung jumlah tube (NT)



_0,2618ft _ft



ft 12 ft 12,2632 a" x L A N ₂ 2 t    = 3,9034 buah = 4 buah Ukuran shell :

Dari tabel 9 D.G. kern 1950 diperoleh data sebagai berikut :

Heat exchanger 1 – 1 pass, ¾ in OD tube pada 15/16 trianguar pitch, ID shell = 8 in A koreksi = NT x L x At = 4 x 12 ft x 0,2618 ft2 = 12,5664 ft UD koreksi = F x jam Btu t x koreksi A Q 0 72 , 45 5664 , 12 / 8103 , 36443 .   = 63,4317 Btu/jam.ft2.0F Untuk fluida panas melalui shell side 1. Baffle spacing (B’) = 1 in

C’ = PT– OD (Kern, 1959)

(52)

2. Flow area accros bundle (as) as = T P x B x C x ID 144 ' ' (Kern, 1959) =

_

_

16 / 15 144 1 2075 , 0 8 x x x _{= 0,0123 FT}2

3. Mass Velocity (GS) umpan Gs =

as

Ws_{; dimana Ws = laju alir massa panas masuk} = 1249,9814 kg/jam = 2755,7089 lb/jam Gs = 0123 , 0 7089 , 2755 _{= 224041,374 lb/ft}2_.jam

4. Diameter eqivalen (De) pada 15/16 triangular pich

De = 0,55 in (fig.28 Kern, 1959)

= 0,0458 ft

5. Temperatur rata-rata fluida panas = 149 0_F

Viskositas fluida panas

 = 0,2838 Cp (Geankoplis, 1983) = 0,2838 Cp x 2,4191 lb/ft2.jam.Cp = 0,686 lb/ft2.jam Res =  Gs x De = 686 , 0 / 374 , 224041 0458 , 0 _ft_x _lb _ft2_jam = 14957,8643

Diperoleh koefisien panas (JH) = 89 (fig.28 Kern, 1959)

6. Pada temperatur = 149 0F diperoleh

C = 0,235 Btu/lb.0F (fig.2 Kern, 1950) k = 0,0053 Btu/ft2 jam (0F/ft) (Tabel 5 hal 801 Kern, 1950)

2 1 0053 , 0 686 , 0 235 , 0 2 1              x k x C  = 5,5151

(53)

Film efficient outside hunde (h0) : h0 = JH x x

 

ss k x C x De k  13 _       = 89 x 0458 , 0 0053 , 0 x 5,515 x 1,95 = 110,7593 Btu/jam.ft2.0F Untuk fluida dingin melalui tube side 1. at’ = 0,2618 in at’ = n x at x NT 144 '' = 1 / 144 618 , 2 34 2 2 x ft in in x _{= 0,6181 at} 2. Mass Velocity (Gt) fluida dingin :

Gt = at

Wt _{; dimana Wt = Laju alir massa fluida dingin} = 459,9324 kg/jam = 1013,9669 lb/jam Gt = 6181 , 0 9669 , 1013 = 1640,4576 lb/ft2. jam

3. Diketahui temperatur rata-rata fluida dingin = 86 0F Viskositas ( campuran) = 0,4 Cp x 2,4191 lb/ft2_.jam.Cp

= 0,968 lb/ft2.jam (Geankoplis, 1983) ID tube = 0,732 in = 8,784 ft Ret =  Gt x ID = 968 , 0 . / 4576 , 1640 784 , 8 _ft_x _lb _ft2 _jam = 14886,1359

Koefisien panas, jH = 95 (fig-24 Kern,1950)

4. hi = jH x 3 1 1 x k x C x Di k       

(54)

Pada temperatur 86 0F C = 0,235 Btu/lb.0F k = 0,00407 Btu/ft2_{.jam (}0_F/ft) maka : hi = 95 x 1 00407 , 0 968 , 0 235 , 0 784 , 8 00407 , 0 13 x x x       = 0,1677 Btu/jam.ft2.0F hi0 = OD ID x hi = 1 874 , 8 1677 , 0 x = 1,4881 Btu/lb.0F Cleanoverall coeffisient (UC) UC = ho hio ho x hi  = 110,7593 1,4881 110,7593 4881 , 1  x = 1,4683 Pressure Drop a. Fluida panas

Res = 14957,8643 maka diperoleh f = 0,00059 (fig-26 Kern,1950) (N + 1) = 12 x L/B = 12 x 12/1 = 144 Ds = ID shell/12 = 8/12 = 0,8333

Spesifik gravity kloroform = 1,49 (tabel. 6 Kern, 1950) s = 14 , 0       air Vkloroform  (Kern, 1950) = 14 , 0 85 , 0 49 , 1       _{= 1,08}

(55)

Ps =

_

_

_



_{  }



1 49 , 1 0458 , 0 10 22 , 5 1 . . . 10 2 x x x x N Ds Gs f  =

_



_

_



_{  }

1 49 , 1 0458 , 0 10 22 , 5 144 8333 , 0 1640,4576 00059 , 0 10 2 x x x x x x x = 0,0000534 psi b. Fluida dingin Ret = 14886,1359 Maka diperoleh f = 0,00044 Pt =

_

_

_

_{  }

1 49 , 1 874 , 8 10 22 , 5 . . . . 10 2 x x x x n L Ds Gs f =

_



_

_

_{  }



1 49 , 1 874 , 8 10 22 , 5 1 12 1640,4576 00044 , 0 10 2 x x x x x x x = 0,0000000205 psi P = Ps + Pt = 0,0000534 psi + 0,0000000205 psi = 5,34205 x 10-5_psi

Jadi beda tekan yang diizinkan adalah 10 psi L.C.15. Tangki Penampung Kloroform (F-370)

Fungsi : Tempat menampung kloroform dari kondensor Kondisi : T = 30 0C ; P = 1 atm

Jumlah : 1 unit

Bentuk : Silinder tegak dan alas datar Ukuran tangki

Laju alir kloroform = 1249,9814 kg/jam Densitas kloroform,  = 1490 kg/m3 Volume kloroform = kg/m3 1490 kg/jam 1249,9814 = 0,8389 m3 Faktor kelonggaran = 20 %

Volume tangki = 1,2 x volume bahan = 1,2 x 0,8389 = 1,0066 m3

(56)

Direncanakan : H = 3/1 D

Volume tangki = volume shell

1,0066 m3 = (/4.D2_{.H)= (3/1.D}3₎

D = 0,4745 m = 1,5567 ft = 18,6810 in H = 3/1 (0,4745) = 1,4235 m

Tinggi tutup = ½ D

= ½ (0,4745) = 0,2372 m = 0,7782 ft= 9,3385 in Tinggi total = tinggi shell + tinggi tutup

= 1,4235 m + 0,2372 m = 1,6607 m

Tekanan hidrostatik =  . g . H

= (1490 x 0,98 x 1,6607)/6894,76 psi = 0,3517 psi

Tekanan desain = 0,3517 psi + 14,7 = 15,0517 psi Tebal diding tangki

Bahan tangki dipilih Carbon Steel A-285 grade C; diperoleh :



CxN



 Tekanan Operasi = 1 atm = 14,639 psia

Tebal tangki : t =



0,15



0517 , 15 6 , 0 8 , 0 12650 9,3385 0517 , 15 _  x x x =



0,15



969 , 10110 140,5603  = 0,1639 in

(57)

L.C.16.Pompa Tangki Urea (L-131)

Fungsi : Untuk memompa urea menuju reaktor Jenis : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0C ; 1 atm

Laju alir massa (F) = 133,614 kg/jam = 0,0818 lb/s Densitas bahan,  = 1333,5562 kg/m3 = 83,2516 lb/ft3 Viskositas = 2,9 cP = 0,001949 lb/ft.s

Laju alir volume (Q) =

lb/ft 83,2516 lb/s 0818 , 0 3 = 9,8256 x 10 -4_ft3 Perencanaan pipa :

Penentuan diameter optimum untuk pipa

Untuk aliran turbulen (Nre > 2100) (Walas, 1988) Di, opt = 3,9 x Q0,45 x 0,13

Dengan : Di, opt = diameter optimum (m)

Q = Laju volumetrik (m3₎

 = Densitas (kg/m3)  = Viskositas (Pa.s) Asumsi aliran turbelen,

Di, opt = 3,9 x Q0,45 x 0,13

Di, opt = 3,9 x (9,8256 x 10-4)0,45 x 83,25160,13

= 0,3069 ft

Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1983), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 2 ½ in

Schedule number : 40

Diameter dalam, ID : 2,469 in = 0,206 ft Diameter luar, OD : 2,875 in = 0,24 ft Inside sectional area : 0,03322 ft2 Kecepatan linear, v = Q/A =

03322 , 0

(58)

Bilangan Reynold : NRe =  xvxD (Geankoplis,1993) NRe = 001949 , 0 206 , 0 9,2384 2516 , 83 x x = 81.291,4242 (Turbulen)

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga  = 0,000046 (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 81.291,4242 dan /D = 3108 , 0 206 , 0 000046 , 0 x m _{= 0,000718} Maka harga f = 0,0045 Friction loss :

1 sharp edge entrance = hc =

c g x v A A  2 1 55 , 0 2 1 2        = 0,55 (1-0)

_{ }

_

174 , 32 1 2 ft 9,23842 = 0,7295 ft.lbf/lbm 1 elbow 900_{= h} f = n.Kf. c g v . 2 2 = 1(0,75)

_

_

174 , 32 2 ft 9,23842 = 0.9948 ft.lbf/lbm 1 check valve = hf = n.Kf. c g v . 2 2 =1(2,0)

_

_

174 , 32 2 2384 , 9 = 0,1436 ft.lbf/lbm Pipa lurus 10 ft = Ff = 4f c g D v L . 2 . . 2  _{= 4.(0,0045)} ) 174 , 32 ( 2 ) 206 , 0 ( ) 2384 , 9 ( 10 x x x = 0,1254 ft.lbf/lbm

1 Sharp edge exit = hex = n

c g v A A . . 2 1 2 2 2 1        _ = 1 (1-0)2. ) 174 , 32 )( 1 ( 2 2384 , 9 = 0,1436 ft.lbf/lbm

Total friction loss : ∑ F = 2,1369 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

c g . 2 1  ( 2 1 2 2 v v  ) + c g g (x2 x1)+ 2_ 1 P P  + ∑ F + W = 0 (Geankoplis, 1997)s Dimana : v1 = v2;  v2 = 0; P1 = P2 = ;  P = 0 tinggi pemompaan  Z = 15 ft

(59)

maka : 0 +

 

15 174 , 32 174 , 32 + 2,1369 + Ws = 0 Ws = 17,1369 ft.lbf/lbm Effesiensi pompa,  = 80 % Ws=  x Wp 17,1369 = 0,8 x Wp Wp = 21,4211 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = 550 . .mv Wp = 550 ) 2516 , 83 )( 10 x 9,8256 )( 21,4211 ( -4 = 3,1859 x 10-3 hp = 0,0032 hp Maka digunakan daya pompa standard 1/8 hp

L.C.17. Pompa Tangki Asam Stearat (L-141)

Fungsi : Untuk memompa Asam stearat menuju reaktor Jenis : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0C ; 1 atm

Laju alir massa (F) = 633,5085 kg/jam = 0,3879 lb/s Densitas bahan,  = 904,8 kg/m3_{= 56,4846 lb/ft}3

Laju alir volume (Q) = ₃ lb/ft 56,4846 lb/s 0,3879 = 6,8673 x 10-3 ft3 = 0,2425 m3 Perencanaan pipa :

Penentuan diameter optimum untuk pipa

Untuk aliran turbulen (Nre > 2100) (Walas, 1988) Di, opt = 3,9 x Q0,45 x 0,13

Dengan : Di, opt = diameter optimum (m)

Q = Laju volumetrik (m3)  = Densitas (kg/m3)  = Viskositas (Pa.s)

(60)

Asumsi aliran turbelen,

Di, opt = 3,9 x Q0,45 x 0,13

Di, opt = 3,9 x (6,8673 x 10-3 )0,45 x 56,48460,13

= 0,7004 ft = 0,2135 m = 8,4054 in

Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1983), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 2 ½ in

Schedule number : 40

Diameter dalam, ID : 2,469 in = 0,206 ft Diameter luar, OD : 2,875 in = 0,24 ft Inside sectional area : 0,03322 ft2 Kecepatan linear, v = Q/A =

03322 , 0 0,7004 _{= 21,0836 ft} Bilangan Reynold : NRe =  xvxD (Geankoplis,1993) NRe = 0033 , 0 206 , 0 21,0836 56,4846x x _{= 74340,9499 (Turbulen)}

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga  = 0,000046 (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 74340,9499 dan /D = 3108 , 0 206 , 0 000046 , 0 x m = 0,000718 Maka harga f = 0,0045 Friction loss :

1 sharp edge entrance = hc =

c g x v A A  2 1 55 , 0 2 1 2        = 0,55 (1-0)

_{ }

_

174 , 32 1 2 ft 21,08362 = 3,7994 ft.lbf/lbm 1 elbow 900 = hf = n.Kf. c g v . 2 2 = 1(0,75)

_

_

174 , 32 2 21,08362 = 5,181 ft.lbf/lbm 1 check valve = hf = n.Kf. c g v . 2 2 =1(2,0)

_

_

174 , 32 2 21,08362 = 6,9080 ft.lbf/lbm Pipa lurus 10 ft = Ff = 4f c g D v L . 2 . . 2  = 4.(0,0045) ) 174 , 32 ( 2 ) 206 , 0 ( ) 21,0836 ( 10 2 x x x = 6,0361 ft.lbf/lbm

(61)

1 Sharp edge exit = hex = n c g v A A . . 2 1 2 2 2 1         = 1 (1-0)2. ) 174 , 32 )( 1 ( 2 21,08362 = 6,9080 ft.lbf/lbm Total friction loss : ∑ F = 28,8325 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

c g . 2 1  ( 2 1 2 2 v v  ) + c g g ₍ ₎ 1 2 x x  +  1 2 P P  + ∑ F + W = 0 (Geankoplis, 1997)_s Dimana : v1 = v2;  v2 = 0; P1 = P2 = ;  P = 0 tinggi pemompaan  Z = 15 ft maka : 0 +

 

15 174 , 32 174 , 32 + 9,3082 + Ws = 0 Ws = 24,3082 ft.lbf/lbm Effesiensi pompa,  = 80 % Ws=  x Wp 24,3082 = 0,8 x Wp Wp = 30,3852 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = 550 . .mv Wp ₌ 550 ) 4846 , 56 )( 10 x 6,8673 )( 3852 , 30 ( -3 = 0,0214 hp Maka digunakan gaya pompa standard ¼ hp

L.C.18. Pompa Tangki Reaktor (L-211)

Fungsi : Untuk memompa stearamida kasar menuju Tangki penampung.

Jenis : Centrifugal pump Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : T = 135 0_{C ; 1 atm}

Laju alir massa (F) = 767,1225 kg/jam = 0,4697 lb/s Densitas bahan,  = 958,5436 kg/m3 = 59,8397 lb/ft3