LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 22.500 ton/tahun

= 22.500.000 kg/tahun

Operasi pabrik = 300 hari/tahun, 24 jam/hari Produksi pabrik = 22.500.000 x 1/300 x 1/24

= 3.125 kg/jam

Basis perhitungan = 1 jam operasi

1. Tangki Bleaching

Fungsi : menghilangkan zat – zat yang tidak disukai pada minyak.

F2

minyak = 2517,1227 kg/jam

F3Bleaching Earth = 1% x F2Minyak (Ketaren, 1986)

= 1% x 2517,1227 kg/jam = 2517,1227 kg/jam Tangki pemucat (TP-01) Bleaching Earth F5 F2 Minyak Minyak Bleaching Earth F4 P = 1 atm T = 90o_C

(2)

Tabel L.A.1 Neraca Massa pada Tangki Bleaching Masuk Keluar Komponen F2 F3 F4 Minyak 2517,1227 - 2517,1227 Bleaching Earth - 25,1712 25,1712 Jumlah 2517,1227 25,1712 2509,5939 Total 2509,5939 2509,5939 2. Filter Press

Fungsi : Untuk memfilter produk dari Tangki Pemucat ke Kolom Hidrogenasi

F4Minyak = 2517,1227 kg/jam

F4Bleaching Earth = 25,1712 kg/jam

F5Bleaching Earth = 25,1712 kg/jam

F5

Minyak = 0,3% x F4Minyak (Ketaren, 1986)

= 0,3% x 2517,1227 kg/jam = 7,5288 kg/jam

F6Minyak = F4Minyak – F5Minyak

= 2517,1227 kg/jam – 7,5288 kg/jam = 2509,5939 kg/jam P = 1 atm T = 90oC F4 _{Filter Press} (FP) Tangki Penampungan F6 F5 Minyak Minyak Bleaching Earth

(3)

Tabel LA.2 Neraca massa pada Filter Press Masuk Keluar Komposisi F4 F5 F6 Minyak 2517,1227 7,5288 2509,5939 Bleaching Earth 25,1712 25,1712 -Jumlah 2542,2939 32,7000 2509,5939 Total 2542,2939 2542,2939 3. Reaktor Hidrogenasi

Fungsi : Untuk menjenuhkan ikatan rangkap dari rantai asam lemak pada minyak menggunakan H2.

steam F7 T = 2000C

F6 F9

Minyak Minyak

Asam palmitat Asam palmitat

Asam Stearat Asam Stearat

Asam Behenat kondensat F8 Asam Behenat

Asam Oleat Asam Oleat Asam Linoleat Asam Linoleat

H2

F6

Minyak = 2509,5939 kg/jam

Konversi = 98%

Komponen % Berat Berat (kg) BM Kmol

Asam Palmitat 6.3000% 158.1044 256 0.6176 Asam Stearat 4.9000% 122.9701 284 0.4330 Asam Behenat 5.9000% 148.0660 340 0.4355 Asam Oleat 61.1000% 1533.3619 282 5.4375 Asam Linoleat 21.8000% 547.0915 280 1.9539 Total 100.0000% 2509.5939 8.8774 H2 Kolom Hidrogensasi (KH-01) Ni

(4)

C17H33COOH + H2 C17H35COOH

Asam oleat Asam stearat

Asam oleat yang bereaksi = 5,4375 kmol x 0,98 = 5,3287 kmol Asam oleat yang sisa = 5,4375 kmol – 5,3287kmol

= 0,1087 kmol = 30,6534 kg/jam H2 yang bereaksi = 5,3287 kmol

Asam stearat yang terbentuk = 5,3287 kmol

C17H33COOH + 2H2 C17H35COOH

Asam linoleat Asam Stearat

Asam linoleat yang bereaksi = 1,9539 kmol x 0,98 = 1,9148 kmol Asam linoleat yang sisa = 1,9539 kmol – 1,9148 kmol

= 0,0391 kmol

= 10,948 kg/jam

H2 yang bereaksi = 2 x 1,9148 kmol = 3,8296 kmol

Asam stearat yang dihasilkan = 1,9148 kmol

Maka

Asam stearat yang terbentuk = 0,4330 + 5,3287 + 1,9148 kmol = 7,6765 kmol = 2.180,1260 kg/jam Total H2 yang bereaksi = 5,3287 + 1,9148 = 9,1583 kmol

H2 berlebih = 1% x 9,1583 kmol = 0,0916 kmol

Total H2 yang dibutuhkan = 9,1583 + 0,0916 = 9,2499 kmol

Digunakan Ni sebagai katalis, dimana jumlah Ni yang digunakan adalah = 0,05 % x F6 = 0,05% x 2509,5939 = 1,2548 kg (Perry’s, 1999)

(5)

Tabel L.A.3 Neraca Massa pada Reaktor Hidrogenasi Masuk Keluar Komponen F6 F7 F9 Asam Palmitat 158,1044 - 158,1044 Asam Stearat 122,9701 - 2180,1311 Asam Behenat 148,0660 - 148,0660 Asam Oleat 1533,3619 - 30,6672 Asam Linoleat 547,0915 - 10,9418 H2 - 18,4999 0,1832 Jumlah 2509,5939 18,4999 2528,0938 Total 2528,0939 2528,0938 4. Blending Tank

Fungsi : untuk mengemulsikan minyak dengan cara penambahan emulsi fase cair dan fase minyak.

P = 1 atm T = 45o_C F11 Tangki Emulsifikasi T.pencampur 1 Leshitin, Vit A, B- Carothen

T.Pencampur 2 Garam,TBHQ, Na-Benzoat, Skim milk

F13 F10 Minyak Minyak Lesitin Vitamin A B-Caroten Garam TBHQ Na-Benzoat Skim Milk P = 1 atm T = 30o_C F12

(6)

Komponen % Berat Berat (kg) Minyak 80.8990% 2528.0938 Lechitin 0.5000% 15.6250 Garam 3.0000% 93.7500 TBHQ 0.0050% 0.1563 Na-Benzoat 0.1000% 3.1250 Carotene 0.0030% 0.0938 Vit. A & D 0.0020% 0.0625 Skim Milk 15.4910% 484.0938 Total 100.0000% 3125.0000

F11 = ( F11 . X lechitin ) + ( F11 . X B-carothene) + ( F11 . XVit.A)

= ( 3.125 x 0,5%) + ( 3.125 x 0,003%) + ( 3.125 x 0,002%) = 15,6250 + 0,0938 + 0,0625 kg/jam

= 15,7813 kg/jam

F12 = ( F12 . Xgaram)+ ( F12 . X TBHQ )+ ( F12 . X Na-Benzoat )+ (F12 . X skim milk )

= ( 3.125 x 3% ) + ( 3.125 x 0,005% ) + ( 3.125 x 0,1%) + (3.125 x 15,491%) = 93,75 + 0,1563 + 3,125 + 484,0938 kg/jam = 581,1251 kg/jam F10₌_F13_{– F}11_{– F}12 = 3.125 – 15,7813 – 581,1251 kg/jam = 2.528,0938 kg/jam

(7)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Basis Perhitungan = 1 jam operasi Suhu Referensi = 250 C = 2980 K Satuan Operasi = kkal / jam

Kapasitas produksi = 25.000 ton / tahun

Data – data Kapasitas Panas (Cp) diambil dari Reid, 1986 ; Geankoplis, 1983; dan Lange, 1978.

Cp Asam Palmitat = 129,5 kkal/ kmol0K Cp Asam Stearat = 144,1 kkal / kmol0K Cp Asam Behenat = 173,1 kkal / kmol0K Cp Asam Oleat = 140 kkal / kmol0K Cp Asam Linoleat = 135,7 kkal / kmol0K Cp Lechitin = 314,5 kkal / kmol0K Cp Garam = 12,1095 kkal / kmol0K Cp TBHQ = 160,9 kkal / kmol0K Cp Vitamin A = 151,24 kkal / kmol0K Cp B-Carothen = 240,4 kkal / kmol0K Cp Na-Benzoat = 36,542 kkal / kmol0K Cp Skim Milk = 1117,2 kkal / kmol0K Cp H2 = 1041,75 kkal / kmol0K

(8)

2. Heater

Fungsi : memanaskan suhu minyak kacang tanah dari suhu 300C menjadi 900C steam T = 2000C F1 F2 minyak minyak P = 1 atm Kondensat T = 900C

Panas masuk pada 30 0_C

dQ/dT (1) =  N



303 298 Cp. dT = (1,7456)(722,4)(5) = 6305,1072 kkal / jam

Tabel LB.1 Neraca panas masuk heater pada 30 0C

Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K)

dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) minyak 2517,1227 1442 1,7456 722,4 5 6305,1072

Total 2517,1227 1442 1,7456 722,4 5 6305,1072

Panas keluar pada 90 0C dQ/dT (2) =  N



363 298 Cp. dT = (1,7456)(722,4)(65) = 81966,3936 kkal / jam Heater

(9)

Tabel LB.2 Neraca panas keluar heater pada 900C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) minyak 2517,1227 1442 1,7456 722,4 65 81966,3936 Total 2517,1227 1442 1,7456 722,4 65 81966,3936 dQ / dt = dQ / dt (2) – dQ / dt (1) = 81966,3936 – 6305,1072 = 75661,2864 kkal/jam

Digunakan steam pada 2000C,  = 463,3365 kkal/kg (Mc Cabe, 1994)

Jumlah steam yang dibutuhkan, m = 163,2966kg/jam kkal/kg

463,3365

kkal/jam

75611,2864 _

3. Reaktor Hidrogenasi

Fungsi : Untuk mereaksikan asam oleat dan linoleat dengan gas hidrogen untuk menghasilkan asam stearat.

steam F7 T = 300C T = 2000C

F6 F8 Minyak Minyak

Asam palmitat asam palmitat

Asam Stearat Asam Stearat

Asam Behenat _{Asam Behenat}

Asam Oleat kondensat Asam Oleat Asam Linoleat Asam Linoleat

H2 Ni Reaktor Hidrogensasi Katalis Ni Tangki gas H2

(10)

Panas masuk pada 90 0C dQ/dT =  N



363 298 Cp. dT = Nminyak



363 298 Cp minyak. dT = (1,7404)(722,4)(65) = 81722,2224 kkal/jam

Panas masuk pada 30 0C dQ/dT =  N



303 298 Cp. dT = N H2



303 298 Cp H2. dT = (9,2499)(1041,75)(5) = 48180,4166 kkal/jam

Tabel LB.3 Neraca panas masuk reaktor hidrogenasi pada 90 0C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) Minyak 2509,5939 1442 1,7404 722,4 65 81722,2224 Total 81722,2224

Tabel LB.4 Neraca panas masuk reaktor hidrogenasi pada 30 0C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) H2 18,4999 2 9,2499 1041,75 5 48180,4166 Total 48180,4166

Panas keluar pada 180 0C alur 8 dQ/dT (8) =  N



453 298 Cp. dT = Nminyak



453 298 Cp minyak. dT + N H2



453 298 Cp H2. dT + NNi



453 298 Cp Ni dT = (1,7404)(722,4)(155)+ (9,2499)(1041,75)(155)

(11)

= 194.876,0688 + 1.493.592,9150 = 1.688.468,9840 kkal / jam

Tabel LB.5 Neraca panas keluar reaktor hidrogenasi pada 180 0C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) Minyak 2509,5939 1442 1,7404 722,4 155 194876,0688 H2 18,4999 2 9,2499 1041,75 155 1493592,9150 Total 1688468,9840 Panas Reaksi

1. Asam Oleat + H2 Ni Asam Stearat

C17H33COOH + H2 Ni C17H35COOH

2. Asam Linoleat + H2 Ni Asam Stearat

C17H31COOH + 2H2 Ni C17H35COOH

Panas reaksi Standar : AHR =



n. H0fproduk - n. H 0f realtan

Reaksi 1

Asam Oleat yang bereaksi = 5,3287 kmol H2 yang bereaksi = 5,3287 kmol

Asam Stearat yang terbentuk = 5,3287 kmol

 HR1 = [5,3287 x (-183,97x103)] – [5,3287 x (-156,26x103) + (5,3287 x 0)]

= (-980.320,939) - (-832.662,662) = -147.658,277 kkal

Reaksi 2

Asam Linoleat yang bereaksi = 1,9148 kmol H2 yang bereaksi = 3,8296 kmol

Asam Stearat yang terbentuk = 1,9148 kmol

 HR2 = [1,9148 x (-183,97x103)] – [ 1,9148 x (-128,55.103) + (3,8296 x 0)]

= (-352.265,756) – (-246.147,54) = -106.118,216 kkal

(12)

Panas Reaksi Standar  H0 f 298 = -147.658,277 – 106.118,216 = -253.776,493  HR = -  Hreaktan -  H0f298 +  Hp =– 129.902,639 - (-253.776,493) + 1.688.468,9840 = 1.812.342,838 kkal

Digunakan steam pada 2000_C,_{ = 463,3365 kkal/kg (Mc Cabe, 1994)}

Jumlah steam yang dibutuhkan,

m = 3911,5046kg/jam kkal/kg 463,3365 kkal/jam 838 1.812.342, _ 3. Cooler

Fungsi:untuk mendinginkan produk dari tangki penampungan dari 1800C menjadi 500 C T = 300C Air pendingin F9 F10 minyak minyak P = 1 atm T = 500C Air pendingin bekas

Panas masuk pada 180 0C dQ/dT (9) =  N



453 298 Cp. dT = (1,7535)(722,4)(155) = 196.309,3104 kkal / jam Cooler

(13)

Tabel LB.6 Neraca panas masuk cooler pada 180 0C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) minyak 2528,0938 1442 1,7535 722,4 155 196309,3104 Total 2528,0938 1442 1,7535 722,4 155 196309,3104 Panas keluar pada 50 0C alur 10

dQ/dT (10) =  N



323 298 Cp. dT = (1,7535)(722,4)(25) = 31662,792 kkal / jam

Tabel LB.7 Neraca panas keluar cooler pada 500C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) minyak 2528,0938 1442 1,7535 722,4 25 31662,792 Total 2528,0938 1442 1,7535 722,4 25 31662,792

Panas yang diserap air pendingin, Q = Qm – Qk

= 196.309,3104 – 31.662,792

= 164.646,5184 kkal/jam

Digunakan air pendingin pada 30 0 C dan keluar pada suhu 500C, Cp=1 kkal/kg 0C Maka banyaknya air pendingin =

dT Cp Q . = (1kkal/kgC)(40 30C) 84 164.646,51  = 16.464,6518 kkal / jam

(14)

4. Tangki Blending

Fungsi : tempat menghomogenkan campuran dengan minyak kacang tanah

F11

F10 F12

_{T = 45}0_C

Panas masuk pada 50 0C dQ/dT (10) =  N



323 298 Cp. dT = (1,7532)(722,4)(25) = 31.662,792 kkal / jam

Tabel LB.8 Neraca panas masuk tangki blending pada 50 0C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) minyak 2528,0938 1442 1,7532 722,4 25 31662,792 Total 2528,0938 1442 1,7532 722,4 25 31662,792

Panas masuk pada 30 0_C

dQ/dT (11) =  N



303 298 Cp. dT = NVitamin A



303 298 Cp. dT + N B-Carothen



303 298 Cp. dT + NLechitin



303 298 Cp dT Ngaram



303 298 Cp. dT + NTBHQ



303 298 Cp. dT + NNa-Benzoat



303 298 Cp dT+ NSkim Milk



303 298 Cp dT Blending Tank Lechitin, Garam, TBHQ Vitamin A, B-Carothen, Na-Benzoat Skim milk

(15)

= (0,0003)(151,24)(5) + (0,0002)(240,4)(5) + (0,0207)(314,5)(5) (1,6026)(12,1095)(5)+ (0,0005)(160,9)(5) +(0,0258)(36,542)(5) + (0,4116)(1117,2)(5) = 0,22686 + 0,2404 + 32,5507 + 97,0334 + 0,40225 + 4,7139 + 2299,1976 = 2434,2039 kkal / jam

Tabel LB.9 Neraca panas masuk tangki blending pada 30 0C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) Vitamin A 0,0625 3,1250 0,0003 151,24 5 0,22686 BCarothen 0,0938 537 0,0002 240,4 5 0,2404 Lechitin 15,6250 753 0,0207 314,5 5 32,5507 Garam 93,7500 58,5 1,6026 12,1095 5 97,0334 TBHQ 0,1563 334 0,0005 160,9 5 0,40225 NaBenzoat 3,1250 121 0,0258 36,542 5 4,7139 Skim Milk 484,0938 1176 0,4116 1117,2 5 2299,1976 Total 2434,2039

Panas keluar pada 45 0_{C alur 12}

dQ/dT (12) =  N



318 298 Cp. dT = Nminyak



318 298 Cp. dT NVitamin A



318 298 Cp. dT + N B-Carothen



318 298 Cp. dT + NLechitin



318 298 Cp dT + Ngaram



318 298 Cp. dT + NTBHQ



318 298 Cp. dT + N Na-Benzoat



318 298 Cp.dT + NSkim Milk



318 298 Cp dT = (1,7532)(722,4)(20) + (0,0003)(151,24)(20) + (0,0002)(240,4)(20) + (0,0207)(314,5)(20) +

(16)

(1,6026)(12,1095)(20)+ (0,0005)(160,9)(20) +

(0,0258)(36,542)(20) + (0,4116)(1117,2)(20) = 35067,6944 kkal / jam

Tabel LB.10 Neraca panas keluar tangki blending pada 45 0C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) Minyak 2528,0938 1442 1,7532 722,4 20 25330,2336 Vitamin A 0,0625 753 0,0003 314,5 20 0,9074 BCarothen 0,0938 58,5 0,0002 12,1095 20 0,9616 Lechitin 15,6250 334 0,0207 160,9 20 130,203 Garam 93,7500 199 1,6026 151,24 20 388,1337 TBHQ 0,1563 537 0,0005 240,4 20 1,609 NaBenzoat 3,1250 121 0,0258 36,542 20 18,8557 Skim Milk 484,0938 1176 0,4116 1117,2 20 9196,7904 Total 35067,6944 dQ / dt = dQ / dt (13) – [dQ / dt (11) + dQ / dt (12)] = 35067,6944 – [31662,792 +2434,2039] = 970,6985 kkal / jam 5. Votator 1

Fungsi : Membentuk produk menjadi margarin yang berbentuk kristal. T=90C R134a F13 _F14 margarin margarin T = 100C R134a Votator I (V-01)

(17)

Panas yang masuk pada T = 450C :

Panas bahan yang dibawa pada temperatur 450C adalah jumlah panas total yang dibawa bahan keluar dari Blanding Tank = 35067,6944 kkal/jam

Tabel LB.11 Neraca panas yang keluar pada T = 100C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) Minyak 2528,0938 1442 1,7532 722,4 -15 -18997,6752 Vitamin A 0,0625 753 0,0003 314,5 -15 -0,6806 BCarothen 0,0938 58,5 0,0002 12,1095 -15 -0,7212 Lechitin 15,6250 334 0,0207 160,9 -15 -97,6522 Garam 93,7500 199 1,6026 151,24 -15 -291,1003 TBHQ 0,1563 537 0,0005 240,4 -15 -1,2067 NaBenzoat 3,1250 121 0,0258 36,542 -15 -14,1417 Skim Milk 484,0938 1176 0,4116 1117,2 -15 -6897,5928 Total -26300,7707

Panas yang diserap pendingin = Qm - Qk

= 35067,6944– (-26300,7707)

= 61368,4651 kkal/jam

Panas perubahan fase margarin dari cair ke padat= 1271,38 kkal/kg0C Sebagai pendingin digunakan NH3 cair pada suhu (-150C)

(Perry,1978)

H R134a(90_{C) = 60,999 kkal/kg}

Maka jumlah R134a yang dibutuhkan =

C R134a,9 k m o H 1271,38 Q -Q  kg/jam 1026,8995 kkal/kg 60,999 1271,38 kkal/jam 1) (61368,465   

(18)

6. Worker I

F14 F15

margarin margarin

Panas bahan yang dibawa pada temperatur 100C adalah jumlah panas total yang dibawa bahan keluar dari Votator 1 = -26300,7707 kkal/jam

Tabel LB.12 Neraca panas yang keluar pada T = 200C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) Minyak 2528,0938 1442 1,7532 722,4 -5 -6332,5584 Vitamin A 0,0625 753 0,0003 314,5 -5 -0,2269 BCarothen 0,0938 58,5 0,0002 12,1095 -5 -0,2404 Lechitin 15,6250 334 0,0207 160,9 -5 -32,5507 Garam 93,7500 199 1,6026 151,24 -5 -97,0334 TBHQ 0,1563 537 0,0005 240,4 -5 -0,4023 NaBenzoat 3,1250 121 0,0258 36,542 -5 -47,1392 Skim Milk 484,0938 1176 0,4116 1117,2 -5 -2299,1976 Total -8809,3489 dQ / dt = dQ / dt (16) – dQ / dt (15) = -8809,3489 – (-26300,7707) = 17491,4281 kkal / jam Worker 1

(19)

7. Votator II

Fungsi : Membentuk produk menjadi margarin yang bertekstur halus T = 90C R134a F15 F16 margarin margarin P = 1 atm Kondensat T = 150C

Panas bahan yang dibawa pada temperatur 200C adalah jumlah panas total yang dibawa bahan keluar dari Worker 1 = -8809,3489 kkal/jam

Tabel LB.13 Neraca panas yang keluar pada T = 150_C

Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0K) dT(0 K) dQ/dt (kkal/jam) Minyak 2528,0938 1442 1,7532 722,4 -10 -212665,1168 Vitamin A 0,0625 753 0,0003 314,5 -10 -0,45372 BCarothen 0,0938 58,5 0,0002 12,1095 -10 -0,4808 Lechitin 15,6250 334 0,0207 160,9 -10 -651,015 Garam 93,7500 199 1,6026 151,24 -10 -194,06685 TBHQ 0,1563 537 0,0005 240,4 -10 -0,8045 NaBenzoat 3,1250 121 0,0258 36,542 -10 -9,4278 Skim Milk 484,0938 1176 0,4116 1117,2 -10 -4598,3952 Total -17533,8471

Panas yang diserap pendingin = Qm - Qk

= -8809,3489 – (-17533,8471)

= 8724,4982 kkal/jam

Sebagai pendingin digunakan R134a pada suhu (9o_{C) (Perry,1978)}

H R134a (90_{C) = 60,999 kkal/kg}

Maka jumlah R134a yang dibutuhkan =

C 9 R134a, k m o H Q -Q Votator II

(20)

kg/jam 143,0269 kkal/kg 60,999 kkal/jam 8724,4982   8. Worker II F16 F17 margarin margarin

Panas bahan yang dibawa pada temperatur 150_{C adalah jumlah panas total yang}

dibawa bahan keluar dari Votator 2 = -17533,8471kkal/jam

Tabel LB.14 Neraca panas yang keluar pada T = 200C Komponen F (kg/jam) BM N (kmol/jam) Cp (kkal/ kmol0_K) dT(0 _{K) dQ/dt} (kkal/jam) Minyak 2528,0938 1442 1,7532 722,4 -5 -6332,5584 Vitamin A 0,0625 753 0,0003 314,5 -5 -0,2269 BCarothen 0,0938 58,5 0,0002 12,1095 -5 -0,2404 Lechitin 15,6250 334 0,0207 160,9 -5 -32,5507 Garam 93,7500 199 1,6026 151,24 -5 -97,0334 TBHQ 0,1563 537 0,0005 240,4 -5 -0,4023 NaBenzoat 3,1250 121 0,0258 36,542 -5 -47,1392 Skim Milk 484,0938 1176 0,4116 1117,2 -5 -2299,1976 Total -8809,3489 dQ / dt = dQ / dt (16) – dQ / dt (15) = -8809,3489 – (-17533,8471 kkal ) = 8724,4982 kkal / jam Worker 1

(21)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Minyak Kacang Tanah (T-01)

Fungsi : Tempat penyimpanan minyak selama 30 hari

Jumlah : 1 buah

Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup datar

Bahan : Carbonsteel SA-304 (Brownell & Young,1959) Kondisi operasi : 30o_{C, 1atm}

Perhitungan :

Laju alir bahan masuk = 2796,6240 kg/jam

Densitas bahan; = 896,063 kg/m3 = 55,8137 lb/ft3 (Perry dkk,1999)

Kebutuhan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Volume tangki = ₃ / 063 , 896 30 / 24 / 1227 , 517 2 2 , 1 m kg hari x hari jam x jam kg x = 2427,0548 m3

Diambil tinggi silinder; HS

3 4 Dt Volume tangki; Vt = Dt2Hs 4 1_ 2427,0548 m3 = Dt Dt 3 4 ) 14 , 3 ( 4 1 2 2427,0548 m3 = 1,0467 Dt3 Diameter tangki; D = 13,2359 m Jari – jari tangki, R =

2 m 13,7087 = 6,6179 m = 260,5472 in Tinggi tangki; Hs = 3 4 x 13,2359 m = 17,6477 m = 57,8993 ft

Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +





144 1  Hs  (McCabe dkk,1993) Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 4,7 psi

(22)

Ph = 14,7 psi +





144 1 8993 , 7 5 / 8137 , 55 3 _ ft ft lb = 36,7539 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%

Tekanan disain; Pd = 1,2 x 36,7539 Psi = 44,1047 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE R x P _  60, Dimana; P = Tekanan disain

S = Tegangan yang diizinkan 18.750 psi E = Efesiensi sambungan; 80%

n = Umur alat 10 tahun

c = Laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun

ts = tahun x in tahun x x / 01 , 0 10 psi 1047 , 4 4 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in 5472 , 60 2 Psi 44,1047   = 0,8674 in

Digunakan silinder dengan ketebalan 1 in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki

 Diameter tangki; Dt = 13,2359 m

 Tinggi Tangki; HT = 17,6477 m  Tebal silinder; ts = 1 in

 Bahan konstruksi = Carbonsteel SAX - 304  Faktor korosi = 0,01 in/tahun

2. Pompa Minyak (P-01)

Fungsi : Untuk mengalirkan minyak kacang ke Heater

Tipe : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 buah

Bahan konnstruksi : Carbonsteel Kondisi operasi : 30oC, 1atm Perhitungan :

Laju alir bahan masuk; F = 2517,1227 kg/jam = 1,5415 lb/detik Densitas bahan; = 896,063 kg/m3 = 55,8137 lb/ft3

(23)

Viskositas;  = 69,75 cp = 0,0469 lbm/ft.detik Laju alir volumetrik; Q =

 F = ₃ lb/ft 55,8137 lb/detik 1,5415 = 0,0276 ft3/detik Diameter optimum, IDop = 3,9 (Q)0,45 ()0,13 (Peters&Timmerhaus,2004)

= 3,9 (0,0276)0,45 (55,8137)0,13

= 1,3078 in

Dipilih pipa 1 ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut : (Kern,1950) Diameter Luar; OD = 1,9 in

Diameter dalam; ID = 1,610 in = 0,1342 ft Luas penampang; A = 2,04 in2 = 0,0142 ft2 Kecepatan laju alir; v =

A Q = 3 ₂ ft 0,0142 /detik ft 0,0276 = 1,9437 ft/detik Bilangan Reynold, NRe =   x ID xv = ik lbm/ft.det 0,0469 det / 9437 , 1 1342 , 0 lb/ft 55,8137 3 ik ft ftx x = 310,4200 < 2100 aliran laminer Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh

F = 0,2062 (Sandler,1987) 310,4200 64 64 Re   N Kelengkapan pipa :

Panjang pipa lurus L1 = 10 ft 1 buah gate valve fully open L/D = 13

L2 = 1 x 13 x 0,1342 ft = 1,7446 ft 2 buah elbow standar 90o L/D = 30

L3 = 2 x 30 x 0,1342 ft = 8,052 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27

L4 = 1 x 27 x 0,1342 = 3,6234 ft Pembesaran mendadak, K = 1,0; L/D = 51

(24)

Faktor kerugian karena kehilangan energi; F F  = gcD L fv 2 4 2_ = ft x ik lbf ft lbm x ft x 1342 , 0 det . / . 174 , 32 2 2642 , 30 ft/detik) 9457 , 1 ( 2062 , 0 4 2 2 =10,9431 lbf/lbm Tinggi pemompaan  Z = 10 ft

Dari persamaan Bernauli;

 _ 

_

       2 1 2 2 P P Wf F dP V gc g Z gc v  (Sandler,1987)

Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:

 _       gc v 2 2 = 0

Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka



2 1 P P dP V = 0

Sehingga persamaan Bernauli menjadi;

Wf = F gc g Z   Kerja pompa; Wf = F gc g Z   = 10 ft x 2 ₂ det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 10,9431 ft lbf/lbm = 20,9431 ft lbf/lbm Daya pompa; P = Q x  x Wf = 0,0276 ft3/detik x 55,8137 lb/ft3 x 20,9431 ft lbf/lbm = 32,262 lb ft/detik/550 = 0,0587 hp Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P = 0,8 hp 0,0587 = 0,0734 hp = 1/10 hp

(25)

3. Heater (H)

Fungsi : Mengkondensasikan uap etanol dari kolom destilasi Jenis : Double pipe exchanger

Jumlah : 1 unit

Digunakan : Double pipe hairpins 20 ft, diameter 4 x 3 inc

 Fluida panas (Steam)

Laju alir massa, W = 163,3128kg/jam = 360,04497 lbm/jam (Lampiran B) Temperatur masuk, T1 = 2000C = 3920F

Temperature kaluar, T2 = 2000C = 3920F

 Fluida dingin (Peanut Oil)

Laju alir massa, W = 2517,1227 kg/jam = 5549,33464 lbm/jam (Lampiran B) Temperatur masuk, T1 = 300C = 860F

Temperatur keluar, T2 = 900C = 1940F

1. Dari Neraca panas; Q = 75661,2864 Kkal/jam = 71712,78069 Btu/jam (Lampiran B)

2.  t

Fluida panas Fluida dingin 

392 Temp. tinggi (0F) 194 198 392 Temp. rendah (0_{F) 86}₃₀₆  t = LMTD =

   

_{ }

1 2 1 1 2 t t n t t      =



_

_



F n 0 0945 , 248 6471 , 0 1 306 198   3. Tc dan tc Tc = 3920F 2 392 392 _ tc = 1400F 2 86 194 _

(26)

Fluida dingin : Minyak Kacang Tanah Anulus side 4. Flow area D2 = 4,026 inc / 12 = 0,3355 ft (tabel 10 Kern, 1965) D1 = 3,50 inc / 12 = 0,2917 ft (tabel 10 Kern, 1965)







_0,33552 _0,29172



_0,0216ft2 4 3,14 2 1 D 2 2 D 4 π aa      De = (Pers7.2Kern,1965) 1 2 1 2 2 D xD D = 0,0934 ft 2917 , 0 2 2917 , 0 2 3355 , 0  x 5. Kecepatan massa Kern,1965) 7.2 (Pers a a W Ga 2 ft lb/jam 3796 , 257148 0216 , 0 33464 , 5549 _  Ga 6. Bilangan Reynold Pada Tc = 1400_F jam lbm/ft 6610 , 2 1 , 1   cP  (Gbr 14 Kern, 1965) 3131 , 9108 3796 , 257148 0943 , 0 Re Re 6610 , 2    x a Ga x De a  7. JH (fig.28) = 52 (Gbr 28 Kern, 1965) 8. pada Tc = 1400_F C = 0,86 Btu/lbm0_F _{(Gbr 2 Kern, 1965)}

K = 0,95 Btu/jam.ft.0_F _{(tabel 5 Kern, 1965)}

3405 , 1 3 / 1 6610 , 2 86 , 0 3 / 1 95 , 0           x k c 9.

Fluida panas : Steam

Pipe shell 4’. Flow area D = 4,0260 inc / 12 = 0,3355 ft



₀_,₃₃₅₅2



₀_,₀₈₈₄ 2 4 14 , 3 2 4 ft D a_p     5’. Kecepatan massa 2 / 7601 , 4074 0884 , 0 392 ft jam lb Gp p a w Gp    6’. Bilangan Reynold Pada tc = 3920_F jam ft lbm cP 0,0339 / 01405 , 0    (Gbr 14 Kern, 1965) 7211 , 40365 0339 , 0 7601 , 4074 3355 , 0 Re Re    x p Gp x D p  7’. JH (fig.24) = 128 (Gbr 24 Kern, 1965) 8’. Pada tc = 3920_F C = 1,05 Btu/lbm0_F _{(Gbr 2 Kern, 1965)}

K = 0,0135 Btu/jam.ft.F (Tabel 5 Kern, 165)

3811 , 1 3 / 1 0135 , 0 0339 , 0 05 , 1 3 / 1           x k c 9’. 10’. Ho = hox _ODID _{= 7,1132 x} 5 , 3 0260 , 4 = 202,8275 Btu/jam ft2 0_F Hio = 8,1822 x 1 Btu/jam ft20_F = 8,1822 Btu/jam ft2 0_F 1132 , 7 3811 , 1 3355 , 0 0135 , 0 128 3 / 1        x x k c x De k x JH s ho   1  S  Btu jam ft F x x k c x De k x JH s ho 0 . 2 . / 5869 , 702 3405 , 1 52 9756 , 1 3 / 1 0943 , 0 95 , 0          

(27)

11. Koefisien keseluruhan bersih ) . . /( 0880 , 8 5869 , 702 1822 , 8 5869 , 702 1822 , 8 . 2 0 F ft jam Btu x ho hio ho hio Uc      12. Faktor pengotor Faktor pengotor, Rd = 0,003 F ft jam Btu Ud Ud Rd Uc Ud 0 2_. . / 8964 , 7 1266 , 0 003 , 0 0880 , 8 1 1 1 1      

13. Luas permukaan yang dibutuhkan

2 6058 , 36 0945 , 248 8964 , 7 78069 , 71712 ft x t U Q A D    

Luas permukaan luar (a’’) = 0,917 ft2/ft (Tabel 11 Kern, 1965) Panjang yang dibutuhkan = ft

ft ft ft 9151 , 0 / 40 6058 , 36 2 2 

Berarti dapat digunakan 5x 20 ft hairpin dengan panjang total = 1 x 2 x 20 = 40 ft

14. Luas permukaan baru

A = 40 ft x 0,9170 ft2/ft = 36,68 ft2 2 8804 , 7 0945 , 248 68 , 36 78069 , 71712 ft x t x A Q Ud     ) ( 0033 , 0 8804 , 7 0880 , 8 8804 , 7 0880 , 8 . diterima dapat Rancangan x U U U U Rd D C D C     

(28)



















psi D g L Gp f Fp 0010 , 0 3355 , 0 5 , 62 10 . 18 , 4 2 ) 40 ( 7601 , 4074 0066 , 0 4 . . . 2 . . . 4 8 2 2 2      Pressure Drop 1’. De’ = D2 – D1 = 0,3355 -0,2917 = 0,0438 ft 3131 , 9108 3796 , 257148 0943 , 0 ' Re 6610 , 2    x Ga x De a  2 2 42 , 0 42 , 0 / 0092 , 0 3131 , 9108 264 , 0 0035 , 0 ' Re 264 , 0 0035 , 0 in ft a f      Tc = 1400_F s.g = 0,9670 (Tabel 6 Kern, 1965) 3 / 4375 , 60 5 , 62 9670 , 0 x  lb ft   2’. De g L Ga f Fa . 2 . . 2 2 . . 4    psi 7301 , 0 ) 0438 , 0 )( 2 4375 , 60 )( 8 10 . 18 , 4 ( 2 ) 40 )( 2 3796 , 257148 )( 0092 , 0 ( 4   3’. ft x g V F 0651 , 0 ) 2 , 32 2 / 2 1819 , 1 ( 3 ) ' 2 / 2 ( 3 1   









Psi x x F Fa Pa 3337 , 0 144 4375 , 60 0651 , 0 7301 , 0 144 / 1        

P yang diizinkan = 10 psi

P hitung lebih besar sedikit dari 10 psi Rancangan annulus dapat diterima

1. Untuk Rep = 40365,7211





2 2 42 , 0 42 , 0 / 0066 , 0 7211 , 40365 264 , 0 0035 , 0 laminar aliran ' Re 264 , 0 0035 , 0 in ft p f      s.g = 1,0 (tabel 6 Kern, 1965) 3 / 5 , 62 5 , 62 0 , 1 x  lb ft   2. 3.

P yang diizinkan = 10 psi P hitung < 10 psi

Rancangan pipa dapat diterima

fps Ga V 1819 , 1 ) 4375 , 60 .( 3600 . 3600 3796 , 257148    









Psi x x Fp PP 0004 , 0 144 / 5 , 62 0010 , 0 144 /      

(29)

4. Pompa Heater (P-02)

Fungsi :Untuk mengalirkan minyak dari Heater ke T.Pemucat

Jumlah : 1 buah

Bahan konnstruksi : Carbonsteel

Kondisi operasi : 90oC.1atm Perhitungan:

Laju alir bahan masuk; F = 2517,1227 kg/jam = 1,5415 lb/detik Densitas bahan; = 896,063 kg/m3 = 55,8137 lb/ft3 Viskositas;  = 69,75 cp = 0,0469 lbm/ft.detik

Laju alir volumetrik; Q =

 F = ₃ lb/ft 55,8137 lb/detik 1,5415 = 0,0276 ft3/detik Diameter optimum,IDop = 3,9 (Q)0,45 ()0,13 (Peters&Timmerhaus,2004)

IDop = 3,9 (0,0276)0,45 (55,8137)0,13

= 1,3078 in

Dipilih pipa 1 ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950)

Diameter Luar; OD = 1,9 in

Diameter dalam; ID = 1,610 in = 0,1342 ft Luas penampang; A = 2,04 in2_{= 0,0142 ft}2

Kecepatan laju alir; v =

A Q = 3 ₂ ft 0,0142 /detik ft 0,0276 = 1,9437 ft/detik Bilangan Reynold, NRe =   x ID xv = ik lbm/ft.det 0,0469 det / 9437 , 1 1342 , 0 lb/ft 55,8137 3 ik ft ftx x = 310,4200 < 2100 aliran laminer Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f 0,2062

4200 , 310 64 64 Re    N

(30)

Kelengkapan pipa:

Panjang pipa lurus L1 = 10 ft

1 buah gate valve fully open L/D = 13

L2 = 1 x 13 x 0,1342 ft = 1,7446 ft

2 buah elbow standar 90o L/D = 30

L3 = 2 x 30 x 0,1342 ft = 8,052 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27 L4 = 1 x 27 x 0,1342 = 3,6234 ft Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51 L5 = 1 x 51 x 0,1342 ft = 6,8442 ft + L = 30,2642 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi; F

F  = gcD L fv 2 4 2_ = ft x ik lbf ft lbm x ft x 1342 , 0 det . / . 174 , 32 2 2642 , 30 ft/detik) 9437 , 1 ( 2062 , 0 4 2 2 = 10,9431 lbf/lbm Tinggi pemompaan  Z = 10 ft

 _ 

_

 _       gc v 2 2 = 0



2 1 P P dP V = 0

Wf = F gc g Z   Kerja pompa; Wf = F gc g Z   = 10 ft x ₂ 2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft +10,9431 ft lbf/lbm

(31)

= 20,9431 ft lbf/lbm Daya pompa; P = Q x  x Wf = 0,0276 ft3/detik x 55,8137 lb/ft3 x 20,9431 ft lbf/lbm = 32,262 lb ft/detik/550 = 0,0587 hp Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P = 0,8 hp 0,0587 = 0,0734 hp = 1/10 hp

5. Tangki Penyimpan Bleaching Earth (T-02)

Fungsi : Tempat penyimpanan bleaching earth sebelum di masukkan ke Tangki Bleaching

Jumlah : 1 buah

Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah bentuk Kerucut, tutup datar

Bahan : Carbon steel SA - 304 (Brownell & Young,1959) Kondisi operasi : 30oC.1atm

Perhitungan:

Densitas campuran;camp = 2100 kg/m3 = 130,8041 lb/ft3

Kebutuhan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Volume tangki = ₃ / 2100 ) 30 / 24 / 1712 , 5 2 2 , 1 m kg hari harix jam x jam kg x = 10,3561 m3

Diambil tinggi silinder; Hs 3 4 Dt Volume tangki; Vt = Dt2Hs 4 1_ 10,3561 m3 ₌ Dt Dt 3 4 ) 14 , 3 ( 4 1 2 10,3561 m3 = 1,0467 Dt3 Diameter tangki; Dt = 2,1468 m

(32)

Jari – jari tangki, R = 2 m 2,1468 = 1,0733 m = 42,2559 in Tinggi tangki; Hs = 3 4 x 2,1468 m = 2,7291 m = 8,9537 ft Panjang sisi miring kerucut 300 (Lsmc),

Sehingga (Lsmc); = ₀ 30 cos R = 866 , 0 1118 , 1 = 1,2838 m Tinggi kerucut;Hk = 2 2 R Lsmc  = 2 2 ₁_,₁₁₁₈ 2838 , 1  = 0,6420 m

Tinggi tangki total; HT = 2,7291 m + 0,6420 m = 3,3711 m





Ph = 14,7 Psi +





144 1 ft 8,9537 / 130,8041 3 _ ft ft lb = 21,9248 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%

Tekanan disain; Pd = 1,2 x 21,9248Psi = 26,3098 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE R x P   60, Dimana; P = Tekanan disain

c = laju kecepatan korosi 0,01 in/tahun

ts = tahun x in tahun x x / 01 , 0 10 Psi 26,3098 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in 2559 , 2 4 Psi 26,3098   = 0,1742 in = 0,0044 m

Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in

(33)

Spesifikasi Tangki

 Diameter tangki; Dt = 2,1468 m  Tinggi Tangki; HT = 3,3711 m

 Tebal silinder; ts = ¼ in

 Bahan konstruksi = Carbonsteel  Faktor korosi = 0,01 in/tahun

6. Belt Conveyor -01

Fungsi : Untuk mengangkut karbon aktif dari Tangki Penyimpan Bleaching earth ke tangki Bleaching

Laju alir bahan masuk = 25,1712 kg/jam Faktor keamanan 20%

Laju alir bahan = 1,2 x 25,1712 kg/jam = 30,2054 kg/jam = 0,0302 ton/jam

Dari buku Perry 1992 untuk kapasitas dibawah 5 ton/jam diambil conveyor dengan spesifikasi sebagai berikut;

Panjang belt, P = 20 ft Tinggi belt, Z = 3 ft Lebar belt, L = 14 in Kecepatan, V = 200 ft/menit Luas belt, A = 0,11 ft2 Daya, P = 2 HP 7. Tangki Bleaching (T-03)

Fungsi : Tempat pemucatan minyak dengan penambahan

Bleaching earth

Jumlah : 1 buah

Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup elipsoidal, dilengkapi dengan pengaduk. Bahan : Carbonsteel (Brownell & Young,1959)

(34)

Densitas campuran;camp = 901,0434 kg/m3 = 56,1239 lb/ft3

Kebutuhan = 1 jam Faktor keamanan = 20% Volume tangki = ₃ / 0434 , 901 1 / 2939 , 542 2 2 , 1 m kg jam x jam kg x = 3,3858 m3

Diambil tinggi silinder; H = D Volume tangki; Vt = Dt2D 4 1_ 3,3858 m3 = ₍₃_,₁₄₎ 3 4 1 Dt 3,3858 m3 = 0,785 Dt3 Diameter tangki; Dt = 1,6278 m = 5,3405 ft Jari – jari tangki, R =

2 m 1,6278 = 0,8139 m = 32,0433 in Hs = Dt = 5,3405 ft Tinggi elipsoidal; He = 4 1 x 1,6278 m = 0,4069 m

Tinggi tangki total; HT = 1,6278 m + 0,4069 m = 2,0347 m





144 1  Hs  (McCabe dkk, 1993)

Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph = 14,7 Psi +





144 1 5,3405 / 56,1239 3 _ ft ft lb = 16,3917 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%

Tekanan disain; Pd = 1,2 x 16,3917 Psi = 19,6700 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE R x P   60,

(35)

Dimana;

P = Tekanan disain

ts = tahunx in tahun x x / 01 , 0 10 Psi 6700 , 19 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in 32,0433 Psi 19,6700   = 0,14205 in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama.

Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;

4 , 4 1 , 5 1 , 3 , 0     E D Da L Da W Dt Da Dimana: Dt = diameter tangki ft Da = diameter pengaduk = 0,3 x 5,3405 ft = 1,60215 ft W = lebar pengaduk = 1/5 x 1,60215 ft = 0,3204 ft L = panjang daun pengaduk = ¼ x 1,60215 ft = 0,4005 ft E = jarak pengaduk dari dasar = ¼ x 5,3405 ft = 1,3351 ft Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan;

P = 550 5 3 gc m Da n K_T  Dimana; KT = konstanta pengadukkan 6,3 n = kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc = konstanta gravitasi 32,174 lbm ft/lbf detik2 Sehingga daya; P = 550 det / 174 , 32 / 1239 , 56 ) 1,60215 ( ) 1 ( 3 , 6 2 3 5 3 ik lbf ft lbm ft lb ft rps = 0,2109 HP Efesiensi motor 80%; P = 0,8 0,2109 = 0,2636 hp = ½ hp

(36)

Spesifikasi Tangki

 Bahan konstruksi = Carbonsteel

 Faktor korosi = 0,01 in/tahun  Diameter pengaduk = 1,60215 ft  Daya motor = ¼ hp  Tipe pengaduk = propeler

8. Pompa Bleaching (P-03)

Fungsi :Untuk mengalirkan minyak dari Tangki Bleaching Ke Filter Press

Jumlah : 1 buah

IDop = 3,9 (0,0277)0,45 (56,1239)0,13

= 1,3109 in

Dipilih pipa 1 ½ in schedule 40 dengan data-data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD = 1,9 in

A Q = 3 ₂ ft 0,0142 /detik ft 0,0277 = 1,9507 ft/detik

(37)

Bilangan Reynold, NRe =   x ID xv = ik lbm/ft.det 0,0469 det / 9507 , 1 1342 , 0 lb/ft 56,1239 3 ik ft ftx x = 313,2694 < 2100 aliran laminer Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f 0,2043

2694 , 313 64 64 Re    N Kelengkapan pipa:

L2 = 1 x 13 x 0,1342 ft = 1,7446 ft

 _ 

_

 _       gc v 2 2 = 0



2 1 P P dP V = 0

(38)

Sehingga persamaan Bernauli menjadi; Wf = F gc g Z   Kerja pompa; Wf = F gc g Z   = 10 ft x ₂ 2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 10,8981 ft lbf/lbm = 20,8981 ft lbf/lbm Daya pompa; P = Q x  x Wf = 0,0277 ft3/detik x 56,1239 lb/ft3 x 20,8981 ft lbf/lbm = 32,4888 lb ft/detik/550 = 0,0591 hp Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P = 0,8 0,0591hp = 0,0739 hp = 1/10 hp 9. Filter Press

Fungsi : Tempat pemisahan produk dan produk samping

Jumlah : 2 buah

Tipe : Plate and Frame

Perhitungan:

Laju alir bahan umpan, mf = 2542,2939 kg/jam = 5604,7983 lbm/jam Densitas bahan;f = 901,0434 kg/m3 = 56,1239 lb/ft3

Viskositas, = 69 cp = 0,0469 lbm/ft detik

Padatan yang dipisahkan,mp = 32,7 kg/jam = 72,0911 lbm/jam

= 0,0200 lbm/detik

Densitas bahan;p = 1607,5664 kg/m3_{= 100,1315 lb/ft}3

Viskositas, = 85 cp = 0,0571 lbm/ft detik Kondisi operasi = 90o_{C., 20 bar}

Perubahan tekanan;  P = 1 bar = 2088,1333 lbf/ft2 Direncanakan fraksi tercelup;f= 60%

(39)

Waktu siklus, = 5 menit = 300 detik Kecepatan trombol, n = 1/3600 detik

Laju alir volumetrik padatan, Qp =

lb/ft 100,1315 lb/jam 72,0911 3 = 0,71996 ft 3_/jam Konsentrasi padatan, Cs = /jam ft 0,71996 lb/jam 72,0911 3 =100,1321 lb/ft 3 mf mp = lb/jam 5604,7983 lb/jam 72,0911 = 0,0129

Konsentrasi zat padatan, C =

f Cs 1 mf mp -1 Cs        _

Konsentrasi zat padatan, C =





56,1239 100,1321 1 0129 , 0 -1 100,1321  = 36,2653 lb/ft3 Luas Filter, A = f gc P 2C ) x mp( n s -1 1/2   

Dari grafik 30-13 MC Cabe 1989;

Pada perubahan tekanan;  P = 1 bar;  = 210 x 1011

s = 0,8 Luas Filter, A = (0,6) 32,174 x 2088,1336 x 2653 , 6 3 x 2 ) 0571 , 0 x 10 210 ( 0,02 1/3600 0,8 -1 1/2 11 x = 2,0349 ft2 10. Bak Penampung (BP)

Fungsi : Menampung produk samping dari Niagara Filter

Jumlah : 1 buah

Bentuk : Prisma segi empat beraturan Bahan konnstruksi : Beton

Laju alir bahan masuk = 32,7 kg/jam Densitas campuran;camp = 1607,5664 kg/m3

(40)

Kebutuhan = 30 hari Faktor keamanan = 20% Volume penampung = ₃ / 1607,5664 30 / 24 / 32,7 2 , 1 m kg hari x hari jam x jam kg x = 17,5749 m3

Direncanakan, Panjang, P = 2 x lebar bak, tinggi bak = lebar bak Volume bak = 2l x l x l 17,5749 m3 = 2l3 Lebar bak, l = 2,0636 m Panjang bak, P = 2 x 2,0636 = 4,1272 m Tinggi bak, t = 2,0636 m Luas bak, A = 4,1272 x 2,0636 = 8,5169 m2 11. Pompa Filter (P-04)

Fungsi :Untuk mengalirkan minyak dari Niagara Filter ke Reaktor hidrogenasi

Jumlah : 1 buah

Bahan konnstruksi : Carbonsteel Kondisi operasi : 90oC.1atm Perhitungan:

IDop = 3,9 (0,0275)0,45 (55,8137)0,13

= 1,3057 in

Dipilih pipa 1 ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut:(Kern,1950) Diameter Luar; OD = 1,9 in

Diameter dalam; ID = 1,610 in = 0,1342 ft Luas penampang; A = 2,04 in2 = 0,0142 ft2

(41)

Kecepatan laju alir; v = A Q = 3 ₂ ft 0,0142 /detik ft 0,0275 = 1,9366 ft/detik Bilangan Reynold, NRe =   x ID xv = ik lbm/ft.det 0,0469 det / 9366 , 1 1342 , 0 lb/ft 55,8137 3 ik ft ftx x = 309,2861 < 2100 aliran laminer Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f 0,2069

L2 = 1 x 13 x 0,1342 ft = 1,7446 ft

 _ 



 _       gc v 2 2 = 0

(42)



2 1 P P dP V = 0

Wf = F gc g Z   Kerja pompa; Wf = F gc g Z   = 15 ft x ₂ 2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 10,8778 ft lbf/lbm = 25,8778 ft lbf/lbm Daya pompa; P = Q x  x Wf = 0,0275 ft3/detik x 55,8137 lb/ft3 x 25,8778 ft lbf/lbm = 39,7192 lb ft/detik/550 = 0,0722 hp Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P = 0,8 hp 0,0722 = 0,09025 hp = 1/10 hp

12. Tangki Penyimpan Hidrogen (T-04)

Fungsi : Tempat penyimpanan H2 selama 7 hari

Jumlah : 1 buah

Tipe : Tangki berbentuk bola

Bahan : Carbonsteel (Brownell & Young,1959)

Densitas bahan; = 70 kg/m3 = 4,36 lb/ft3 (Perry dkk,1999)

Kebutuhan = 7 hari Faktor keamanan = 20% Volume tangki = ₃ / 70 7 / 24 / 4999 , 8 1 2 , 1 m kg hari x hari jam x jam kg x = 53,2797 m3

(43)

Diambil tinggi silinder; Hs = Dt Volume tangki; Vt = 3 6 1 Dt  53,2797 m3 = Dt Dt 3 4 ) 14 , 3 ( 4 1 2 53,2797 m3 = 0,5233Dt3 Diameter tangki; Dt = 4,6695 m Jari – jari tangki, R =

2 m 4,6695

= 2,33475 m = 91,9193 in Tinggi tangki; Hs = 4,6695 m = 15,3199 ft





144 1  Hs  Dimana Po = Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph = 14,7 Psi +





144 1 15,3199 / 36 , 4 3 _ ft ft lb = 15,1336 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%

Tekanan disain; Pd = 1,2 x 15,1336 Psi = 18,1603 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE R x P   60, Dimana; P = Tekanan disain

ts = tahun x in tahun x x / 01 , 0 10 Psi 18,1603 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in 91,9193 Psi 18,1603 _  = 0,2115 in

Spesifikasi Tangki

(44)

 Bahan konstruksi = Carbonsteel

 Faktor korosi = 0,01 in/tahun

13. Blower (B)

Fungsi : Untuk mengalirkan H2 ke Reaktor Hidrogenasi

Jumlah : 1 buah

Tipe : Blower Sentrifugal

Bahan : Carbonsteel

Kondisi operasi : 303oK1atm Perhitungan:

Laju alir bahan masuk = 18,4999 kg/jam = 0,67975 lb/menit

= 9,2499 kmol/jam

Daya yang diperlukan blower untuk mengalirkan hidrogen :

Hp = (W) (h) / 33.000 E (Perry dkk, 1999) Dimana :

W = laju alir masa gas, lb / menit h = head gas, ft E = efisiensi blower, 80% Dimana : h = 1  k k R.T _      1 2 P P k 1_k - 1 (Perry dkk,1999) k = 1,39 (Perry dkk,1999) R = 1545 ft lbf / lbmolR T1 = 250C = 537 R T2 = 30 0C = 546 R       1 2 P P = _      1 2 T T       1 1 k =   1,39 1 1 537 546        ₌ 2,5676 537 546       ₌_1,1826

(45)

h = 1 39 , 1 39 , 1  (1545) (546)(1,1826)   39 , 1 1 39 , 1  1 = 144874,1356 ft Hp = 0,67975 (144874,1356) = 3,7302 Hp 33000 (0,8) 14. Reaktor Hidrogenasi (R)

Fungsi : Untuk mereaksikan asam oleat dan linoleat dengan gas hidrogen untuk menghasilkan asam stearat.

Jumlah : 1 buah

Tipe : Tangki berbentuk silinder vertikal, bagian bawah dan tutup elipsoidal

Bahan : Carbonsteel (Brownell & Young,1959) Kondisi operasi : 180oC.3atm

Perhitungan:

Densitas campuran;camp = 1033,81 kg/m3 = 64,3936 lb/ft3

Reaksi yang terjadi:

C17H33COOH + H2 C17H35COOH

Oleat (A) (B) Stearat (C) Diketahui

Konversi reaksi, xA = 98%

Waktu tinggal,  = 45 menit = 0,75 jam

Q0 = ₃ / 81 , 1033 / 5939 , 2509 m kg jam kg = 2,4275 m3/jam FAo = 5,3287 kmol/jam (Lampiran A) CAo = jam m jam kmol / 4275 , 2 / 5,3287 3 = 2,1951 kmol/m 3 FBo = 5,3287 kmol/jam (Lampiran A) FAo = FBo = 5,3287 kmol/jam)

Untuk FAo = FBo maka laju reaksi adalah sebagai berikut:

(46)

k = 1 mol/liter.detik (Levenspiel, 1999) = 3600 kmol/m3 jam -rA = 3600 (2,1951 kmol/m3)2 (1-0,98)2 = 6,9386 kmol/m3 jam Waktu tinggal;  = CA0



 XA A A r dX 0 = 2,1951 kmol/m3



98  , 0 0 3_jam kmol/m 9386 , 6 0 98 , 0 = 0,3100 jam = 18,6 menit Volume reaktor, V = FAo A A r x  = 5,3287 kmol/jam jam kmol/m 9386 , 6 98 , 0 3 = 0,7526 m3

Karena selain asam oleat, masih ada lagi komponen lain yang tidak ikut bereaksi sehingga volumenya turut diperhitungkan, yaitu;

Volume = x0,3100 jam kg/m 1033,81 kg/jam 1,9539)) 547,0915 1533,3619 ( 2509,5939 ( 3   = 0,1287 m3

Total volume Reaktor = 0,7526 + 0,1287 = 0,8813 m3 Faktor keamanan = 20%

Volume reaktor = 1,2 x 0,8813 m3 = 1,0576 m3 Diambil tinggi silinder; Hs = Dt

Volume tangki; Vt = Dt2Hs 4 1_ 1,0576 m3 = ₍₃_,₁₄₎ 3 4 1 Dt 1,0576 m3 = 0,785 Dt3 Diameter tangki; Dt = 1,1045 m = 3,6237 ft Jari – jari tangki, R =

2 m 1,1045

= 0,5522 m = 21,7402 in Tinggi tangki; Hs = 3,6237 ft

(47)

Tinggi elipsoidal; He = 2( 4 1

x 1,1045) m = 0,5522 m Tinggi tangki total; HT = 1,1045 m + 0,5522 m = 1,6567 m





144 1  Hs  (McCabe dkk,1993)

Dimana Po = Tekanan awal 3 atm = 44,1 psi

Ph = 14,7 Psi +





144 1 6237 , 3 / 64,3936 3 _ ft ft lb = 45,2733 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%

Tekanan disain; Pd = 1,2 x 45,2733 Psi = 54,3280 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE R x P   60, Dimana; P = Tekanan disain

ts = tahun x in tahun x x / 01 , 0 10 Psi 54,3280 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in 7402 , 21 Psi 54,3280   = 0,1789 in

Tangki ini menggunakan pengaduk untuk mempercepat proses pencampuran, jenis pengaduk yang digunakan adalah propeler, dengan ketentuan;

4 , 4 1 , 5 1 , 3 , 0     E D Da L Da W Dt Da Dimana: Dt = diameter tangki ft Da = diameter pengaduk = 0,3 x 3,6237 ft = 1,0871 ft W = lebar pengaduk = 1/5 x 1,0871 ft = 0,2174 ft L = panjang daun pengaduk = ¼ x 1,0871 ft = 0,2718 ft

(48)

Daya yang dibutuhkan untuk melakukan pengadukan; P = 550 5 3 gc m Da n KT  Dimana; KT = konstanta pengadukkan 6,3 n = kecepatan pengadukan 60 rpm = 1 rps gc = konstanta gravitasi 32,174 lbm ft/lbf detik2

Sehingga daya; P = 550 det / 174 , 32 / 3936 , 64 ) 1,0871 ( ) 1 ( 3 , 6 2 3 5 3 ik lbf ft lbm ft lb ft rps = 0,0348 hp Efesiensi motor 80%; P = 0,8 0,0348 = 0,0435 hp = 1/10 hp

Perancangan jaket pemanas

Desain jaket yang diinginkan sesuai dengan bentuk tangki yang diletakkan disekeliling tangki

Massa steam pemanas yang dibutuhkan; m = 3911,5046 kg/jam

Specifik volume steam; pada T = 200oC = 0,1237 m3/kg (Perry dkk,1999) Waktu tinggal pemanas = ½ menit

Penentutuan volume jaket, Vj

Vj = 3911,5046 kg/jam x 0,1237 m3/kg 60 5 , 0 x = 4,0321 m3 Penentuan R1 Vj = [(R12}- (R2 + tp)2] x Hs R2 R1

(49)

Dimana:

R2 = jari – jari votator; m

Tp = tebal shell ; m Hs = tinggi shell ; m 4,0321 = [( R12}-  (0,5509 + 0,0033)2 x 1,4691 4,0321 = [(R12}- 0,3071] x 1,4691 R12 =   3071 , 0 0491 , 3  = 3,3562 m R1 = 1,832 m

Penentuan tebal jaket, tj

R1 = R2 + tp + tj tj = R1 – (R2 + tP) = 1,832 – (0,5509+ 0,0033) = 1,2778 m Spesifikasi Tangki  Diameter tangki; Dt = 1,1018 m  Tinggi Tangki; HT = 2,02 m  Tebal silinder; ts = ¼ in

 Faktor korosi = 0,01 in/tahun  Diameter pengaduk = 1,0845 ft  Daya motor = 1/10 hp  Tipe pengaduk = propeler  Tebal jaket = 1,2778 m

15. Pompa Reaktor (P-05)

Fungsi :Untuk mengalirkan minyak dari Reaktor ke Tangki

Penampungan

Jumlah : 1 buah

(50)

IDop = 3,9 (0,02404)0,45 (64,3936)0,13

= 1,2521 in

Dipilih pipa 1 ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut:(Kern,1950) Diameter Luar; OD = 1,9 in

A Q = 3 ₂ ft 0,0142 /detik ft 0,02404 = 1,69296 ft/detik Bilangan Reynold, NRe =   x ID xv = ik lbm/ft.det 0,0469 det / 1,69296 1342 , 0 lb/ft 64,3936 3 ik ft ftx x = 311,9386 < 2100 aliran laminer Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f 0,2052

L2 = 1 x 13 x 0,1342 ft = 1,7446 ft

L3 = 2 x 30 x 0,1342 ft = 8,052 ft

Penyempitan mendadak, K = 0,5; L/D = 27

L4 = 1 x 27 x 0,1342 = 3,6234 ft

Pembesaran mendadak,K = 1,0; L/D = 51

(51)

L = 30,2642 ft Faktor kerugian karena kehilangan energi; F

F  = gcD L fv 2 4 2_ = ft x ik lbf ft lbm x ft x 1342 , 0 det . / . 174 , 32 2 2642 , 30 ft/detik) 1,69296 ( 2052 , 0 4 2 2 = 8,2446 lbf/lbm Tinggi pemompaan  Z = 8 ft

 _ 



 _       gc v 2 2 = 0



2 1 P P dP V = 0

Wf = F gc g Z   Kerja pompa; Wf = F gc g Z   = 8 ft x ₂ 2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 8,2446 ft lbf/lbm = 16,2446 ft lbf/lbm Daya pompa; P = Q x  x Wf = 0,02404 ft3/detik x 64,3936 lb/ft3 x 16,2446 ft lbf/lbm = 25,1470 lb ft/detik/550 = 0,0457 hp Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P = 0,8 hp 0,0457 = 0,0571 hp = 1/10 hp

(52)

16. Tangki Penampungan Minyak (T-05)

Fungsi : Tempat penyimpanan minyak sebelum masuk Cooler

Jumlah : 1 buah

Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan tutup tutup elipsoidal

Bahan : Carbonsteel (Brownell & Young,1959) Kondisi operasi : 180oC.1atm

Perhitungan:

Densitas bahan; = 1033,81 kg/m3 = 64,3936 lb/ft3 Kebutuhan = 1 jam Faktor keamanan = 20% Volume tangki = ₃ / 81 , 1033 1 / 0938 , 528 2 2 , 1 m kg jam x jam kg x = 2,9345 m3

Diambil tinggi silinder; Hs 3 4 Dt Volume tangki; Vt = Dt2Hs 4 1_ 2,9345 m3 = Dt Dt 3 4 ) 14 , 3 ( 4 1 2 2,9345 m3 = 1,0467 Dt3 Diameter tangki; Dt = 1,4101 m Jari – jari tangki, R =

2 m 1,4101 = 0,70505 m = 27,7575 in Tinggi tangki; Hs = 3 4 x 1,4101 m = 1,8801 m = 6,1683 ft Tinggi elipsoidal;He = ¼ Dt = ¼ 1,4101 m = 0,3525 m Tinggi tangki HT = 1,8801 + 0,3525 = 2,2326 m





(53)

Ph = 14,7 Psi +





144 1 6,1683 / 3936 , 64 3 _ ft ft lb = 17,0111 Psi Faktor keamanan ; Fk = 20%

Tekanan disain; Pd = 1,2 x 17,0111 Psi = 20,4133 Psi Tebal silinder, ts = nc P SE R x P _  60, Dimana; P = Tekanan disain

ts = tahunx in tahun x x / 01 , 0 10 Psi 20,4133 6 , 0 0,8 x psi 18.750 in ,7575 7 2 Psi 20,4133   = 0,1378 in

Tebal tutup dianggap sama karena terbuat dari bahan yang sama. Spesifikasi Tangki

 Diameter tangki; Dt = 1,4101 m  Tinggi Tangki; HT = 2,2326 m  Tebal silinder; ts = ¼ in

 Faktor korosi = 0,01 in/tahun

17. Pompa Tangki Penampungan (P-06)

Fungsi :Untuk mengalirkan minyak dari Tangki Penampungan

Jumlah : 1 buah

Laju alir bahan masuk; F = 2528,0938 kg/jam = 1,5482 lb/detik Densitas bahan; = 1033,81 kg/m3 = 64,3936 lb/ft3

(54)

Viskositas;  = 69,75 cp = 0,0469 lbm/ft.detik Laju alir volumetrik; Q =

IDop = 3,9 (0,02404)0,45 (64,3936)0,13

= 1,2521 in

Dipilih pipa 1 ½ in schedule 40 dengan data – data sebagai berikut: (Kern,1950) Diameter Luar; OD = 1,9 in

Diameter dalam; ID = 1,610 in = 0,1342 ft Luas penampang; A = 2,04 in2_{= 0,0142 ft}2

Kecepatan laju alir; v =

A Q = 3 ₂ ft 0,0142 /detik ft 0,02404 = 1,69296 ft/detik Bilangan Reynold, NRe =   x ID xv = ik lbm/ft.det 0,0469 det / 1,69296 1342 , 0 lb/ft 64,3936 3 ik ft ftx x = 311,9386 < 2100 aliran laminer Dari grafik 7.1 Sandler 1987 diperoleh f 0,2052

L2 = 1 x 13 x 0,1342 ft = 1,7446 ft

F  = gcD L fv 2 4 2_

(55)

= ft x ik lbf ft lbm x ft x 1342 , 0 det . / . 174 , 32 2 2642 , 30 ft/detik) 69296 , 1 ( 2052 , 0 4 2 2 = 8,2446 lbf/lbm Tinggi pemompaan  Z = 8 ft

 _ 

_

 _       gc v 2 2 = 0



2 1 P P dP V = 0

Wf = F gc g Z   Kerja pompa; Wf = F gc g Z   = 8 ft x ₂ 2 det / 174 , 32 det / 174 , 32 ik lbf ft lbm ik ft + 8,2446 ft lbf/lbm = 16,2446 ft lbf/lbm Daya pompa; P = Q x  x Wf = 0,02404 ft3_{/detik x 64,3936 lb/ft}3 _{x 16,2446 ft lbf/lbm} = 25,1470 lb ft/detik/550 = 0,0467 hp Efesiensi pompa = 80% Daya pompa; P = 0,8 hp 0,0467 = 0,0584 hp = 1/10 hp