Kemurnian butinediol yang dihasilkan = 98,5 % x 315,6566 kg/jam

(1)

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Butinediol dari Gas Asetilen dan larutan formaldehid dilaksanakan untuk kapasitas produksi sebesar 2.500 ton/tahun, dengan ketentuan sebagai berikut:

Kapasitas produksi = 2.500 ton/tahun

Waktu operasi = 330 hari

Basis perhitungan = 1 jam operasi

Kapasitas produksi = jam 24 hari 1 x hari 330 tahun 1 x ton 1 kg 1.000 x tahun 1 ton 2.500 = 315,6566 kg/jam

Bahan Baku dan Berat Molekul Bahan Baku yang digunakan (Wikipedia, 2007; Perry, 1999) :

− Formaldehid (HCHO) = 30 kg/kmol

− Metanol (CH3OH) = 32 kg/kmol

− Air (H2O) = 18 kg/kmol

− Asetilen (C2H2) = 26 kg/kmol

− Butinediol (C4H6O2) = 86 kg/kmol

− Propargil Alkohol (C3H4O) = 56 kg/kmol

− Tembaga Asetilid (Cu2C2) = 151 kg/kmol

Kemurnian butinediol yang dihasilkan = 98,5 % x 315,6566 kg/jam = 310,9217 kg/jam

(2)

Perhitungan neraca massa untuk peralatan yang mengalami perubahan massa:

PERHITUNGAN NERACA MASSA

A.1 Mix Point (MP-101)

Neraca massa total : F2 + F17 = F3

Didalam reaktor rasio mol HCHO: mol C2H2 = 2 :1 (Moore, W.P, 1964)

NHCHO = 8,3514 kmol/jam (Dari perhitungan M-110)

N3C2H2 = ½ x 8,3514 = 4,1757 kmol/jam

F3C2H2=F3 = 4,1757 kmol/jam x 26 kg/kmol = 108,5685 kg/jam

F17 = 9,9384 kg/jam (Dari perhitungan F-310) F2 = F3 - F17 = (108,5685 -9,9384) kg/jam= 98,6301 kg/jam Tabel A.1 Neraca Massa Mix Point

Komponen

BM (Kg/kmol)

Alur Masuk Alur keluar

Alur 2 Alur 17 Alur 3

F (Kg/jam) F (Kg/jam) F (Kg/jam) C2H2 26 98,6301 9,9384 108,5685 Total 108,5685 108,5685 C2H2 C2H2 C2H2 3 2 17

(3)

A.2 Mix Point (MP-102)

Neraca massa total : F6 + F21 = F7

F7 = 10 % x F8 (Moore, W.P, 1964)

F7 = 10% x 626,3570 = 62,6357 kg/jam

F21 = 62,0093 kg/jam (Dari perhitungan CF-320) F6 = F7 - F21 = (62,6357 – 62,0093) kg/jam = 0,6264 kg/jam Tabel A.2 Neraca Massa Mix Point

Komponen BM

Alur Masuk Alur keluar

Alur 6 Alur 21 Alur 7

F (Kg/jam) F (Kg/jam) F (Kg/jam) Cu2C2 151 0,6264 62,0093 62,6357 Total 62,6357 62,6357 Cu2C2 Cu2C2 Cu2C2 21 6 7

(4)

A.3 Mixer (M-110)

Fungsi: Untuk mencampurkan larutan formaldehid dengan katalis tembaga asetilid (Cu2C2). M-110 Cu2C2 Cu2C2 HCHO CH3OH H2O HCHO CH3OH H2O 7 9 10 Tabel A.3 Derajat kebebasan pada mixer (M-110)

Mixer Keterangan Jumlah variabel

Jumlah neraca TTSL

8

4

N7Cu2C2 , N9HCHO , N9CH3OH, N9H2O, N10Cu2C2 ,

N10HCHO , N10CH3OH, N10H2O.

HCHO, CH3OH, H2O, Cu2C2

(5)

Spesifikasi Komposisi Hubungan pembantu Konversi Ratio splitter Ratio laju alir

4

- - -

X7Cu2C2, X9HCHO, X9CH3OH, X9H2O

Basis Jumlah

-

0

Dengan perhitungan alur mundur dengan kapasitas produksi 315,6566 kg/jam, maka bahan baku HCHO (Formaldehid) yang dibutuhkan sebesar 626,3570 kg/jam dengan komposisi HCHO (Formaldehid) 40%, CH3OH (Metanol) 12%, H2O

(Air) 48%. (Wikipedia, 2008). Massa Cu2C2 (Tembaga asetilid) yang digunakan

adalah 10% dari larutan HCHO (Formaldehid). (Moore, W.P, 1964)

Neraca Massa Total: F7 + F9 = F10

F9 = 626,3570 kg/jam F7 = 10% F9 = 10% x 626,3570 = 62,6357 kg/jam F10= F7 + F9 = 62,6357+626,3570 = 688,9927 kg/jam F10HCHO = 40% x 626,3570 = 250,5428 kg/jam F10CH3OH = 12% x 626,3570 = 75,1628 kg/jam F10H2O = 48% x 626,3570 = 300,6514 kg/jam

Tabel A.4 Neraca massa di Mixer (M-110)

Komponen BM

(kg/

Alur Masuk Alur Keluar

(6)

kmol) _N (kmol/ja m) F(kg/ja m) N (kmol/ja m) F(kg/jam ) N (kmol/ja m) F(kg/ja m) HCHO 30 - - 8,3514 250,5428 8,3514 250,5248 CH3OH 32 - - 2,3488 75,1628 2,3488 75,1628 H2O 18 - _- 16,7029 300,6514 16,7029 300,6514 Cu2C2 151 0,4148 62,6357 - - 0,4148 62,6357 Total - 0,4148 62,6357 27,4031 626,3570 27,4031 688,9927 A.4 Reaktor (R-210)

Fungsi: Mereaksikan cairan C2H2 (asetilen) dengan slurry untuk

memproduksi C4H6O2 (butinediol). Komposisi slurry adalah larutan

(7)

R-210 C2H2 HCHO CH3OH H2O Cu2C2 C2H2 HCHO CH3OH H2O Cu2C2 C3H4O C4H6O2

Reaktor yang digunakan adalah jenis Reaktor Tangki Berpengaduk (Hort, eugene v, 1977). Pada P = 5 atm dan T = 1200C, fasa HCHO (Formaldehid), C2H2

(Asetilen), CH3OH (Metanol) dan H2O (Air) adalah cair (liquid)

Tabel A.5 Derajat kebebasan pada reaktor (R-210) Reaktor Keterangan Jumlah variabel Jumlah neraca TTSL Spesifikasi Komposisi Laju Alir Hubungan pembantu Konversi Ratio splitter 12 6 5 - 1 -

N4C2H2 , N12HCHO, N12CH3OH, N12H2O, N12Cu2C2, N13HCHO,

N13CH3OH, N13H2O, N13Cu2C2, N13C2H2, N13C4H6O2, N13C3H4O

HCHO, CH3OH, H2O, Cu2C2, C4H6O2, C3H4O

X4C2H2, X12HCHO, X12CH3OH, X12H2O, X12Cu2C2

XHCHO 4 13 12 P = 5 atm T = 1200C

(8)

Basis Jumlah

-

0

Neraca Massa Total : F4 + F12 = F13 Reaksi:

2HCHO (l) + C2H2 (l) HOH2C―C C―CH2OH (l)

HCHO (l) + C2H2(l) HC C―CH2OH (l)

Konversi formaldehid untuk menghasilkan C4H6O2 (Butinediol) dalam reaktor

adalah sebesar 90%, dan 4% menghasilkan C3H4O (Propargil alkohol). (Speight,

James G, 2002).

Rasio mol HCHO: mol C2H2 = 2:1

Massa HCHO = 250,5428 kg/jam

BM HCHO = 30 kg/kmol

N12HCHO = = = 8,3514 kmol/jam

Konversi:

X HCHO = (N12 HCHO – N13 HCHO) / N12HCHO

0,9 = (8,3514 – N13 HCHO) / 8,3514 N13 HCHO = 0,351 kmol/jam N4C2H2 = 1/2 x N13HCHO = 4,1757 kmol/jam N13C2H2 = N4 C2H2 - (0,5 x (0,9 x N13HCHO)) = 4,1757 – (0,5 x (0,9 x 8,3514) = 0,4176 kmol/jam N13C4H6O2 = 1/2 x (0,9 x N12 HCHO) Cu2C2 Cu2C2

(9)

= 3,7581 kmol/jam Konversi HCHO sebesar 4% menghasilkan C3H4O, maka:

N13C3H4O = 0,04 x N13 HCHO = 0,04 x 0,8351 kmol/jam

= 0,0334 kmol/jam

N13HCHO sisa = N13HCHO – (0,04 x N13HCHO)

= 0,8017 kmol/jam N13C2H2 sisa = N13C2H2– (0,04 x N13HCHO) = 0,3842 kmol/jam 2HCHO + C2H2 C4H6O2 Mula-mula 8,3514 4,1757 Bereaksi 7,5163 3,7581 3,7581 Sisa 0,8351 0,4176 3,7581 HCHO + C2H2 C3H4O Mula-mula 0,8351 0,4176 Bereaksi 0,0334 0,0334 0,0334 Sisa 0,8017 0,3842 0,0334

Tabel A.6 Neraca Massa Reaktor (R-210)

Komponen BM

(kg/kmo l)

Alur 4 Alur 12 Alur 13

N (kmol/ja m) F(kg/ja m) N (kmol/ja m) F(kg/ja m) N (kmol/jam ) F(kg/ja m) C2H2 26 4,1757 108,568 5 - - 0,3842 9,9883 HCHO 30 - - 8,3514 250,524 8 0,8017 24,0521

(10)

CH3OH 32 - - 2,3488 75,1628 2,3488 75,1628 H2O 18 - _- 16,7029 300,651 4 16,7029 300,651 4 Cu2C2 151 - _- 0,4148 62,6357 0,4148 62,6357 C4H6O2 86 - _- - - 3,7581 323,200 2 C3H4O 56 - _- - - 0,0334 1,8707 Total - 4,1757 108,568 5 27,8179 688,992 7 24,4439 797,561 2

A.5 Knock Out Drum (F-310)

Fungsi: Untuk memisahkan gas asetilen dari keluaran reaktor (R-210).

F-310 C2H2 C2H2 HCHO CH3OH H2O C4H6O2 C3H4O Cu2C2 C2H2 HCHO CH3OH H2O C3H4O C4H6O2 CU2C2

Tabel A.7 Derajat kebebasan pada Knock Out Drum (F-310)

Knock out drum Keterangan P = 1 atm T = 500_C T = 400_C P= 1 atm 14 16 15

(11)

Jumlah variabel Jumlah neraca TTSL Spesifikasi Komposisi Hubungan pembantu Laju alir Konversi Ratio laju alir

15

7

1 -

N14C2H2, N14HCHO, N14CH3OH, N14H2O, N14C4H6OH,

N14C3H4O , N14Cu2C2, N16C2H2, N15C2H2, N15HCHO,

N15CH3OH, N15H2O, N15C4H6O2, N15C3H4O, N15Cu2C2.

C2H2, HCOH, CH3OH, H2O, Cu2C2, C4H6O2,

C3H4O

X14C2H2, X14HCHO, X14CH3OH, X14H2O, X14C4H6OH,

X14C3H4O , X14Cu2C2, X16C2H2,

Basis Jumlah

1

0

Neraca Massa Total : F14 = F16+ F15

Efisiensi Knock Out Drum untuk pemisahan gas asetilen 99,5% (Walas, 1988) Alur 14: F13 = F14 Alur 16: F16 = F16C2H2 = 0,995 x F14C2H2 = 0,995 x 9,9883 kg /jam = 9,9384 kg/jam Alur 15 : F15 = F14- F16 = 797,5612– 9,9384 = 787,6228 kg/jam F15C2H2 = F14C2H2 - F16C2H2 = (9,9883 -9,9384) = 0,0499 kg/jam

(12)

F15CH3OH = F13CH3OH = 75,1628 kg/jam

F15H2O = F13H2O = 300,6514 kg/jam

F15Cu2C2 = F13Cu2C2 = 62,6357 kg/jam

F15C4H602 = F13C4H6O2 = 323,2002 kg/jam

F15C3H4O = F13C3H4O = 1,8707 kg/jam

Tabel A.8 Neraca Massa di Knock Out Drum (F-310)

Komponen

BM (kg/kmo

l)

Alur 14 Alur 16 Alur 15

N (kmol/ja m) F (kg/jam) N (kmol/j am) F (kg/ja m) N (kmol/ja m) F(kg/ja m) C2H2 26 0,3842 9,9883 0,3822 9,9384 0,0019 0,0499 HCHO 30 0,8017 24,0521 - - 0,8017 24,0521 CH3OH 32 2,3488 75,1628 - - 2,3488 75,1628 H2O 18 16,7029 300,6514 - - 16,7029 300,651 4 Cu2C2 151 0,4148 62,6357 - - 0,4148 62,6357 C4H6O2 86 3,7581 323,2002 - - 3,7581 323,200 2 C3H4O 56 0,0334 1,8707 - - 0,0334 1,8707 Total - 24,4439 797,5612 0,3822 9,9384 24,0616 787,622 8

(13)

Fungsi: Untuk memisahkan Cu2C2 (Tembaga asetilid) dari larutan, sehingga

Cu2C2 (Tembaga asetilid) dapat digunakan kembali.

CF-320 Cu2C2 HCHO CH3OH H2O C4H6O2 C3H4O C2H2 HCHO CH3OH H2O C4H6O2 C3H4O Cu2C2 C2H2 Cu2C2

T = 400C, t (waktu tinggal) = 2 jam dan kecepatan = 1800 kali kecepatan gravitasi bumi. (Moore, W.P, 1964)

Tabel A.9 Derajat kebebasan pada Disk Centrifuge (CF-320)

Disk Centifuse Keterangan Jumlah variabel Jumlah neraca TTSL Spesifikasi Komposisi 15 7 7

N18C2H2, N18HCHO, N18CH3OH, N18H2O, N18C4H6O2,

N18C3H4O, N18Cu2C2, N20C2H2, N20Cu2C2, N19Cu2C2,

N22HCHO, N22CH3OH, N22H2O, N22C4H6O2, N22C3H4O.

C2H2, HCOH, CH3OH, H2O, Cu2C2, C4H6O2 , C3H4O

X18C2H2, X18HCHO, X18CH3OH, X18H2O, X18C4H6O2,

X18C3H4O, X18Cu2C2,

18

19 22 20

(14)

Hubungan pembantu Efisiensi

Ratio splitter Ratio laju alir

1 - - Basis Jumlah - 0

Neraca Massa Total: F18= F20 + F19 + F22

Tembaga asetilid (Cu2C2) yang bisa direcovery pada alur 19 sebesar 99%,

sedangkan sisanya yang berupa larutan blood C2H2 dan Cu2C2 pada alur 20

akan dialirkan ke unit utilitas pengolahan limbah. (Moore, W.P, 1964) Alur 18 (dapat dilihat dalam tabel A.8)

Alur 19:

F19Cu2C2 = F19 = 0,99 x F18Cu2C2 = 0,99 x 62,6357 = 62,0093 kg/jam

Alur 20:

F20Cu2C2 = F18Cu2C2 - F20Cu2C2 = 62,6357-62,0093 = 0,6264 kg/jam

F20C2H2 = F18C2H2 = 0,0499 kg/jam

F20 = F20Cu2C2+ F20C2H2 = 0,6264 + 0,0499 = 0,6763 kg/jam

Alur 22:

F22HCHO = F18HCHO = 24,0521 kg/jam

F22CH3OH = F18CH3OH = 75,1628 kg/jam

F22H2O = F18H2O = 300,6514 kg/jam

F22C4H6O2 = F18C4H6O2 = 323,2002 kg/jam

F22C3H4O = F18C3H4O = 1,8707 kg/jam

Tabel A.10 Neraca Massa Disk Centrifuge (CF-320)

Alur masuk Alur keluar

Kompon en

BM Alur 18 Alur 20 Alur 19 Alur 22

(15)

C2H2 26 0,0019 0,0499 0,001 9 0,0499 - - - - HCHO 30 0,8017 24,0521 - - - - 0,8017 24,0521 CH3OH 32 2,3488 75,1628 - - - - 2,3488 75,1628 H2O 18 16,7029 300,651 4 - - - - 16,702 9 300,6514 Cu2C2 151 0,4148 62,6357 0,004 1 0,6264 0,410 7 62,009 4 - - C4H6O2 86 3,7581 323,200 2 - - - - 3,7581 323,2002 C3H4O 56 0,0334 1,8707 - - - - 0,0334 1,8707 Total - 24,0616 787,622 8 0,006 0 0,6663 0,410 7 62,009 3 23,645 1 724,9372 A.7 Destilasi (D-330)

Fungsi: Untuk memisahkan C4H6O2 (Butinediol) dari larutan HCHO

(Formaldehid), H2O (Air), CH3OH (Metanol), dan C3H4O (Propargil

(16)

D-330 P-331 P-335 P-106 E-332 E-333 TK-334 33 34 24 25 26 27 28 31 32

Tabel A.11 Derajat kebebasan pada Destilasi (D-330)

Destilasi Keterangan Jumlah variabel Jumlah neraca TTSL Spesifikasi Komposisi Laju Alir Hubungan pembantu 12 5 7 -

N24HCHO, N24CH3OH, N24H2O, N24C4H6O2, N24C3H4O,

N28HCHO, N28CH3OH, N28H2O, N28C3H4O, N33H2O,

N33C4H6O2, N33C3H4O.

HCOH, CH3OH, H2O, C4H6O2, C3H4O

X24HCHO, X24CH3OH, X24H2O, X24C4H6O2, X24C3H4O,

X33C4H6O2, X33C3H4O. HCHO CH3OH H2O C3H4O C4H6O2 HCHO CH3OH H2O C3H4O H2O C3H4O C4H6O2

(17)

Konversi Ratio splitter Ratio laju alir

- - - Basis Jumlah - 0

Neraca Massa Total : F24 = F28 + F33

708,0168 = F28 + F33 ….1)

Komponen masuk ke destilasi yaitu HCHO (Formaldehid), CH3OH (Metanol),dan

H2O (Air), C3H4O (Propargil alkohol) dan C4H6O2 (Butinediol).

Data Alur 24 didapat dari aliran keluaran Disk Centifuge (CF-101) dari alur 33. Alur 24 = Alur 33 (dalam fraksi massa):

F33 = F24 = 724,9372 kg/jam X24 HCHO = F24 HCHO / F24 = 0,0332 X24 CH3OH = F24CH3OH / F24 = 0,1037 X24 H2O = F24 H2O / F24 = 0,4147 X24 C3H4O = F24C3H4O / F24 = 0,0026 X24 C4H6O2 =F24 C4H6O2 / F24 = 0,4458

Data produk komposisi alur 33 yang diinginkan (dalam fraksi massa): X33H2O = 0,014

X33 C3H4O = 0,001

X33 C4H6O2 = 0,985

Data komposisi alur 28 : X28 C4H6O2 = 0,03 (Moore, W.P, 1964)

Neraca massa komponen :

X24 HCHO F24 = X28 HCHO F28+ X33HCHO F33

0,0332 (724,9372) = X28HCHO F28+ 0 …2)

(18)

0,1037 (724,9372) = X28CH3OH F28 + 0 …3)

X24H2O F24 = X28 H2O F28 + X33H2O F33

0,4147 (724,9372) = X28H2O F28 + 0,014 F33 …4)

X24C3H4O F24 = X28 C3H4O F28 + X33 C3H4O F33

0,0026(724,9372) = X28 C3H4O F28 + 0,001F33 …5)

X24 C4H6O2 F24 = X28C4H6O2 F28 + X33 C4H6O2 F33

0,4458 (724,9372) = 0,03 F28+ 0,985 F33

323,2002 = 0,03 F28 + 0,985 F33 ...6)

Eliminasi persamaan 1) dan 6)

323,2002 = 0,03 F28 + 0,985 F33 x1 323,2002 = 0,03 F28 + 0,985 F33 724,9372 = F28 + F33 x 0,03 21,2405 = 0,03F28 + 0,03 F33 Didapat : F33 = 315,6566 kg/jam F28 = 409,3806 kg/jam Untuk alur 23 : F33 H2O = 0,014 (315,6566) = 4,4192 kg/jam F33 C3H4O = 0,001 (315,6566) = 0,3157 kg/jam F33 C4H6O2 = 0,985 (315,6566) = 310,9218 kg/jam Dari persamaan 2: 0,0332 (724,9372) = X28 HCHO F28 = F28 HCHO 24,0521 kg/jam = F28HCHO Dari persamaan 3 : 0,1037 (724,9372) = X28 CH3OH F28 = F28 CH3OH F28CH3OH = 75,1628 kg/jam Dari persamaan 4 : 0,4147 (724,9372) = X28 H2O F28 + 0,014 F33 293,6340 = F28H2O + 0,014 (308,2891) F28 H2O = 296,2322 kg/jam Dari persamaan 5 : 0,0026(724,9372) = X28C3H4O F28 + 0,0010 F33

(19)

1,84084 = F28 C3H4O + 0,0010 (308,2891)

F28 C3H4O = 1,5551 kg/jam

F28 C2H4O6 = F24 C2H4O6 – F33 C2H4O6 = 315,6566 – 310,6566 = 12,2784 kg/jam

Tabel A.12 Neraca massa overall di Destilasi (D-330)

Komp B

M Alur 24 Alur 28 (D) Alur 33(B)

N X (% mol) F N X (% mol) F N X (% mol) F HCHO 30 0,8017 0,033 9 24,0521 0,8017 0,0405 24,052 1 - - - CH3O H 32 2,3488 0,099 3 75,1628 2,3488 0,1188 75,162 8 - - - H2O 18 16,702 9 0,706 4 300,651 4 16,457 3 0,8321 296,23 22 0,2455 0,063 5 4,4192 C3H4O 56 0,0334 0,001 4 1,8707 0,0278 0,0014 1,5551 0,0056 0,001 5 0,3157 C4H6O 2 86 3,7581 0,158 9 323,200 2 0.1428 0,0072 12,278 4 3,6154 0,935 0 310,92 17 Total - 23,645 1 1,000 0 724,937 2 19,778 5 1,0000 409,28 06 3,8665 1,000 0 315,65 66

Tekanan uap komponen, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan Antoine :

ln P = A -

₍

₎

C T

B

(20)

Keterangan : P = tekanan (kPa) A,B,C = konstanta Antoine T = temperatur (K)

Tabel A.13 Konstanta Antoine Komponen

Komponen A B C HCHO 7,4643 1078,3900 254,3770 CH3OH 8,0913 1582,9100 239,0960 H2O 16,5362 3985,44000 -38,9974 C3H4O 8,0311 1838,0500 243,2820 C4H6O2 8,5196 2280,5600 166,4450 (Yaws handbook , 1983)

Menentukan kondisi umpan

Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan suhu umpan masuk sampai syarat Σ Ki,Xif = 1 terpenuhi.

P = 2 atm = 202,650 kPa

Trial : T = 122,38 0C = 395,53 K

Tabel A.14 Titik Didih Umpan Masuk Destilasi

Komponen Xif Pi Ki Ki.Xif αiF

HCHO 0,0339 331,9622 1,6434 0,0557 3,8328 CH3OH 0,0993 269,6215 1,3348 0,1326 3,1130 H2O 0,7064 212,2718 1,0509 0,7423 2,4508 C3H4O (LK) 0,0014 173,0925 0,8569 0,0012 1,9985 C4H6O2 (HK) 0,1589 87,6116 0,4388 0,0681 1,0000 Total 1,0000 - - 1,0000

(21)

Maka, suhu umpan (F) adalah 122,38oC = 395,53 K. Menentukan kondisi operasi atas (kondensor total)

Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan trial dew point sampai syarat Σyid/Ki = 1 terpenuhi.

P = 2 atm = 202,650 kPa

Trial : T = 119,53 0C = 392,68 K Tabel A.15 Dew Point Destilat

Komponen YiD Pi Ki YiD/Ki αiD

HCHO 0,0405 329,5449 1,6314 0,0248 3,8844 CH3OH 0,1188 266,6048 1,3198 0,0900 3,1425 H2O 0,8321 193,9871 0,9603 0,8665 2,2865 C3H4O 0,0014 170,8749 0,8459 0,0017 2,0141 C4H6O2 0,0072 84,8384 0,4200 0,0172 1,0000 Total 1,0000 - - 1,0001=1 -

Maka, suhu destilat (D) adalah 119,53 oC = 392,68 K.

Menentukan kondisi operasi bottom (reboiler)

Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial bubble point sampai syarat Σxi.Ki = 1 terpenuhi.

P = 2 atm = 202,650 kPa

Trial : T = 188,525 0C = 461,675 K Tabel A.16 Boiling Point Produk Bawah

Komponen XiB Pi Ki Ki.XiB αiB

HCHO 0,0000 386,9510 1,9156 0,0000 2,9140

CH3OH 0,0000 341,1929 1,6891 0,0000 2,5694

H2O 0,0635 1220,6874 6,0430 0,3837 9,1925

(22)

C4H6O2 0,9350 132,7913 0,6574 0,6147 1,0000

Total 1 - - 1,0000≈1 -

Maka suhu vapour bottom (Vb) adalah 188,53 oC = 461,68 K.

A.7.1 KONDENSOR (E–333)

P-335 E-333 TK-334 28 24 25 ₂₆ 27

Menghitung laju refluks distilat (R) :

Laju refluks distilat dihitung dengan menggunakan metode Underwood :

∑

₋

=

−

θ

i Fi i

α

.x

α

q

1 ∑

₋

=

+

θ

i Di i Dm

_α

.x

α

1 R

(Geankoplis, 1997)

Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1

∑

− = − Φ α .x α q 1 i iF i _sehingga 0 Φ α .x α i iF i = −

∑

Vd(16) Ld(17) HCHO CH3OH H2O C3H4O C4H6O2 HCHO CH3OH H2O C3H4O C4H6O2

(23)

Untuk mengetahui suhu pada Vb, maka perlu perhitungan trial omega sampai syarat , 0 Φ α .x α i iF i = −

∑

terpenuhi. Trial: Φ = 1,1065

Tabel A.17 Omega Point Destilasi

Komponen XiF αiF

∑

₋

Φ α .x α i iF i HCHO 0,0339 3,8328 0,0477 CH3OH 0,0993 3,1130 0,1541 H2O 0,7064 2,4508 1,2878 C3H4O 0,0014 1,9985 0,0032 C4H6O2 0,1589 1,0000 -1,4924 Total 1,0000 0,0004≈0 Tabel A.18

∑

−Φ α .x α i iD i

Komponen Yid αiD

∑

₋

Φ α .x α i iD i HCHO 0,0405 3,8844 0,0567 CH3OH 0,1188 3,1425 0,1833 H2O 0,8321 2,2865 1,6123 C3H4O 0,0014 2,0141 0,0031 C4H6O2 0,0072 1,0000 -0,0678 Total 1,0000 1,7876

(24)

7876

,

0 R

7876

,

1

1 R

Φ

α

.x

α

1 R

Dm Dm i Di i Dm

=

+

−

=

+

∑

RD = 1,5 RDm (Geankoplis, 1997) RD = 1,5 x 0,7876 RD = 1,1814 Jika : Rd = = D Ld 1,1814 Ld = 1,1814 x 19,7785 = 23,3670 kmol/jam Vd = Ld + D Vd = 23,3670 + 19,7785 = 43,1454 kmol/jam Komposisi :

HCHO : X28HCHO = XVdHCHO = XLd HCHO) = 0,0405

CH3OH : X28CH3OH = XVd CH3OH = XLdCH3OH = 0,1188

H2O : X28H2O = XVd H2O = XLd H2O = 0,8321

C3H4O : X28C3H4O = XVdC3H4O = XLd C3H4O = 0,0014

C4H6O2 : X28C4H6O2 = XVdC4H6O2 = XLdC4H6O2 = 0,0072

Alur 26 (Vd) Total : N26 = N27 + N28 = 43,1454 kmol/jam HCHO : X26HCHO N26 = 0,0405 x 43,1454 = 1,7748 kmol/jam CH3OH : X26CH3OH N26 = 0,1188 x 43,1454 = 5,1238 kmol/jam H2O : X26H2O N26 = 0,8321 x 43,1454 = 35,9006 kmol/jam C3H4O : X26C3H4O N26 = 0,0014 x 43,1454 = 0,0606 kmol/jam C4H6O2 : X26C4H6O2 N26 = 0,0072 x 43,1454 = 0,3114 kmol/jam

(25)

Alur 27 (Ld)

Total : N27 = N26 - N28 = 23,3670 kmol/jam HCHO : X27HCHON27 = 0,0405 x 23,3670 = 0,9472 kmol/jam

CH3OH : X27CH3OH N27 = 0,1188 x 23,3670 = 2,7750 kmol/jam H2O : X27H2O N27 = 0,8321 x 23,3670 = 19,4433 kmol/jam C3H4O : X27C3H4O N 27 = 0,0014 x 23,3670 = 0,0328 kmol/jam C4H6O2 : X27 C4H6O2 N27 = 0,0072 x 23,3670 = 0,1687 kmol/jam

Tabel A.19 Neraca Massa Kondensor (E-333)

Komponen

BM

Alur 26(Vd) Alur 27(Ld) Alur 28 (D) F (kg/jam) N (kmol/jam) F (kg/jam) N (kmol/jam) F (kg/jam) N (kmol/jam) HCHO 30 52,4681 1,7489 28,4160 0,9472 24,0521 0,8017 CH3OH 32 163,9629 5,1238 88,8000 2,7750 75,1628 2,3488 H2O 18 646,2114 35,9006 349,9792 19,4433 296,2322 16,4573 C3H4O 56 3,3923 0,0606 1,8372 0,0328 1,5551 0,0278 C4H6O2 86 26,7846 0,3114 14,5062 0,1687 12,2784 0,1428 Total 892,8192 43,1454 483,5386 23,3670 409,2806 19,7785

(26)

A.7.2 REBOILER (E-332) D-330 P-331 E-332 34 33 24 30 32

Karena umpan merupakan zat cair jenuh (q=1) maka:

Vd = Vb + (1-q)F (McCabe,1997) 43,1454 = Vb Vb = 43,1454 kmol/jam Lb = Vb + B Lb = 43,1454 + 3,8665 Lb = 47,0120 kmol/jam Komposisi :

HCHO : X33HCHO = XVbHCHO = XLb HCHO = 0,0000

CH3OH : X33CH3OH = XVb CH3OH = XLbCH3OH = 0,0000

H2O : X33H2O = XVb H2O = XLb H2O = 0,0635

C3H4O : X33C3H4O = XVbC3H4O = XLb C3H4O = 0,0015

C4H6O2 : X33C4H6O2 = XVbC4H6O2 = XLbC4H6O2 = 0,9350

Alur 21 (Lb)

Total : N32 = N32 + N34 = 47,0120 kmol/jam HCHO : X32HCHO N32 = 0,0000 x 47,0120 = 0,0000 kmol/jam

Vb(22) Lb(21) HCHO CH3OH H2O C3H4O C4H6O2 H2O C3H4O C4H6O2

(27)

CH3OH : X32CH3OH N32 = 0,0000 x 47,0120 = 0,0000 kmol/jam H2O : X32H2O N32 = 0,0635 x 47,0120 = 2,9851 kmol/jam C3H4O : X32C3H4O N32 = 0,0015 x 47,0120 = 0,0685 kmol/jam C4H6O2 : X32C4H6O2 N32 = 0,9350 x 47,0120 = 43,9583 kmol/jam Alur 22 (Vb) Total : N34 = N32 – N33 = 43,1454 kmol/jam

HCHO : X34HCHO N34 = 0,0000 x 43,1454 = 0,0000 kg/jam

CH3OH : X34CH3OH N34 = 0,0000 x 43,1454 = 0,0000 kmol/jam

H2O : X34H2O N34 = 0,0635 x 43,1454 = 2,7396 kmol/jam

C3H4O : X34C3H4O N34 = 0,0015 x 43,1454 = 0,0629 kmol/jam

C4H6O2 : X34C4H6O2 N34 = 0,9350 x 43,1454 = 40,3429 kmol/jam

Tabel A.20 Neraca Massa Reboiler (E-332)

Komponen BM

Alur 32 (Lb) Alur 34 (Vb) Alur 33 (B) F (kg/jam) N (kmol/jam) F (kg/jam) N

(kmol/jam) F (kg/jam) N (kmol/jam) HCHO 30 - - - - CH3OH 32 - - - - H2O 18 53,7318 2,9851 49,3126 2,7396 4,4192 0,2455 C3H4O 56 3,8380 0,0685 3,5223 0,0629 0,3156 0,0056 C4H6O2 86 3780,4152 43,9583 3469,4934 40,3492 310,9218 3,6154 Total 3837,9850 47,0119 3522,3283 43,1417 315,6566 3,8665

(28)

A.8 Prilling Tower (TK-340)

Fungsi : Membentuk partikel-partikel butinediol yang keluar dari Destilasi (D-330) dengan bantuan udara pendingin menjadi butiran butinediol.

TK-350

Tabel A.21 Derajat kebebasan pada Prilling Tower (TK-340)

Prilling Tower Keterangan Jumlah variabel Jumlah neraca TTSL Spesifikasi Komposisi Hubungan pembantu Konversi Ratio splitter Ratio laju alir

6 3 3 - - -

N36H2O, N36C4H6OH, N37C3H4O , N37H2O , N37C4H6OH,

N28C3H4O.

H2O , C4H6O2, C3H4O

X36H2O, X36C4H6OH, X36C3H4O ,

Basis Jumlah - 0 H2O C3H4O C4H6O2 H2O C3H4O C4H6O2 36 37

(29)

Asumsi : Efisiensi pembentukanbutiran terbentuk, artinya semua alur 36 akan membentuk butiran butinediol.

Neraca massa total : F36 = F37

Tabel A.22 Neraca Massa Prilling Tower (TK-340)

Komponen BM

Alur 36 Alur 37

N (Kmol/jam) F (Kg/jam) N(Kmol/jam) F (Kg/jam)

H2O ₁₈ 0,2455 4,4192 0,2455 4,4192

C3H4O ₅₆ 0,0056 0,3157 0,0056 0,3157

C4H6O2 ₈₆ 3,6154 310,9218 3,6154 310,9218

(30)

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Basis Perhitungan : 1 jam operasi Satuan Operasi : kJ/jam

Temperatur Referensi : 250C = 298,15 K Kapasitas : 2.500 Ton/tahun

Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut: Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar.

Q = H =

∫

T Tref dT x Cp x n (Smith,Van Ness, 1996)

Data-data kapasitas panas, panas perubahan fasa dan panas reakdi komponen: Tabel B.1 Kapasitas Panas Gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3+eT4 [ J/mol K ]

Komponen a (101) b (10-2) c (10-4) d (10-8) e (10-12) C2H2 (Asetilen) 1,9400 1,1500 -1,2400 7,2400 -0,116 HCHO (Formaldehid) 3,4400 -2,980 1,5100 -1,2700 0,339 CH3OH (Metanol) 4,0000 -3,830 2,4500 -2,1700 0,559 H2O (Air) 3,4047 -0,965 0,3299 -0,2044 4,341 C3H4O (Propargil Alkohol) 2,0600 0,2080 -1,1800 2,3900 0,190 C4H6O (Butinediol) 2,7900 0,3040 -1,5400 1,4800 0,834

(31)

Tabel B.2 Kapasitas Panas Cairan Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 + [J/mol K] Komponen a (101) b (10-1) c (10-3) d (10-6) C2H2 (Asetilen) 2,0019 7,2300 -3,5700 7,6300 HCHO (Formaldehid) 4,4222 3,9900 -1,5400 3,0300 CH3OH (Metanol) 4,0152 3,1000 -1,0300 1,4600 H2O (Air) 1,8296 4,7211 -1,3388 1,3142 C3H4O (Propargil Alkohol) 9,1190 4,5800 -1,2700 1,7900 C4H6O (Butinediol) 4,0652 1,3400 -3,0600 2,8600

Tabel B.3 Kapasitas Panas Padatan Cps T°K = a + bT + [J/mol K]

Komponen a b

C3H4O (Propargil Alkohol) 4,0000 0,325

C4H6O (Butinediol) 6,0530 0,375

Tabel B.4 Kapasitas Panas udara Cpg T°K = a + bT [J/mol K]

Komponen a b

Udara 3,355 0,575

Tabel B.5 Data Panas Perubahan Fasa Komponen (Reklaitis, 1983) Komponen ∆Hvl pada titik didihnya (J/mol)

C2H2 (Asetilen) 16842,3360

(32)

CH3OH (Metanol) 38283,6774

H2O (Air) 42025,9467

C3H4O (Propargil Alkohol) 42238,0621

C4H6O (Butinediol) 72943,8930

Tabel B.6 Data Panas Reaksi Komponen (Reklaitis, 1983)

Komponen ∆Hof (J/mol) C2H2 (Asetilen) 228,2 HCHO (Formaldehid) -108,6 CH3OH (Metanol) -200,9 C3H4O (Propargil Alkohol) 42,2 C4H6O (Butinediol) -155

Tabel B.7 Sifat fisika bahan baku

Komponen Massa Relatif Titik didih (K) Suhu Kritis (K) Tekanan Kritis (Bar) C2H2 (Asetilen) ₂₆ _189,15 _308,20 _61,39 HCHO (Formaldehid) ₃₀ _254,05 _408,00 _65,86 CH3OH (Metanol) ₃₂ _337,85 _512,58 _80,96 H2O (Air) ₁₈ _373,15 _647,30 _221,09 C3H4O (Propargil Alkohol) ₅₆ _386,75 _580,00 _65,30 C4H6O (Butinediol) ₈₆ _511,15 _695,00 _58,60

(33)

Sumber : Reklaitis, 1983 dan Chemcad Database

Perhitungan Cpl (J/mol.K) dengan menggunakan metode Chueh dan Swanson, dimana kontribusi gugusnya adalah:

Tabel B.8 Estimasi Kapasitas panas solid Tembaga Asetilid

Komponen Ei

= C- 2,18

Cu 26,92

Sumber : Perry, 1991

Nilai Kapasitas Panas padatan : Tembaga Asetilid (Cu2C2)

Cps = 2(2,18) + 2(26,92) = 58,2 J/mol.K

Beberapa persamaan yang digunakan untuk perhitungan neraca panas adalah sebagai berikut:

Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : 3 2 _dT cT bT a Cp = + + +

Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi :

) T (T 4 d ) T (T 3 c ) T (T 2 b ) T (T a CpdT ₂ ₁ ₂2 ₁2 ₂3 ₁3 ₂4 ₁4 T T 2 1 − + − + − + − =

∫

Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah :

∫

=

∫

+ + 2 b 2 1 b 1 T T v T T T T Vl ldT ΔH Cp dT Cp CpdT

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :

∫

− + = 2 1 2 1 T T out T T out r(T) N CpdT N CpdT Δ r dt dQ

Rumus yang dipakai :

∑

= ∆ = n i Ei i pS N C 1

(34)

Perhitungan panas penguapan pada suhu tertentu digunakan persamaan : Hv = A (1 – T/Tc)n

Dimana : Tc = suhu kritis masing-masing komponen (K) Hv = panas penguapan pada T (kJ/kmol)

Hv1 = panas penguapan pada titik didihnya (kJ/kmol)

Td = titik didih masing-masing komponen (K) n = konstanta pemangkatan

Tabel B.9 Panas penguapan

Komponen Tc (K) Hv1 Td (K) A n HCHO (Formaldehid) 408,0000 23180,8063 254,0000 30,9600 0,2970 CH3OH (Metanol) 512,5800 35139,3945 337,8000 52,7232 0,3771 C3H4O (Propargil Alkohol) 480,0000 51515,7717 388,1500 66,4980 0,4112 C4H6O (Butinediol) 501,1500 56596,2256 511,1500 71,8526 0,1792 (Yaws, C. L, 1998)

(35)

B.1 Heater (E-119)

Pada Heater (E-119) asetilen cair yang berasal dari tangki penyimpanan (TK-113) dipanaskan terlebih dahulu sebelum diumpankan kedalam reaktor (R-210) sebagai reaktan dari 30 0C hingga menjadi 120 0C.

Heater (E-119) Asetilen (C2H2) Superheated Steam T=250oC, P=15,35 atm Kondensat T= 200o_{C, P=15,35 atm} 1 atm; 300C 1 atm; 1200C Asetilen (C2H2)

Neraca panas masuk Heater (T= 300C)  Asetilen (C2H2)

∫

30 25CpdT =

∫

303,15 298,15CpldT

∫

30 25CpdT =

∫

[

]

− + − + 303,15 298,15 3 6 2 3 -1 -dT T 7,63.10 T 3,57.10 T 7,23.10 2,0019 =             − + − × − − × + − × − − − ) 15 , 298 15 , 303 ( 4 10 . 63 , 7 ) 15 , 298 15 , 303 ( 3 10 . 57 , 3 ) 15 , 298 15 , 303 ( 2 10 . 23 , 7 ) 15 , 298 15 , 303 ( 0019 , 2 4 4 6 3 3 3 2 2 1 = 611,8291 kJ/kmol Qin = n.Cp.dT = 4,1757 kmol/jam . 611,8291 kJ/kmol = 2554,8219 kJ/jam 3 4

(36)

Neraca panas keluar Heater (T= 1200C)  Asetilen (C2H2)

∫

120 25 CpdT =

∫

393,15 298,15CpldT

∫

120 25 CpdT =

∫

[

]

− + − + 393,15 298,15 3 6 2 3 -1 -dT T 7,63.10 T 3,57.10 T 7,23.10 2,0019 =             − + − × − − × + − × − − − ) 15 , 298 15 , 393 ( 4 10 . 63 , 7 ) 15 , 298 15 , 393 ( 3 10 . 57 , 3 ) 15 , 298 15 , 393 ( 2 10 . 23 , 7 ) 15 , 298 15 , 393 ( 0019 , 2 4 4 6 3 3 3 2 2 1 = 15408,3274 kJ/kmol Qout = n.Cp.dT = 4,1757 Kmol/jam . 15408,3274 kJ/kmol = 64340,7304 kJ/jam

Panas yang dibutuhkan (Qs):

Qs = Qout - Qin

=64340,7304 kJ/jam - 2554,8219 kJ/jam

= 61785,9085 kJ

Dari perhitungan diatas, hasil yang diperoleh dapat ditabulasikan sebagai berikut : Panas Masuk :

Panas masuk alur 3 N CpldT

303,15 298.15 3 senyawa       =

∑

∫

(37)

Tabel B.10 Panas masuk alur 3 Komponen N3 (kmol/jam) 298.15∫ 303,15 cpl dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam) C2H2 4,1757 611,8291 2554,8219 Total 4,1757 611,8291 2554,8219 Panas Keluar :

Panas keluar alur 4 N CpldT

393,15 298.15 4 senyawa       =

∑

_∫

Tabel B.11 Panas keluar alur 4

Komponen N4 (kmol/jam) 298.15∫ 393,15

cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

C2H2 4,1757 15408,3274 64340,7304

Total 4,1757 15408,3274 64340,7304

Superheated steam pada 15,35 atm (1554,9 kPa), 2500C:

H(2500C) = 2921,5 kJ/kg (Smith,Van Ness, 1996)

Saturated steam pada 15,35 atm (1554,9 kPa), 2000C,

Hv(2000C) = 2790,9 kJ/kg (Smith,Van Ness, 1996)

Hl(2000C) = 852,4 kJ/kg (Smith,Van Ness, 1996)

Hvl =[ H(250oC) – Hv(200oC)]-[ Hv(200oC) – Hl(200oC)

Hvl = 2069,1 KJ/Kg Massa steam yang diperlukan:

kJ/kg 2069,1 kJ/jam 61785,9085 Hvl Q m= = = 29,8612 kg/Jam

(38)

B.2 Heater (E-118)

Pada Heater (E-118) Katalis Cu2C2 yang berasal dari tangki penyimpanan

(TK-112) dan campuran formaldehid (formaldehid, metanol dan air) dari tangki penyimpanan (TK-111) dipanaskan terlebih dahulu sebelum diumpankan kedalam reaktor (R-210) sebagai reaktan dari 30 0C hingga menjadi 120 0C.

Heater (E-118) Formaldehid (HCHO) Metanol (CH3OH) Air (H2O) Katalis (Cu2C2) Superheated Steam T=250oC, P=15,35 atm Kondensat T=200oC, P=15,35 atm 1 atm; 300C 1 atm; 1200C Formaldehid (HCHO) Metanol (CH3OH) Air (H2O) Katalis (C2Cu2) \ Panas Masuk :

Panas masuk alur 11 fasa padat N CpsdT 303,15 298.15 11 senyawa       =

∑

_∫

Tabel B.12 Panas masuk alur 11

Komponen N11 (kmol/jam) 298.15∫ 303,15 cps dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam)

Cu2C2 0,4148 291,0000 120,7068

Total 0,4148 291,0000 120,7068

Panas masuk alur 11 fasa cair N CpldT 303,15 298.15 11 senyawa       =

∑

_∫

11 12

(39)

Komponen N11 (kmol/jam) 298.15∫ 303,15 cpl dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam)

HCHO 8,3514 538,3035 _4495,5879

CH3OH 2,3488 400,7148 941,1990

H2O 16,7029 374,7055 6258,6682

Total 27,4031 1313,7238 11695,1618

Panas Keluar :

393,15 298.15 12 senyawa       =

∑

∫

Komponen N12 (kmol/jam) 298.15∫ 393,15 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

Cu2C2 0,4148 5529,0000 2293,4292

HCHO 8,3514 11871,5741 99144,2637

CH3OH 2,3488 8090,2485 19002,3758

H2O 16,7029 7203,4531 120318,4292

Total 27,8197 32694,2757 240758,6249

Qtotal = Qout - Qin = 240758,6249 – (11695,4550+120,7068) = 228942,4630 kJ/jam

(40)

Air Pendingin (280C)

Air Pendingin bekas (550_C)

kJ/kg 2069,1 kJ/jam 0 228942,463 Hvl Q m= = = 110,6483 kg/Jam B.3 Reaktor (R-210)

Fungsi : Mereaksikan gas asetilen dengan slurry (larutan formaldehid dan tembaga asetaldehid) untuk memproduksi butinediol.

R-210 C2H2 HCHO CH3OH H2O Cu2C2 C2H2 HCHO CH3OH H2O Cu2C2 C3H4O C4H6O2

Reaktor yang digunakan adalah reaktor Tangki Berpengaduk (Hort, eugene v, 1977). Pada P = 5 atm dan T = 1200C, fasa HCHO (Formaldehid), C2H2 (Asetilen),

CH3OH (Metanol) dan H2O (Air) adalah cair (liquid)

Panas Masuk : 4 12 13 Air Pendingin (280_C) P = 5 atm T = 1200_C P = 5 atm T = 1200_C P = 5 atm T = 1200C

(41)

Panas masuk alur 4 N CpldT 393,15 298.15 4 senyawa       =

∑

_∫

Komponen N4 (kmol/jam) 298.15∫ 393,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

C2H2 4,1757 15408,3000 64340,7304

Total 4,1757 15408,3000 _64340,7304

393,15 298.15 12 senyawa       =

∑

_∫

Komponen N12 (kmol/jam) 298.15∫ 393,15 cpl dT (kJ/kmol) Q (kJ/jam)

Cu2C2 0,4148 5529,0000 2293,4292

HCHO _8,3514 11871,5741 _99144,2637

CH3OH _2,3488 8090,2485 _19002,3757

H2O _16,7029 7203,4531 _120318,5561

Total 27,8179 32694,2757 _240758,6249

Total panas masuk (Qin) = panas masuk alur 4 + panas masuk alur 12

= 305099,3552 kJ/jam Panas Keluar :

393,15 298.15 13 senyawa       =

∑

∫

(42)

Komponen N13 (kmol/jam) 298.15∫ 393,15

C2H2 0,3842 15408,3274 5919,8794 HCHO 0,8017 11871,5741 9517,4409 CH3OH 2,3488 8090,2485 19002,3758 H2O 16,7029 7203,4531 120318,5561 C3H4O 0,0334 16410,0784 548,0966 C4H6O2 3,7581 24343,9146 91486,8656 Cu2C2 0,4148 5529,0000 2293,4292 Total 24,4439 88856,5961 249086,6436 Panas Reaksi Reaksi 1 : 2HCHO + C2H2 C4H6O2

Panas reaksi pada keadaan standar reaksi 1: ∆Ho

r1,298,15K = [∆HofC4H6O2 – (2 ∆Hof HCHO + ∆Hof C2H2) ]

= [(-155)-(2x(-108,6)+228,2)] = -166 J/mol

Panas reaksi 1 pada 1200C (393,15oK):

∫

+ +∆ + = ∆ 15 , 393 15 , 298 2 6 4 ) ( 0 15 , 298 15 , 298 15 , 393 ) ( 15 , 298 15 , 393 2 2 ) ( ) 120 ( 1 0 Cp dT Cp dT H Cp dT Hr _l_C _H _O K r HCHO l H C l C = [(-15408,3274) + (-11871,5641) + (-166) + 24343,9146] = - 3101,9868 kJ/kmol kmol/jam 7581 , 3 2 (0,9) 3514 , 8 σ X N r₁ = HCHO× HCHO = × =

(43)

Reaksi 2 : HCHO + C2H2 C3H4O

Panas reaksi pada keadaan standar reaksi 2: ∆Ho

r2,298,15K o = [HofC3H4O – ( ∆Hof CH2O + ∆Hof C2H2)]

= [(-42,2)-(-108,6 + 228,2)] = -77,4 kJ/kmol

Panas reaksi 2 pada 1200C (393,15oK):

dT Cp ΔH dT Cp dT Cp ΔHr 393,15 298,15 C3H4O (l) 0 298,15K r 298,15 393,15 HCHO (l) 298,15 393,15 C2H2 (l) C) (120 2 0 =

∫

+

∫

+ +

∫

= [-15408,3274 + (-94621,0457) +(-77,4) + 16410,0784] = -10947,2230 kJ/kmol

Panas reaksi total (∆Hr tot) :

∆Hr tot = (r1x ∆Hr1,120C) + (r2x ∆Hr2,120C)

= (3,7581 x - 3101,9868) + (0,0321 x -10947,2230) = -12008,9824 kJ/jam

Maka, selisih panas adalah :

∫

− + = 2 1 2 1 T T in T T out r tot N CpdT N CpdT ΔH dt dQ 52) (305099,35 36) (249086,64 ) 61 (-14428,08 dt dQ + + = = dt dQ - 68021,6940 kJ/jam kmol/jam 0321 , 0 1 (0,04) kmol 8017 , 0 σ X N r₂ = formal× formal = × =

(44)

Tanda Q negatif, berarti sistem melepas panas sebesar 68021,6940 kJ/jam, Maka untuk menyerap panas ini digunakan air pendingin,

Data air pendingin yang digunakan:

T masuk = 28oC  H = 117,43 KJ/Kg (Geankoplis, 2003) T keluar = 55oC  H = 230,23 KJ/Kg (Geankoplis, 2003) Air pendingin yang diperlukan adalah :

kg/jam 624,4752 kJ/kg 230,23) -(117,43 kJ/jam 68021,6940 -C) (55 H -) C (28 H dQ/dt. m 0 pendingin air 0 pendingin Air = = = B.4 Cooler (E-211)

Pada Cooler (E-211), hasil keluaran reaktor (R-210) didinginkan terlebih dahulu sebelum diumpankan kedalam knock out drum (F-310) untuk memisahkan gas yang terdapat dalam hasil keluaran reakor (R-210) setelah terjadi penurunan tekanan. Cooler (E-221) C2H2 HCHO CH3OH H20 C3H4O C4H6O2 Cu2C2 Air Pendingin 28oC

Air Pendingin bekas 55o_C 1 atm; 1200C 1 atm; 400C C2H2 HCHO CH3OH H20 C3H4O C4H6O2 Cu2C2 Panas Masuk :

393,15 298.15 13 senyawa       =

∑

∫

13 14

(45)

Tabel B.18 Panas masuk alur 13 Komponen N13 (kmol/jam) 298,15∫ 393,15 cpl dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam) C2H2 0,3842 15408,3274 5919,8794 HCHO 0,8017 11871,5741 9517,4409 CH3OH 2,3488 8090,2485 19002,3758 H2O 16,7029 7203,4531 120318,5561 C3H4O 0,0334 16410,0784 548,0966 C4H6O2 3,7581 24343,9146 91486,8656 Cu2C2 0,4148 5529,0000 2293,4292 Total 24,4439 88856,5961 249086,6436 Panas Keluar :

Panas keluar alur 14 N CpgdT

313,15 298.15 14 senyawa       =

∑

∫

Komponen N14 (kmol/jam) 298,15∫ 313,15 cpl dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

HCHO 0,8017 1637,9950 1313,1806 CH3OH 2,3488 1208,8969 2839,4571 H2O 16,7029 1125,7906 18803,9680 C3H4O 0,0334 2461,7694 82,2231 C4H6O2 3,7581 3689,1492 13864,1917 Cu2C2 0,4148 873,0000 362,1204 Total 24,0597 10996,6012 41324,3326

Panas keluar alur 14

: N CpldT Hvl N CpgdT 313,15 TD 14 senyawa TD 298.15 14 senyawa       + +       =

∑

∫

∑

∫

(46)

Tabel B.20 Panas keluar alur 14 Komp N14 (kmol/jam) 298,15∫ TD cpl dT Hvl TD∫ 313,15 cpg dT Qout (kJ/jam) C2H2 0,3842 -10549,5648 16842,3360 4272,5377 4059,1917 Total 0,3842 -10549,5648 16842,3360 4272,5377 4059,1917

Q total = Qout - Qin = ((37265,1409 + 4059,1917) – 249086,6436 ) kJ/jam

= -207762,3110 kJ/jam

Data air pendingin yang digunakan:

kg/jam 1841,8645 kJ/kg 230,23) -(117,43 kJ/jam 0 207762,311 -C) (55 H -) C (28 H Q m 0 pendingin air 0 pendingin Air total = = =

(47)

B.5 Heater (E-323) Heater (E-323) CH2O CH3OH H2O C3H4O C4H6O2 Superheated Steam T=250oC, P=15,35 atm Kondensat T=250oC, P=15,35 atm 2 atm; 400C 2 atm; 122,380C CH2O CH3OH CH2O C3H4O C4H6O2 Panas Masuk :

313,15 298.15 23 senyawa       =

∑

_∫

Komponen N23 (kmol/jam) 298,15∫ 313,15 cpl dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam) HCHO 0,8017 1637,9950 1313,1806 CH3OH 2,3488 1208,8969 2839,4571 H2O 16,7029 1125,7906 18803,9680 C3H4O 0,0334 2461,7694 82,2231 C4H6O2 3,7581 3689,1492 13864,1917 Total 23,6449 10123,6012 36903,0205 Panas Keluar : Panas keluar alur 24

dT Cpl N Hvl dT Cpl N 395,53 TD 24 senyawa TD 298.15 24 senyawa       + +       =

∑

_∫

∑

_∫

23 24

(48)

Tabel B.22 Panas keluar alur 24 Komp N24 (kmol/jam) 298,15∫ TD cpl dT Hvl 298,15∫ 395,53 cpg dT Qout (kJ/jam) HCHO 0,8017 -5249,1468 23824,7707 5489,8790 19293,3137 CH3OH 2,3488 2566,4196 38283,6774 4607,5209 106770,8529 H2O 16,7029 7265,3211 42025,9467 53,9060 824207,5034 C3H4O 0,0334 23771,5722 - - 793,9705 C4H6O2 3,7581 68453,2261 - - 257254,0689 Total 23,6449 96807,3922 104134,3948 10151,3059 1208319,7094

Q total = Qout - Qin = (1208319,7094 – 36903,0205) kJ/jam

= 1171416,6889 kJ/jam

Hl(2000C) = 852,4 kJ/kg (Smith,Van Ness, 1996)

kJ/kg 2069,1 kJ/jam 89 1171416,68 Hvl Q m= total = = 566,1479 kg/jam

(49)

B.6 Unit Destilasi (D-330)

Fungsi: Untuk memisahkan butinediol dengan larutan formaldehid, air, metanol,propagil alkohol berdasarkan perbedaan titik didih.

D-330 P-331 P-335 P-106 E-332 E-333 TK-334 33 22 24 25 26 27 28 31 32

Menghitung panas yang dibawa masing – masing alur:

Tabel B.23 Panas yang dibawa input feed (QF) pada T = 395,53 K

Komponen n (mol) Q (kJ/Jam)

HCHO 0,8017 12225,2150 9800,9549 CH3OH 2,3488 8309,3679 19517,0433 H2O 16,7029 7386,4201 123374,6363 C3H4O 3,7581 16850,0845 63324,3026 C4H6O2 0,0334 24983,3313 834,4433 Total - - 216851,3803 HCHO CH3O H2O C3H4O HCHO CH3O H2O C3H4O C4H6O2 H2O C3H4O C4H6O2

(50)

Tabel B.24 destilat keluar kondensor (QD) pada T = 392,68 K

Komponen n (mol) Q (kJ/jam)

HCHO 0,8017 11653,4125 9342,5408 CH3OH 2,3488 7954,4996 18683,5287 H2O 16,4573 7089,7580 116678,2743 C3H4O 0,0278 16137,3017 448,6170 C4H6O2 0,1428 23947,0431 3419,6377 Total - - 148572,5985

Tabel B.25 Panas refluks keluar kondensor (QLo) pada T = 392,68 K

HCHO 0,9472 11653,4125 11038,1123 CH3OH 2,775 7954,4995 22073,7364 H2O 19,4433 7089,7579 137848,2917 C3H4O 0,0328 16137,3016 529,3035 C4H6O2 0,1687 23947,0431 4039,8662 Total - - 175529,3091

(51)

Tabel B.26 Panas yang dibawa uap masuk kondensor (QV) pada T =

395,53 K

Komponen n (kmol) Hvap (406,061 K) n.Hvap

(kJ/jam) Q (kJ/jam) HCHO 1,7489 10987,7108 19216,4074 20380,6531 CH3OH 5,1238 30208,8019 154783,8596 40757,2650 H2O 35,9006 46062,5000 1653671,3875 254526,5661 C3H4O 0,0606 41517,9269 2515,8652 977,9204 C4H6O2 0,3114 55030,4295 17136,4758 7457,1092 Total - - 2171423,5094

Tabel B.27 Panas hasil bawah (QW) pada T = 461,675 K

HCHO - 23640,9353 - CH3OH - 14885,2175 - H2O 0,2455 12566,7068 3085,1265 C3H4O 0,0056 29845,1858 167,1331 C4H6O2 3,6154 727347,7883 2629653,1940 Total - - 2632905,4536

(52)

B.6.1 Kondensor (E-333)

Neraca Panas di kondensor :

Qinput = Qoutput

QV = QLo + QD + QC

QC = 2171423,5094 – 175529,3101 – 148572,5985

= 1847321,6008 kJ/jam

 Jumlah air pendingin yang dibutuhkan

Sebagai pendingin digunakan air yang masuk pada suhu 28°C dan keluar pada suhu 55°C, maka :

Data air pendingin yang digunakan: T masuk = 280C → H = 117,43 kl/kg T keluar = 550C → H = 230,23 kJ/kg HCHO (g) CH3OH (g) Air (g) C H O ( ) HCHO (l) CH3OH (l) Air (l) 122,38 C alur 25 119,53 C alur 26 Air pendingin 28 C Air pendingin bekas 55 C 25 26

(53)

32

34

33

Kebutuhan air pendingin di kondensor = 16828,4852 kg/jam

B.6.2 Reboiler (E-332) Reboiler (E-332) H2O C3H4O C4H602 H2O C3H4O C4H602 Superheated Steam T=250oC, P=15,35 atm Kondensat T=250oC, P=15,35 atm 2 atm; 122,380C 2 atm; 188,5250C H2O C3H4O C4H602 2 atm; 188,5250C

Neraca panas di reboiler

Qinput = Qoutput

QF + QR = QD + QW + QC

QR = 148572,5985 + 2632905,4536+ 1847321,6008 – 216851,3803

= 4411948,2726 kJ/jam

Jumlah steam yang dibutuhkan

Sebagai pemanas digunakan superheated steam pada suhu 250 0C, λ = 2061, kJ/kmol, maka :

(54)

119,530_C

300_C

Air Pendingin bekas (550_C)

Air Pendingin (280C)

Hvl = 2069,1 KJ/Kg

Massa steam yang diperlukan:

kJ/kg 2069,1 kJ/jam 26 4411948,27 Hvl Q m= total = = 2132,8322 kg/jam

Kebutuhan steam di reboiler = 2132,8322 kg/jam

B.7 Cooler (E-337)

Panas Masuk :

391,15 298.15 29 senyawa       =

∑

∫

Cooler HCHO (l) CH3OH (l) Air (l) C3H4O (l) C4H6O2 (l) HCHO (l) CH3OH (l) Air (l) 29 ₃₀

(55)

Tabel B.28 Panas masuk alur 29 Komponen N29 (kmol/jam) 298,15∫ 391,15 cpl dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam) HCHO 0,8017 11577,0693 9281,3365 CH3OH 2,3488 7906,8958 18571,7169 H2O 16,4573 7049,8258 116021,0980 C3H4O 0,0278 16041,6130 445,9568 C4H6O2 0,1428 23807,7376 3399,7449 Total 19,7784 66383,1416 147719,8532 Panas Keluar :

303,15 298.15 30 senyawa       =

∑

_∫

Komponen N30 (kmol/jam) 298,15∫ 303,15

HCHO 0,8017 538,30350 431,5579 CH3OH 2,3488 400,71482 941,1989 H2O 16,4573 374,70548 6166,6405 C3H4O 0,0278 815,93993 22,6831 C4H6O2 0,1428 1222,8989 174,6300 Total 19,7784 3352,56268 7736,7105

= - 139983,1426 kJ/jam Data air pendingin yang digunakan:

(56)

188,5250_C

540_C

Air Pendingin bekas (550C) Air Pendingin

(280C)

kg/jam 1240,9853 kJ/kg 230,23) -(117,43 kJ/jam 6 139983,142 -C) (55 H -) C (28 H Q m ₀ pendingin air 0 pendingin Air total = = = B.8 Cooler (E-341) Panas Masuk :

461,675 298.15 35 senyawa       =

∑

_∫

Komponen N35 (kmol/jam) 298,15∫ 461,675 cpl dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam) H2O 0,2455 12566,7068 3085,1265 C3H4O 0,0056 29845,1858 167,1330 C4H6O2 3,6154 43397,8394 156900,5485 Total 3,8665 85809,7320 160152,8080 Cooler H2O (l) H2O (l) C3H4O (l) 35 36

(57)

Panas Keluar:

327,15 298.15 36 senyawa       =

∑

∫

Komponen N36 (kmol/jam) 298,15∫

327,15

H2O 0,2455 2180,6865 535,3585

C3H4O 0,0056 4798,4867 26,8715

C4H6O2 3,6154 7186,4411 25981,8592

Total 3,8665 14165,6143 26544,0892

= -133608,7188 kJ/jam Data air pendingin yang digunakan:

T masuk = 28oC  H = 117,43 KJ/Kg (Geankoplis, 2003) T keluar = 55oC  H = 230,23 KJ/Kg (Geankoplis, 2003)

Air pendingin yang diperlukan adalah :

kg/jam 1184,4745 kJ/kg 230,23) -(117,43 kJ/jam 8 133608,718 -C) (55 H -) C (28 H Q m ₀ pendingin air 0 pendingin Air total = = = B.8 Prilling Tower (TK-340)

Fungsi : Membentuk partikel-partikel butimediol yang keluar dari cooler (E-341).

(58)

36 38 37 40 TK-340 30 C 1 atm H2O C3H4O C4H6O2 H2O C3H4O C4H6O2 Udara Udara 30 C 1 atm 34,71 C 1 atm 54 C 1 atm 30 C 1 atm Panas Masuk :

327,15 298.15 36 senyawa       =

∑

∫

Komponen N36 (kmol/jam) 298,15∫ 327,15 cpl dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam)

H2O 0,2455 2180,6865 535,3585

C3H4O 0,0056 4798,4867 26,8715

C4H6O2 3,6154 7186,4411 25981,8592

Total 3,8665 14165,6143 26544,0892

Panas masuk udara

Asumsi suhu udara masuk 30 oC (303,15 K) dan massa udara (F= 1000 kg/jam) BM rata-rata udara = (79% x BM N2) + (21% x BM O2) = (0,79 x 28) + (0,21 x 32)

= 28,84 kg/kmol

Nudara = F/ BM rata-rata udara = 1000 / 28,84 = 34,6741 kmol/jam

Panas masuk udara N CpgdT

298,15 273.15 masuk udara senyawa       =

∑

_∫

(59)

Komponen N38udara masuk (kmol/jam) 298,15∫ 303,15 cpg dT (kJ/kmol) Qin (kJ/jam)

Udara 34,6741 8,8114 x102 30552,8346

Total panas masuk = panas masuk alur 36 + panas masuk udara = 26544,0892 + 30552,8346 kJ/jam

= 57096,9238 kJ/jam Panas Keluar:

303,15 298.15 37 senyawa       =

∑

∫

Komponen N37 (kmol/jam) 298,15∫ 303,15 cps dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

H2O _0,2455 _374,7055 _91,9902

C3H4O _0,0056 _518,1899 _2,9019

C4H6O2 _3,6154 583,4782 _2109,5072

Total _3,8665 _1476,3736 _2204,3993

Perhitungan suhu keluar udara pendingin Panas Keluar

Panas keluar alur 38 N CpsdT 2204,3993kJ/jam 303,15 298,15 38 senyawa =         =

∑

_∫

Panas keluar udara N CpgdT

T 298.15 udara senyawa       =

∑

_∫

Jika diasumsikan Priling Tower bersifat adiabatic maka, panas masuk = panas keluar

(60)

∫

_−Σ      + = 2 1 dT Cpg N T 298.15 udara 15 , 303 15 , 298 T T in out N CpdT CpdT N dt dQ = 0 =

∫

2 1 T T in CpdT N Σ _      +

_∫

∫

CpdT N CpgdT N T 298.15 udara 303,15 298,15 out 57096,9238 kJ/jam =       + N

∫

CpgdT 2645.2852 T 298.15 udara      

∫

CpgdT N T 298.15 udara = 54892,5241 kJ/jam

Dengan cara trial dan error diperoleh suhu udara keluar sebesar 33,9260 0C Hasil perhitungan udara keluar:

Panas keluar udara keluar N CpgdT

307,855 298.15 keluar udara senyawa       =

∑

∫

Tabel B.35 Panas keluar udara Prilling Tower (TK-340)

Komponen Nudara keluar (kmol/jam) 298,15∫ 307,855 cpg dT (kJ/kmol) Qout (kJ/jam)

Udara 34,6741 1583,1003 54892,52416

Tabel B.36 Neraca panas di Prilling tower (TK-340) Komponen Qmasuk (kJ/jam) Qkeluar (kJ/jam)

Umpan 26544,0892 -

Udara masuk 30552,8346 -

Produk - 2152,9660

Udara keluar - 54892,52416

(61)

LAMPIRAN C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

C.1 Tangki Penyimpanan Larutan Formaldehid (TK – 111)

Fungsi : Menyimpan larutan formaldehid untuk kebutuhan 10 hari. Bahan konstruksi : Carbon Steel SA – 285 Grade C

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm = 101,325 kPa Temperatur = 300C = 303,15 0K

Laju alir massa = 626,3570 kg/jam Kebutuhan perancangan = 10 hari

Faktor kelonggaran = 20% Perhitungan:

(62)

Tabel C.1 Data pada Alur 9 Komponen F (kg/jam) Fraksi Berat ρ (kg/m3) ρcampuran (kg/m3) HCHO 250,5428 0,3999 377,0000 150,7935 CH3OH 75,1628 0,1200 787,0000 94,4426 H2O 300,6514 0,4801 995,6800 477,9402 Total 626,3570 1,0000 - 723,1764

Rumus densitas campuran, ρcampuran :

ρcampuran = ∑%berati.ρi (Reid, et all., 1977)

a. Volume tangki Volumen larutan,Vl = ₃ kg/m 723,1764 hari / jam 24 hari 10 jam / kg 626,3570 × × = Vl = 207,8672 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 207,8672 m3 = 249,4352 m3

b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan :

• Tinggi shell : diameter (Hs : D = 5 : 4)

• Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)

- Volume shell tangki ( Vs)

Vs = π 4 1 Di2 H Vs = πD3 16 5

(63)

Vh = 3 D 12 π (Walas,1988) - Volume tangki (V) V = Vs + Vh 249,4352 m3 = πD3 48 19 Di = 5,8547 m Hs = 7,3184 m

c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 5,8547 m

Hh = 5,80547 4 1 D D Hh ×       = ×       = 1,4637 m Ht (Tinggi tangki) = Hs + Hh = 8,7821 m

d. Tebal shell tangki

Tinggi cairan dalam tangki =

3 3 m 249,4352 m 2037,8672 x 7,3184 m = 6,0987 m PHidrostatik = ρ x g x l = 723,1764 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 6,0987 m = 43,2219 kPa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesign = (1,2) (43,2219 + 101,325)= 173,4563 kPa

Joint efficiency (E) = 0,8 (Peters, et.al., 2004)

Allowable stress (S) = 13700 psia = 94459,21 kPa (Peters, et.al., 2004)

Umur alat (n) = 10 tahun

(64)

Tebal shell tangki: in 3,0915 m 0,0785 10x0,0032m kPa) 63 1,2(173,45 kPa)(0,8) 2(94458,2 ) m (5,8547 kPa) (173,4563 n.C 1,2P 2SE PD t = = + − = + − =

Tebal shell standar yang digunakan = 3 1/10 in (Brownel & Young,1959) e. Tebal tutup tangki

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas yang digunakan = 3 1/10 in

C.2 Gudang Penyimpanan Cu2C2 (TK–112)

Fungsi : Tempat penyimpanan tembaga asetilid selama 30 hari Bentuk : Prisma segi empat beraturan

Bahan konstruksi : Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan = 1 atm Cu2C2 = 62,6357 kg/jam

= 62,6357 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari = 45097,7040 kg

Asumsi 1 sak = 25 kg

Jumlah kemasan sak plastik =

kg 25

kg 45097,7040

= 1803,9082 sak = 1804 sak

Cu2C2 dibeli dalam kemasan karung plastik @ 25 kg dengan massa jenis 4620 kg/m3

(65)

Volume kemasan Cu2C2 = (1+10%) x kg/m3 4620 kg 25 = 0,0060 m3 Volume total Cu2C2 = 1803,9082 x 0,0060 = 10,7375 m3

Faktor kelonggaran = 20 % ruang kosong + 20% jalan dalam gudang Volume = (1+20%+20%) × 10,7375 m3

= 15,0326 m3

Tinggi susunan kemasan dirancang 2 meter dan gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) ; tinggi (t)

Volume (V) = p × l × t = l × l × 2 = 2l2 Lebar gudang (l) = 2 2 V = 2 2 15,0326 = 2,7416 m

Faktor kelonggaran tinggi gudang ialah 50% dari tinggi susunan kemasan, maka: Tinggi gudang = (1+0,5%) x 2 m

= 3 meter

C.3 Tangki Penyimpanan Asetilen (TK – 113)

Fungsi : Menyimpan Asetilen untuk kebutuhan 10 hari. Bahan konstruksi : Carbon Steel SA – 285 Grade C

(66)

Kondisi operasi :

Tekanan = 5 atm = 506,6250 kPa Temperatur = 300C = 303,15 0K Laju alir massa = 98,6301 kg/jam

ρAsetilen = 337 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 10 hari Faktor kelonggaran = 20% Perhitungan: a. Volume tangki Volume larutan,Vl = 3 kg/m 337 hari / jam 24 hari 10 jam / kg 98,6301 × × = 70,2410 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 70,2410 m3 = 84,2892 m3

Vs = π 4 1 Di2 H Vs = 3 πD 16 5

- Volume tutup tangki (Vh)

Vh = D3 12

π

(67)

- Volume tangki (V) V = Vs + 2Vh 84,2892 m3 = πD3 48 23 Di = 3,8264 m Hs = 4,7829 m

Hh = 3,8264 4 1 D D Hh ×       = ×       = 0,9566 m Ht (Tinggi tangki) = Hs + 2.Hh = 5,7395 m

Tinggi cairan dalam tangki =

3 3 m 84,2892 m 70,2410 x 4,7829 m = 3,9858 m PHidrostatik = ρ x g x l = 337 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,9858 m = 13,1635 kPa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesign = (1,2) (13,1635 + 506,6250)= 623,7462 kPa

Joint efficiency (E) = 0,8 (Peters, et.al., 2004)

Allowable stress (S) = 150.000 psia = 1034214 kPa (Peters, et.al., 2004)

Umur alat (n) = 10 tahun

Faktor korosi (c) = 0,125 in = 0,0032 (Perry&Green,1999) Tebal shell tangki:

(68)

in 1,6396 m 0,0416 0032 , 0 10 kPa) 62 1,2(623,74 Pa)(0,8) 2(1034214k m) (3,8264 kPa) (623,7462 125 , 0 1,2P 2SE PD t = = × + − = + − =

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas yang digunakan = 1 3/4 in

C.4 Tangki Penyimpanan Bagian Atas Destilasi (TK – 338)

Fungsi : Menyimpan larutan formaldehid, metanol, air, propargil alkohol dan butinediol untuk kebutuhan 10 hari.

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA – 285 Grade C

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm = 101,325 kPa Temperatur = 300C = 303,15 0K

Laju alir massa = 409,9359 kg/jam Kebutuhan perancangan = 10 hari

Faktor kelonggaran = 20% Perhitungan:

(69)

Tabel C.2 Data pada Alur 29 Komponen F (kg/jam) Fraksi Berat ρ (kg/m 3 ) ρcampuran (kg/m3) HCHO 24,0521 0,0587 377,0000 22,1550 CH3OH 75,1628 0,1836 787,0000 144,5295 H2O 296,2322 0,7237 995,6800 720,6608 C3H4O 1,5551 0,0038 945,0000 3,5906 Butinediol 12,2784 0,0121 1200,0000 35,9999 Total 409,2806 1,0000 926,9359 a. Volume tangki Volume larutan,Vl = ₃ kg/m 926,9359 jam/hari 24 hari 10 jam / kg 2806 , 409 × × = 105,9699 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 105,9699 m3 = 127,1639 m3

Vs = π 4 1 Di2 H Vs = πD3 16 5

- Volume tutup tangki (Vh)

Vh = D3 12

π

(Walas,1988)

(70)

V = Vs + Vh 127,1639 m3 = πD3 48 19 Di = 4,6771 m Hs = 5,8463 m

Hh = 4,6771 4 1 D D Hh ×       = ×       = 1,1693 m Ht (Tinggi tangki) = Hs + Hh = 7,0156 m

Tinggi cairan dalam tangki = ₃ 3 m 127,1639 m 105,9699 x 5,8463 m = 4,8719 m PHidrostatik = ρ x g x l = 926,9359 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,8719 m = 44,2566 kPa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesign = (1,2) (44,2566 + 101,325)= 174,6980 kPa

Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959)

Allowable stress (S) = 13700 psia = 94458,21 kPa

(71)

Tebal shell tangki: in 2,7317 m 0,0649 0,0032 x 10 kPa) 980 1,2((174,6 kPa)(0,8) 2(94458,21 m) (4,6771 kPa) (174,6980 n.C 1,2P 2SE PD t = = + − = + − =

Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas yang digunakan = 2 4/5 in.

C.6 Gudang Penyimpanan Butinediol (TK–354)

Fungsi : Tempat penyimpanan butinediol selama 10 hari. Bentuk : Prisma segi empat beraturan

Bahan konstruksi : Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan = 1 atm

Tabel C.3 Data pada Alur 37

Komponen F (kg/jam) Fraksi Berat ρ (kg/m 3 ) ρcampuran (kg/m3) H2O 4,4192 0,0140 995,6800 13,9395 C3H4O 0,3156 0,0010 945,0000 0,9448 C4H6O2 310,9218 0,9850 1200,0000 1182,0002 Total 315,6566 1 1196,8845

(72)