LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Basis perhitungan Satuan berat Kapasitas produksi Waktu operasi : 1 jam operasi : Kilogram (kg) : ton/tahun : 0 hari/tahun Berat Molekul : Cl = 70,914 kg/mol Bahan baku CO CH 4 CO H HCl COCl = 8,010 kg/mol = 16,04 kg/mol = 44,011 kg/mol =,016 kg/mol = 6,465 kg/mol = 98,9 kg/mol : Karbonmonoksida (CO) : Klorin (Cl ) Produk akhir : Fosgen (COCl ) Impuritas produk : COCl 99,69 % Kapasitas produksi = 9.000ton 1tahun CO 0,1 % Cl 0,1 % HCl 0,1 % (Anthony, 1996). 1000kg x 1ton = 116,66 kg/jam 1thn x 0hari x 1hari 4 jam Berdasarkan perhitungan neraca massa alur mundur, dengan kapasitas produksi COCl yang keluar dari KO Drum sebesar 116,66 kg/jam dan COCl solution dengan kapasitas produksi 59,8086 kg/jam, maka diperoleh laju alir keluaran kondensor sebesar 1196,17 kg/jam, dimana laju alir ini juga sama dengan laju alir keluaran reaktor. Dengan konversi Cl 99% pada reaktor, maka diperoleh laju alir Cl masuk ke reaktor sebesar 86,5685 kg/jam. Sehingga diperoleh laju alir CO masuk ke reaktor sebesar,607 kg/jam.

2 Sehingga dari perhitungan mundur berdasarkan kapasitas produksi dan impuritas produk diperoleh data umpan masuk bahan baku, CO dan Cl yaitu : Umpan masuk Cl : F Cl = 86,5685 kg/jam Umpan masuk CO : F 6 CO =,607 kg/jam Peralatan yang mengalami peneracaan massa, yaitu : - Reaktor - KO Drum - Absorber LA.1 Reaktor (R-10) Cl (g) R-10 6 CO (g) CH4 (g) CO (g) H (g) 7 COCl (g) CO (g) Cl (g) CO (g) H (g) HCl (g) CH4 (g) Dari perhitungan alur mundur diperoleh : F Cl F 6 CO τ = 86,5685 kg/jam =,607 kg/jam = 16 detik Reaksi : CO (g) + Cl (g) COCl (g) Konversi Cl = 99% (Anthony, 1996).

3 Neraca masssa reaktor F + F 6 = F 7 86,5685 kg/jam +,607 kg/jam = 1196,17 kg/jam Diketahui fraksi komposisi umpan CO pada alur 6 (Anthony, 1996) : CO = 0,99 CH 4 = 0,001 CO = 0,004 H = 0,005 Komposisi pada alur 6 : F 6 CO =,607 x 0,99 = 9,776 kg/jam F 6 CH4 =,607 x 0,001 = 0,6 kg/jam F 6 CO =,607 x 0,004 = 1,04 kg/jam F 6 H =,607 x 0,005 = 1,660 kg/jam Diketahui fraksi komposisi produk COCl pada alur 7 (Anthony, 1996) : COCl = 0,995 Cl = 0,001 CO = 0,0005 CH 4 = 0,0005 CO = 0,001 H = 0,001 HCl = 0,001 Komposisi pada alur 7 : F 7 COCl = 1196,17 kg/jam x 0,995 = 1190,191 kg/jam F 7 Cl = 1196,17 kg/jam x 0,001 = 1,1961 kg/jam F 7 CO = 1196,17 kg/jam x 0,0005 = 0,5980 kg/jam F 7 CH4 = 1196,17 kg/jam x 0,0005 = 0,5980 kg/jam F 7 CO = 1196,17 kg/jam x 0,001 = 1,1961 kg/jam F 7 H = 1196,17 kg/jam x 0,001 = 1,1961 kg/jam F 7 HCl = 1196,17 kg/jam x 0,001 = 1,1961 kg/jam Total = 1196,17 kg/jam

4 Tabel LA.1 Neraca Massa Reaktor (R-10) Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Alur Alur 6 Alur 7 COCl ,191 CO - 9,776 0,5980 Cl 86,5685-1,1961 CH 4-0,6 0,5980 CO - 1,04 1,1961 H - 1,660 1,1961 HCl - - 1,1961 Total 86,5685, , ,17 Jumlah katalis yang dibutuhkan : Perbandingan katalis 0,5 kg untuk 1000 kg/jam COCl (Anthony, 1996). Maka untuk jumlah COCl sebesar 1190,191 kg/jam diperlukan karbon aktif sebanyak : = 1190,191 0,5 = ,0956 = 0,5950 kg katalis karbon aktif 1000 LA. KO Drum (V-0) Untuk memisahkan COCl fasa gas dan cair, maka dibutuhkan pemisahan menggunakan KO Drum dengan hasil pada alur 9 fasa gas dan alur 10 fasa cair, dengan perhitungan sebagai berikut : 9 COCl (g) Cl (g) CO (g) H (g) CH4 (g) COCl (l) CO (l) Cl (l) CO (l) H (l) HCl (l) CH4 (l) 8 V-0 COCl (l) CO (l) Cl (l) HCl (l) 10 Asumsi efisiensi KO Drum 95%, maka : F 8 = F 9 + F 10

5 F 8 10 F = = eff. kondensor sehingga : F 9 = F 8 F 10 = 1196,17 116,66 = 59,8086 kg/jam 116,66 = 1196,17 kg/jam 0,9500 Diketahui fraksi komposisi hasil produk COCl pada alur 10 (Anthony, 1996) : COCl = 0,9969 Cl = 0,001 CO = 0,001 HCl = 0,001 Komposisi pada alur 10 : F 10 COCl = 116,66 x 0,9969 = 11,8408 kg/jam F 10 Cl = 116,66 x 0,001 = 1,16 kg/jam F 10 CO = F 8 CO = 1,1961 kg/jam F 10 HCl = F 8 HCl = 1,1961 kg/jam Total = 116,66 kg/jam Neraca COCl : F 9 COCl = F 8 COCl F 10 COCl = 1190,191 11,8408 = 57,505 kg/jam Neraca Cl : F 9 Cl = F 8 Cl F 10 Cl = 1,1961 1,16 = 0,0598 kg/jam Komposisi pada alur 9 : F 9 COCl = 57,505 kg/jam F 9 Cl = 0,0598 kg/jam F 9 CO = F 8 CO = 0,5980 kg/jam

6 F 9 H = F 8 H = 1,1961 kg/jam F 9 CH4 = F 8 CH4 = 0,5980 kg/jam Total = 59,8086 kg/jam Tabel LA. Neraca Massa KO Drum (V-0) Input (kg/jam) Output (kg/jam) Komponen Alur 8 Alur 9 Alur 10 COCl 1190,191 57,505 11,8408 CO 0,5980 0, Cl 1,1961 0,0598 1,16 CH 4 0,5980 0, CO 1,1961-1,1961 H 1,1961 1, HCl 1,1961-1,1961 Total 1196,17 59, , ,17 LA. Absorber (V-0) Hasil keluaran KO Drum pada alur 9 diturunkan suhunya menggunakan Cooler. Karena tidak terjadi perubahan massa, maka pada alur 11 hasil keluaran Cooler memiliki laju alir COCl yang sama pada alur 9 sebesar 59,8086 kg/jam. Untuk menghasilkan COCl solution, maka umpan pada alur 11 dikontakkan dengan pelarut C 7 H 8 dengan perhitungan sebagai berikut : C7H8 (l) COCl (g) Cl (g) CO (g) H (g) CH4 (g) Cl (g) CO (g) H (g) CH4 (g) 1 COCl (l) C7H8 (l) 14

7 Konsentrasi COCl pada alur 14 direncanakan 0 % Komposisi alur 14 : W 14 COCl = 0 % W 14 C7H8 = 100 % - 0 % = 80 % Persamaan neraca total : F 11 + F 1 = F 1 + F 14 59,8086 kg/jam + F 1 = F 1 + F 14 Persamaan neraca komponen : Alur 1 : F 11 Cl = F 1 Cl = 0,0598 kg/jam F 11 CO = F 1 CO = 0,5980 kg/jam F 11 H = F 1 H = 1,1961 kg/jam F 11 CH4 = F 1 CH4 = 0,5980 kg/jam Alur 14 : - COCl : F 14 COCl = F 11 COCl = 57,505 kg/jam F 14 COCl F 14 COCl = F 14 x w 14 COCl = F 14 x w 14 COCl F 14 = F 14 F w 14 COCl 14 COCl = = 86,755 kg/jam 57,505 kg/jam 0% - C 7 H 8 : F 1 C7H8 = F 14 C7H8 F 1 C7H8 = F 14. w 14 C7H8 F 1 C7H8 = 86,755 kg/jam x 80 % = 9,400 kg/jam F 1 C7H8 = F 14 C7H8 = 9,400 kg/jam

8 Tabel LA. Neraca Massa Absorber V-0 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Alur 11 Alur 1 Alur 1 Alur 14 COCl 57,505 11, ,505 CO 0,5980-0, Cl 0,0598 1,16 0, CH 4 0,5980-0, CO - 1, H 1,1961-1, HCl - 1, C 7 H 8-116,66-9,400 Total 59, ,8408, ,755 89,106 89,106 LA.4 Absorber Cl (V-40) Karena diperoleh sisa Cl hasil keluaran Absorber V-0 dengan fasa gas, maka gas ini harus di treatment terlebih dahulu sebelum dibuang ke badan air, dimana dalam proses ini di kontakkan dengan campuran antara NaOH dan air pada Absorber V- 40. Perhitungannya adalah sebagai berikut : NaOH (l) HO (l0 17 CO (g) H (g) CH4 (g) 18 1 Cl (g) CO (g) H (g) CH4 (g) Cl (l) HO (l) NaOH (l) 19 Konsentrasi Cl pada alur 19 direncanakan 1 % Komposisi alur 19 : W 19 Cl = 1 % W 19 NaOH = 0 % W 19 HO = 100 % - 1 % - 0 % = 79 %

9 Komposisi alur 17 direncanakan : W 19 NaOH = 0 % W 19 HO = 100 % - 0 % = 80 % Persamaan neraca total : F 1 + F 17 = F 18 + F 19,4519 kg/jam + F 1 = F 1 + F 14 Persamaan neraca komponen : Alur 1 : F 1 CO = F 18 CO = 0,5980 kg/jam F 1 H = F 18 H = 1,1961 kg/jam F 1 CH4 = F 18 CH4 = 0,5980 kg/jam Alur 19 : - Cl : F 19 Cl = F 1 Cl = 0,0598 kg/jam F 19 Cl = F 19 x w 19 Cl F 19 = F 19 F w 19 Cl 19 Cl = = 5,98 kg/jam 0,0598 kg/jam 0,01% - H O & NaOH : F 17 HO = F 19 HO F 19 HO = F 19. w 19 HO F 19 HO = 5,98 kg/jam x 99 % = 5,90 kg/jam F 17 = F 19 HO = 5,90 kg/jam Alur 17 : F 17 F 17 NaOH = 5,90 kg/jam = F 17. w 17 NaOH = 5,90 kg/jam x 0 % = 1,1840 kg/jam

10 F 17 HO = F 17. w 17 HO = 5,90 kg/jam x 80 % = 4,761 kg/jam Tabel LA.4 Neraca Massa Absorber V-40 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Alur 1 Alur 17 Alur 18 Alur 19 Cl 0, ,0598 CO 0,5980-0, H 1,1961-1, CH 4 0,5980-0, NaOH - 1,1840-1,1840 H O - 4,761-4,761 Total,4519 5, ,70 8,70

11

12 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan Satuan operasi Temperatur basis : 1 jam operasi : kj/jam : 5 0 C = 98,15 K Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut : Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar Q = H = T T ref n xcp x dt (Smith, 001) Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas gas adalah sebagai berikut : Cp g 4 ( ) a bt ct dt et Tabel LB.1 Data Kapasitas Panas Gas (J/mol.K) Komponen a b c d e Cl,8546E+01,879E-0 -,16E-05 6,476E-09 0 CO,9006E+01,49E-0-1,8644E-05 4,7989E-08 -,876E-11 CH 4,887E+01-7,66E-0,9098E-04 -,684E-07 8,0067E-11 CO 1,90E+01 7,969E-0-7,706E-05,7457E-08-8,10E-1 H 1,768E+01 6,7005E-0-1,148E-04 1,0588E-07 -,9180E-11 HCl,008E+01-7,6090E-0 1,60E-05-4,6E-09 0 COCl,17E+01,1108E-01 -,4969E-04,8609E-07-9,149E-11 (Reklaitis, 198) Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas cairan adalah sebagai berikut : Cp l ( ) a bt ct dt Tabel LB. Data Kapasitas Panas Cairan (J/mol.K) Komponen a b c d Cl 1,541E+01 7,10E-01 -,976E-0 5,6E-06 CO 1,4967E+01,149 -,470E-0 1,5804E-04 CH 4-5,7070 1,056-1,6656E-0-1,9750E-05 CO 1,1041E+01 1,1595-7,1E-0 1,5501E-05 H 5,8866E+01 -,069E-01-8,041E-0 1,777E-0 HCl 1,77E+01 9,046E-01-5,6449E-0 1,18E-05 COCl 1,584E+01 9,041E-01 -,41E-0 4,6598E-06 (Reklaitis, 198)

13 Tabel LB. Data Panas Laten Komponen BM BP H vl (gr/mol) (K) (J/mol) Cl 70,914 9, CO 8,010 81, , CH 4 16,04 111, ,5 CO 44, , ,9 H,016 0,81 14,6 HCl 6, , , COCl 98,9 80,71 440,8 (Reklaitis, 198) Tabel LB.4 Data Panas Reaksi Pembentukan Komponen Hf (J/mol) Cl 0 CO -110,615 CH 4-74,901 CO -9,768 H 0 HCl -9,6 COCl -108 (Reklaitis, 198) Tabel LB.5 Tekanan uap Antoine (kpa) ln P = A-(B/(t+C)) Komponen A B C Cl 14,17 055,15 -,117 CO 1,87 769,9 1,669 CH 4 1, ,1 -,7 CO 15, ,5 -,1117 H 1,7844, 8,08 HCl 14, ,4-9,6678 COCl 14, ,4-6,164 (Reklaitis, 198) Tabel LB.6 Data steam dan air pendingin yang digunakan T ( o C) λ (kj/kg) Air pendingin ,9484 Saturated steam ,8 (Reklaitis, 198)

14 Peralatan yang mengalami peneracaan energi, yaitu : - Vaporizer Cl - Kondensor - Heater 1 Cl - Cooler 1 COCl Solution - Heater CO - Cooler COCl Produk - Reaktor - Tangki CO LB.1 Vaporizer Cl (V-11) Pada reaktor, Cl yang digunakan adalah fasa gas, sedangkan dalam penyimpanannya Cl disimpan pada fasa cair, sehingga dibutuhkan vaporizer untuk merubah fasa Cl dari fasa cair menjadi fasa gas. Perhitungan steam yang digunakan untuk merubah fasa Cl dari cair menjadi gas adalah sebagai berikut : Saturated steam pada 50 0 C T = -4,7 0 C P = 1 atm T = 50 0 C P = 1 atm 1 Cl (l) V-11 Cl (g) Kondensat pada 80 0 C Panas masuk pada alur 1 : T = 8,4 K (-4,7 o C), P = 1 atm; Panas masuk vaporizer Cl, Q in = Laju alir Cl pada alur 1 adalah : N 1 = 1,1776 kmol/jam Maka panas masuk vaporizer Cl, Q in = N 1 N Senyawa 8,4 98,15 1 N Senyawa Cpl dt 8,4 98,15 Cpl dt 8,4 1 Cp (l) dt N 15,410 0,71T - 0,009T 8,4 1 98,15 98,15 5,6x 10 0,71 15,410(8,4-98,15) (8,4 98,15 ) (1,1776) 6 0,009 5,6x10 4 (8,4 98,15 ) (8,4 98,15 4 Q in = 180,667 kj/jam -6 T 4 4 dt )

15 Panas keluar pada alur : T =,15 K (50 o C), P = 1 atm; Panas keluar vaporizer Cl, Q out = N i BP 98,15 Cp (l) dt Hvl,15 BP Cp (g) dt Untuk Cl : 9,111 (l) dt 15,410 0,71T - 0,009T 9,111 Cp 98,15 98,15 5,6x 10 Cp (l) = -1480,568 J/mol -6 T 4 dt 4 ), (g) dt 8,55 0,06T,16x 10 T 6,47x 10 T,15 Cp 9,111 9,111 0,71 15,410(9,111-98,15) (9,111 98,15 ) 6 0,009 5,6x10 4 (9,111 98,15 ) (9,111 98,15 4 0,06 8,55(, 15-9,111) (,15 9,111 ) 5 9,16x 10 6,47x10 (,15 9,111 ) (,15 4 Cp (g) = 874,568 J/mol Hvl Cl : 0410 J/mol (Reklaitis, 198) 4 0 dt 4 9,111 ) Maka : BP,15 Q out = N i Cp (l) dt Hvl Cp (g) dt 98,15 BP Q out = 1,1776 [-1480,568 J/mol J/mol + 874,568 J/mol] = 655,9656 kj/jam Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in Q = 655,9656 kj/jam (180,667) kj/jam Q = 470,0 kj/jam

16 Steam yang digunakan adalah saturated pada suhu 6,15 K (50 o C) dan keluar sebagai kondensat pada suhu 5,15 K (80 o C). Dari steam tabel (Reklaitis, 198) diperoleh : H (50 o C) = 566,5 kj/kg H (80 o C) = 4,9 kj/kg Kandungan panas steam : H = H (50 o C) - H (80 o C) = 566,5 kj/kg 4,9 kj/kg = 1,6 kj/kg Jumlah steam yang diperlukan: Q m = H m 470,0kJ/jam 1,6 kj/kg 110,7816 kg/jam Tabel LB.7 Neraca Panas Vaporizer Cl (V-11) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan 180,667 - Produk - 655,9656 Steam 470,0 - Total 655, ,9656 LB. Heater 1 Cl (E-114) Saturated steam pada 50 0 C T = 50 0 C P = 1 atm T = 15 0 C P = 1 atm Cl (g) E-114 Cl (g) Kondensat pada 80 0 C Panas masuk Heater 1 Cl (E-114) = Panas keluar Vaporizer V-11 = 655,9656 kj/jam

17 Panas keluar pada alur : T = 408,15 K (15 o C), P = 1 atm; Panas keluar Heater 1 Cl (E-114), Q out = N N Senyawa 408,15 98,15 408,15-5 Cp (g) dt N 8,55 0,06T -,16x 10 T 408,15 98,15 98,15 Cp ( g) dt 6,47x 10 0,06 8,55(408, 15-98,15) (408,15 98,15 ) (1,1776) 5 9,16x10 6,47x10 (408,15 98,15 ) (408,15 4 Q out = 5647,005 kj/jam 4-9 T 4 dt 98,15 4 ) Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in Qin Qout dq/dt = Qout Qin = 655,9656 kj/jam = 5647,005 kj/jam = 5647,005 kj/jam 655,9656 kj/jam = -1875,765 kj/jam Kandungan panas steam : H = H (50 o C) - H (80 o C) = 566,5 kj/kg 4,9 kj/kg = 1,6 kj/kg Jumlah steam yang diperlukan: Q m = H m 1875,765kJ/jam 1,6 kj/kg 95,915kg/jam Tabel LB.8 Neraca Panas Heater 1 Cl (E-114) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan 655, ,9656 Produk ,765 Steam -1875,765 - Total 5647, ,005

18 LB. Heater CO (E-14) Saturated steam pada 50 0 C T = C P = 1 atm T = 15 0 C P = 1 atm 5 6 CO (g) CH 4 (g) CO (g) H (g) E-14 Kondensat pada 80 0 C CO (g) CH 4 (g) CO (g) H (g) Panas masuk pada alur 5 : T = 88,15 K (-185 o C), P = 1 atm; Panas masuk Heater CO (E-14), Q in = Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 5 adalah : N 5 = 11,7557 kmol/jam Maka panas masuk Heater CO (E-14), Q in = N 5 Senyawa N 98,15 88,15 5 Senyawa 98,15 98, ,006 0,004T -1,8644x 10 T N Cp (g) dt N dt ,15 88,15 4,7989x 10 T,876x 10 T 0,004 9,006(98,15-88,15) (98,15 88,15 ) 5 8 1,8644x10 4,7989x10 4 (11,7557) (98,15 88,15 ) (98,15 88, ,876x (98,15 88,15 ) 5 Q in = 6708,1717 kj/jam Cp ( g) 98,15 88,15 dt Cp ( g) dt 4 ) Tabel LB.9 Panas Masuk Heater CO (E-14) N 5 Komponen 88,15 98,15 Cp (g) dt N 5 Cp (g) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) CO 11, , ,1717 CH 4 0, , ,578 CO 0, ,000 10,7667 H 0, , ,745 Total 69518,908

19 Panas keluar pada alur 6 : T = 408,15 K (15 o C), P = 1 atm; Panas keluar Heater CO (E-14), Q out = Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 6 adalah : N 6 = 11,7557 kmol/jam N 6 Senyawa 408,15 98,15 Cp ( g) dt Maka panas keluar Heater CO (E-14), Q out = N 6 Senyawa 408,15 98,15 Cp ( g) dt N 408, ,006 0,004T -1,8644x 10 T Cp (g) dt N dt ,15 4,7989x 10 T,876x 10 T 408, ,15 0,004 9,006(408,15-98,15) (408,15 98,15 ) 5 8 1,8644x10 4,7989x10 (11,7557) (408,15 98,15 ) (408, ,876x (408,15 98,15 ) 5 Q out = 9484,105 kj/jam ,15 ) Tabel LB.10 Panas Keluar Heater CO (E-14) N 6 Komponen 98,15 408,15 Cp (g) dt N 6 Cp (g) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) CO 11, , ,105 CH 4 0, ,75 15,600 CO 0,00 60, ,199 H 0, , ,995 Total 44659,1 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in Qin Qout dq/dt = Qout Qin = 69518,908 kj/jam = 44659,1 kj/jam = 44659,1 kj/jam 69518,908 kj/jam = -4859,6977 kj/jam

20 Kandungan panas steam : H = H (50 o C) - H (80 o C) = 566,5 kj/kg 4,9 kj/kg = 1,6 kj/kg Jumlah steam yang diperlukan : Q m = H m 4859,6977kJ/jam 1,6 kj/kg 11,199 kg/jam Tabel LB.11 Neraca Panas Heater CO (E-14) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan 69518, ,908 Produk ,6977 Steam -4859, Total 44659, ,1 LB.4 Reaktor (R-10) Air pendingin pada 0 0 C T = 15 0 C P = 1 atm Cl (g) T = 15 0 C P = 1 atm 7 T = 15 0 C P = 1 atm 6 CO (g) CH4 (g) CO (g) H (g) R-10 COCl (g) CO (g) Cl (g) CO (g) H (g) HCl (g) CH4 (g) Air pendingin bekas pada 70 0 C Panas masuk pada alur : T = 408,15 K (15 o C), P = 1 atm; dan Panas masuk pada alur 6 : T = 408,15 K (15 o C), P = 1 atm

21 Panas masuk reaktor (R-10), Q in = Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 6 adalah : N 6 = 11,7557 kmol/jam N S 408,15 408,15 Cp ( g ) dt N 6 S 408,15 408,15 Cp ( g ) dt Maka panas masuk reaktor (R-10), Q in = N S 408,15 408,15 Cp ( g ) dt N 6 S 408,15 408,15 Cp ( g ) dt 408,15 408, ,006 0,004T -1,8644x 10 T N Cp (g) dt N dt ,15 408,15 4,7989x 10 T,876x 10 T 0,004 9,006(408,15-408,15) (408,15 408,15 ) 5 8 1,8644x10 4,7989x10 4 (11,7557) (408,15 408,15 ) (408,15 408, ,876x (408,15 408,15 ) 5 Q in = 0 kj/jam N Tabel LB.1 Panas Masuk Reaktor (R-10) N 6 Komponen 408,15 408,15 Cp (g) dt N 408,15 408,15 Cp (g) dt (kmol/jam) (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) Cl 1, CO - 11, CH 4-0, CO - 0, H - 0, Total 0 4 ) Panas keluar pada alur 7 : T = 408,15 K (15 o C), P = 1 atm Panas keluar reaktor (R-10), Q out = Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 7 adalah : N 7 = 0,01 kmol/jam 7 N S Maka panas keluar reaktor (R-10), Q out = 408,15 98,15 7 N S Cp dt 408,15 98,15 Cp dt

22 408,15 408, ,006 0,004T -1,8644x 10 T N Cp (g) dt N dt ,15 98,15 4,7989x 10 T,876x 10 T 0,004 9,006(408,15-98,15) (408,15 98,15 ) 5 8 1,8644 x10 4,7989x10 4 (0,01) (408,15 98,15 ) (408,15 98, ,876x (408,15 98,15 ) 5 Q in = 69,600 kj/jam Reaksi : Tabel LB.1 Panas Keluar Reaktor (R-10) N 7 Komponen 98,15 408,15 Cp (g) dt N 7 408,15 408,15 Cp (g) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) Cl 0,0168 4,81 7,611 CO 0,01 67, ,600 CH 4 0, ,051 8,07 CO 0, , ,567 H 0, , ,0659 HCl 0,08 795, ,6944 COCl 1, , ,051 Total ,8410 CO + Cl COCl Hr ( H 0 f COCl H 0 f CO H = (-108 (-110,6150) - 0) =,6150 J/mol r = 1,018 0 f Cl ) 4 ) ΔHr = r. ΔHr = 1,018.,6150 = 1,46 kj/jam Panas yang dilepaskan : Q = Q out Q in + r.δhr = , ,46 = 17119,04

23 Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 0 0 C dan keluar pada suhu 70 0 C. Air pendingin yang dibutuhkan : Air : H (70 0 C) - H (0 0 C) = [ H (70 0 C) - H (5 0 C) ] [ H (0 0 C) - H (5 0 C) ] 4,15 0,15 = Cp H O( l) dt Cp H O( l) dt 01,15 Jumlah air pendingin yang diperlukan : Q m = H m 17119,04 kj/jam 015,9484kJ/kg 101,46 kg/jam = 015,9484 kj/kg 01,15 Tabel LB.14 Neraca Panas Reaktor (R-10) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan 17119,04 - Produk ,6555 ΔHr - 1,46 Total 17119, ,04 LB.5 Kondensor (E-10) Air pendingin pada 0 0 C T = 15 0 C P = 1 atm T = 40 0 C P = 1 atm 7 8 COCl (g) CO (g) Cl (g) CO (g) H (g) HCl (g) CH4 (g) E-10 Air pendingin bekas pada 70 0 C COCl (l) CO (l) Cl (l) CO (l) H (l) HCl (l) CH4 (l) Panas masuk pada alur 7 : T = 408,15 K (15 o C), P = 1 atm; Panas masuk Kondensor (E-10), Q in = Contoh perhitungan untuk COCl ; Laju alir COCl pada alur 7 adalah : N 7 = 1,018 kmol/jam N 7 Senyawa 98,15 408,15 Cp ( g) dt

24 Maka panas masuk Kondensor (E-10), Q in = N 7 Senyawa 98,15 98, ,170 0,110T -,4969x 10 T N Cp (g) dt N dt ,15 408,15,8609x 10 T 9,149x 10 T 0,110,170(98,15-408,15) (98,15 408,15 ) 4 7,4969x10,8609x10 4 (1,018) (98,15 408,15 ) (98,15 408, ,149x (98,15 408,15 ) 5 Q in = ,867 kj/jam 98,15 408,15 Cp Tabel LB.15 Panas Masuk Kondensor (E-10) N 7 Komponen 408,15 98,15 Cp (g) dt N 7 408,15 98,15 Cp (g) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) Cl 0,0168-4,81-7,611 CO 0,01-58, ,5407 CH 4 0, ,75-4,687 CO 0,071-60, ,515 H 0, ,495-49,5578 HCl 0,08-876,414-94,466 COCl 1, , ,867 Total ,1461 ( g) dt 4 ) Panas keluar pada alur 8 : T = 1,15 K (40 o C), P = 1 atm; Panas keluar Kondensor (E-10), Q out = N 8 senyawa BP 98,15 Cp (l) dt Hvl 1,15 BP Cp (g) dt Contoh perhitungan untuk COCl ; Laju alir COCl pada alur 8 adalah : N 8 = 1,018 kmol/jam Maka untuk COCl : 80,71 (l) dt 1,5840 0,904T - 0,004T 80,71 Cp 98,15 98,15 4,6598x 10-6 T 4 dt

25 Cp (l) = -1785,59 J/mol 1,15-4,170 0,110T,4969x 10 T Cp (g) dt dt ,71,8609x 10 T 9,149x 10 T 1,15 80,71 0,904 1,5840(80,71-98,15) (80,71 98,15 ) 6 0,004 4,6598x (80,71 98,15 ) (80,71 98,15 ) 4 0,06 8,55(, 15-9,111) (,15 9,111 ) 5 9,16x 10 6,47x10 (,15 9,111 ) (,15 4 Cp (g) = 1969,710 J/mol Hvl COCl : 440,8 J/mol (Reklaitis, 198) Maka : BP,15 Q out = N i Cp (l) dt Hvl Cp (g) dt 98,15 BP Q out = 1,018 [-1785,59 J/mol + 440,8 J/mol ,710 J/mol] Komponen = 4586,977 kj/jam N 8 (kmol/jam) Tabel LB.16 Panas Keluar Kondensor (E-10) 98,15 1,15 Cp (l) dt (J/mol) 98,15 1,15 Cp (g) dt (J/mol) Hvl (J/mol) 4 4 9,111 ) Qo (kj/jam) Cl 0, , , ,6 1416,44 59,799 CO 0,059 0,0000 0, , , ,517 CH4 0,105 0,0000 0, , ,146 4,17 CO 0, , ,9000 0, ,0906 0,508 H 1,6481 0,0000 0, , , ,981 HCl 0, , ,000 0, ,681 78,956 COCl, ,59 440, , , ,59 Total 0100,5870 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in Q = 0100,5870 kj/jam ( ,1461) kj/jam Q = 47659,71 kj/jam

26 Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 0 0 C dan keluar pada suhu 70 0 C. Air pendingin yang dibutuhkan : Air : H (70 0 C) - H (0 0 C) = [ H (70 0 C) - H (5 0 C) ] [ H (0 0 C) - H (5 0 C) ] 4,15 = Cp H O( l) dt Cp H O( l) dt 01,15 Jumlah air pendingin yang diperlukan : Q m = H m 47659,71 kj/jam 015,9484kJ/kg 84,0444 kg/jam = 015,9484 kj/kg Air pendingin pada 0 0 C 0,15 01,15 Tabel LB.17 Neraca Panas Kondensor (E-10) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan , ,1461 Produk ,5870 Q 0100, Total 47659, ,71 LB.6 Cooler 1 COCl Solution (E-) T = 40 0 C P = 1 atm T = 0 C P = 1 atm 9 11 COCl (g) Cl (g) CO (g) H (g) CH4 (g) E- Air pendingin bekas pada 70 0 C COCl (g) Cl (g) CO (g) H (g) CH4 (g) Panas masuk pada alur 9 : T = 1,15 K (40 o C), P = 1 atm; Panas masuk Cooler 1 COCl Solution (E-), Q in = Contoh perhitungan untuk COCl ; Laju alir COCl pada alur 9 adalah : N 9 = 0,5797 kmol/jam N 9 Senyawa 98,15 1,15 Cp ( g) dt

27 Maka panas masuk Cooler 1 COCl Solution (E-), Q in = N 9 Senyawa 98,15 1,15 Cp ( g) dt 98,15 98, ,170 0,110T -,4969x 10 T N Cp (g) dt N dt ,15 1,15,8609x 10 T 9,149x 10 T 0,110,170(98,15-1,15) (98,15 1,15 ) 4 7,4969x10,8609x10 4 (0,5797) (98,15 1,15 ) (98,15 1, ,149x (98,15 1,15 ) 5 Q in = -97,4007 kj/jam Tabel LB.18 Panas Masuk Cooler 1 COCl Solution (E-) N 9 Komponen 1,15 98,15 Cp (g) dt N 9 Cp (g) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) Cl 0, ,978-0,477 CO 0,01-455,8465-9,7095 CH 4 0,07-748,4995-7,844 H 0,59-714,501-4,9141 COCl 0, , ,4007 Total -145,4 4 ) Panas keluar pada alur 11 : T = 05,15 K ( o C), P = 1 atm; Panas keluar Cooler 1 COCl Solution (E-), Q out = Contoh perhitungan untuk COCl ; Laju alir COCl pada alur 11 adalah : N 11 = 0,5797 kmol/jam N 11 Senyawa 05,15 98,15 Cp ( g) dt Maka panas keluar Cooler 1 COCl Solution (E-), Q out = N 11 Senyawa 05,15 98,15 Cp ( g) dt N 05, ,170 0,110T -,4969x 10 T Cp (g) dt N dt ,15,8609x 10 T 9,149x 10 T 05, ,15

28 0,110,170(05,15-98,15) (05,15 98,15 ) 4 7,4969x10,8609x10 (0,5797) (05,15 98,15 ) (05, ,149x (05,15 98,15 ) 5 Q out = 448,4907 kj/jam Tabel LB.19 Panas Keluar Cooler 1 COCl Solution (E-) N 9 Komponen 98,15 01,15 Cp (g) dt N 9 Cp (g) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) Cl 0,0008 6,1886 0,0 CO 0,01 1,641 4,589 CH 4 0,07 44,5718 1,8181 H 0,59 0, ,816 COCl 0, , ,4907 Total 661,8741 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in Q = 661,8741 kj/jam (-145,4) kj/jam Q = 097,164 kj/jam 4 98,15 4 ) Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 0 0 C dan keluar pada suhu 70 0 C. Air pendingin yang dibutuhkan : Air : H (70 0 C) - H (0 0 C) = [ H (70 0 C) - H (5 0 C) ] [ H (0 0 C) - H (5 0 C) ] 4,15 0,15 = Cp H O( l) dt Cp H O( l) dt 01,15 Jumlah air pendingin yang diperlukan : Q m = H m 097,164kJ/jam 015,9484kJ/kg 1,5168 kg/jam = 015,9484 kj/kg 01,15

29 Tabel LB.0 Neraca Panas Cooler 1 COCl Solution (E-) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan -145,4-145,4 Produk - 097,164 Air pendingin 097,164 - Total 661, ,8741 LB.7 Cooler COCl Produk (E-4) Air pendingin pada 0 0 C T = 40 0 C P = 1 atm T = 0 C P = 1 atm COCl (l) CO (l) Cl (l) HCl (l) E-5 Air pendingin bekas pada 70 0 C Panas masuk pada alur 10 : T = 1,15 K (40 o C), P = 1 atm; Panas masuk Cooler COCl Produk (E-4), Q in = Contoh perhitungan untuk COCl ; Laju alir COCl pada alur 10 adalah : N 10 = 11,450 kmol/jam N 10 Senyawa 98,15 1,15 Cp ( l) dt Maka panas masuk Cooler COCl Produk (E-4), Q in = N N 10 Senyawa 98, Cp (l) dt N 1,5840 0,904T -,41x 10 T 98, ,15 1,15 98,15 1,15 0,904 1,5840(98,15-1,15) (98,15 1,15 ) (11,450) 6,41x10 4,6598x10 (98,15 1,15 ) (98,15 4 Q in = ,0066 kj/jam Cp ( l) dt 4,6598x T 1, dt )

30 Tabel LB.1 Panas Masuk Cooler COCl Produk (E-4) N 10 Komponen 1,15 98,15 Cp (l) dt N 10 Cp (l) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) Cl 0,0160 -,6617 -,786 CO 0, ,511-50,4968 HCl 0,08-158, ,5706 COCl 11, , ,0066 Total ,816 Panas keluar pada alur 1 : T = 05,15 K ( o C), P = 1 atm; Panas keluar Cooler COCl Produk (E-4), Q out = Contoh perhitungan untuk COCl ; Laju alir COCl pada alur 1 adalah : N 1 = 11,450 kmol/jam Maka panas keluar Cooler COCl Produk (E-5), Q out = N N 1 Senyawa N 05,15 98,15 1 Senyawa 05, Cp (l) dt N 1,5840 0,904T -,41x 10 T 05, ,15 98,15 Cp ( l) 05,15 98,15 0,904 1,5840(05,15-98,15) (05,15 98,15 ) (11,450) 6,41x10 4,6598x10 (05,15 98,15 ) (05,15 4 Q out = 86,579 kj/jam dt Cp ( l) dt 4,6598x T 98, dt ) Tabel LB. Panas Keluar Cooler COCl Produk (E-4) N 16 Komponen 98,15 01,15 Cp (l) dt N 16 Cp (l) dt (kmol/jam) (J/mol) (kj/jam) Cl 0, ,500 1,8480 CO 0, ,810,786 CH 4 0,08 616,4968 0,11 COCl 11,450 76, ,740 Total 86,579 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in Q = 86,579 kj/jam (-18007,816) kj/jam Q = 670,919 kj/jam

31 Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada suhu 0 0 C dan keluar pada suhu 70 0 C. Air pendingin yang dibutuhkan : Air : H (70 0 C) - H (0 0 C) = [ H (70 0 C) - H (5 0 C) ] [ H (0 0 C) - H (5 0 C) ] 4,15 0,15 = Cp H O( l) dt Cp H O( l) dt 01,15 Jumlah air pendingin yang diperlukan : Q m = H m 670,919kJ/jam 015,9484kJ/kg 157,857 kg/jam = 015,9484 kj/kg 01,15 Tabel LB. Neraca Panas Cooler COCl Produk (E-4) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan , ,816 Produk - 670,919 Air pendingin 670,919 - Total 86,579 86,579 LB.8 Tangki CO (F-10) Refrigeran pada C T = C P = atm 4 CO (g) CH4 (g) CO (g) H (g) Refrigeran bekas pada C Panas masuk pada alur 4 : T = 85,15 K (-188 o C), P = 1 atm; Panas masuk Tangki CO (F-10), Q in = Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 4 adalah : N 4 = 11,7557 kmol/jam N 4 Senyawa 85,15 85,15 Cp ( g) dt

32 Maka panas masuk Tangki CO (F-10), Q in = N 4 Senyawa 85,15 85,15 Cp ( g) dt 85,15 85, ,006 0,004T -1,8644x 10 T N Cp (g) dt N dt ,15 85,15 4,7989x 10 T,876x 10 T 0,004 9,006(85, 15-85,15) (85,15 85,15 ) 5 8 1,8644x10 4,7989x10 4 (11,7557) (85,15 85,15 ) (85,15 85, ,876x (85,15 85,15 ) 5 Q in = 0 kj/jam Tabel LB.4 Panas Masuk Tangki CO (F-10) Komponen N 10 (kmol/jam) 1,15 98,15 Cp (l) dt (kj/jam) N 10 Cp (l) dt (kj/jam) CO 11, CH 4 0, CO 0, H 0, Total 0 4 ) Panas keluar pada alur 4 : T = 117,15 K (-156 o C), P = 1 atm; Panas keluar Tangki CO (F-10), Q out = Contoh perhitungan untuk CO; Laju alir CO pada alur 4 adalah : N 4 = 11,7557 kmol/jam N 4 Senyawa 117,15 85,15 Maka panas keluar Tangki CO (F-10), Q out = Cp ( g) dt N 4 Senyawa 117,15 85,15 Cp ( g) dt N 117, ,006 0,004T -1,8644x 10 T Cp (g) dt N dt ,15 4,7989x 10 T,876x 10 T 117, ,15

33 0,004 9,006(117,15-85,15) (117,15 85,15 ) 5 8 1,8644x10 4,7989x10 (11,7557) (117,15 85,15 ) (117, ,876x (117,15 85,15 ) 5 Q out = 87,4904 kj/jam Tabel LB.5 Panas Keluar Tangki CO (F-10) Komponen N 4 85,15 88,15 Cp (g) dt N 4 Cp (g) dt (kj/jam) (kj/jam) CO 11, , ,7750 CH 4 0, ,688,6600 CO 0,00 889,570 6,8640 H 0,849 81,1 677,4179 Total 11787,7170 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in Q = 11787,7170 kj/jam 0 kj/jam Q = 11787,7170 kj/jam 4 85,15 Refrigerant yang digunakan adalah propana yang masuk pada suhu C dan keluar pada suhu C. Refrigerant yang dibutuhkan : 4 ) Refrigerant = H ( C) - H ( C) = 117,15 85,15 Cp 117,15 C H 8 ( l) dt CpCH8 ( l) 85,15 dt Jumlah refrigerant yang diperlukan : Q m = H m 11787,7170kJ/jam 5,554kJ/kg 05,65 kg/jam = 5,554 kj/kg Tabel LB.6 Neraca Panas Tangki CO F-10 (Kebutuhan Refrigerant) Alur masuk (kj/jam) Alur keluar (kj/jam) Umpan 1158, ,4518 Produk - 05,65 Refrigerant 05,65 - Total 11787, ,7170

34

35 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN 1. Tangki Penyimpanan Cl (F-110) Fungsi : Menyimpan Cl untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 0 Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = -4,7C Laju alir massa = 86,5685 kg/jam = 719,5171 kg/m (Ullman, 005). Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Perhitungan: a. Volume tangki 86,5685 kg / jam 0hari4 jam/ hari Volume bahan,v l = = 864,1480 m 719,5171 kg / m Volume tangki, V t = (1 + 0,) x 864,1480 m = 106,9776 m b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (H s : D = 5 : 4) Tinggi head : diameter (H h : D = 1 : 4) - Volume shell tangki ( V s ) 1 V s = D H 4 5 V s = D 16 - Volume tutup tangki (V h )

36 Tinggi head (H h ) = 1 / 4 D V h = D H 4 = /4 D ( 1 / 4 D) - Diameter dan tinggi shell V h = /16 D (Walas,1988) 106,9776 = D H s c. Diameter dan tinggi tutup = V s + V h 5 D D + = 9,586 m = 77,1 in = 5/4 x 9,586 m = 11,98 m Diameter tutup = diameter tangki = 9,586 m Hh 1 H h = D 9, 586 D 4 =,959 m H t (Tinggi tangki) = H s + H h = 14,754 m d. Tebal shell tangki 864,1480 m Tinggi bahan dalam tangki = x 14,754 m = 9,989 m 106,9776 m = x g x l P Hidrostatik P 0 = 719,5171 kg/m x 9,8 m/det x 9,989 m= 70,9 kpa = Tekanan operasi = 1 atm = 100 kpa Faktor kelonggaran = 0 % P design = (1,)(70, ) = 04,4708 kpa Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress (S) = 150 psia = 14651,65 kpa Faktor korosi Tebal shell tangki: 0,4544 in = 0,15 in PD t 0,15 SE 1,P (04,4708 kpa) (77,1in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(04,4708kPa) Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959)

37 e. Tebal tutup tangki PD t 0,15 SE 1,P (04,4708 kpa) (77,1in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(04,4708kPa) 0,4544 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959). Tangki Penyimpanan CO (F-10) Fungsi : Menyimpan CO untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 0 Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan = 15 atm Temperatur = -156C Laju alir massa =,607 kg/jam = 98,519 kg/m (Ullman, 005). Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Perhitungan: a. Volume tangki,607 kg / jam 0hari4 jam/ hari Volume bahan, V l = = 80,6 m 98,519 kg / m Volume tangki, V t = (1 + 0,) x 80,6 m = 96,6671 m b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (H s : D = 5 : 4) Tinggi head : diameter (H h : D = 1 : 4)

38 - Volume shell tangki ( V s ) 1 V s = D H s 4 5 V s = D 16 - Volume tutup tangki (V h ) V h = 16 D - Diameter dan tinggi shell V 96,6671 = D H s c. Diameter dan tinggi tutup = V s + V h 5 D D + = 8,8807 m = 49,649 in = 5/4 x 8,8807 m = 11,1009 m Diameter tutup = diameter tangki = 8,8807 m Hh 1 H h = D 8, 8807 D 4 =,0 m H t (Tinggi tangki) = H s + H h = 15,541 m d. Tebal shell tangki 80,6 m Tinggi bahan dalam tangki = x 11,1009 m = 9,507 m 96,6671 m = x g x l P Hidrostatik (Walas,1988) = 98,519 kg/m x 9,8 m/det x 9,507 m= 7,0150 kpa P 0 = Tekanan operasi = 15 atm = 1500 kpa Faktor kelonggaran = 0 % P design = (1,) (7, ) = 18,4180 kpa Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress (S) = 150 psia = 14651,65 kpa Faktor korosi Tebal shell tangki: = 0,15 in

39 PD t 0,15 SE 1,P (18,4180 kpa) (49,649in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(18,4180kPa),888in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in e. Tebal tutup tangki PD t 0,15 SE 1,P (18,4180 kpa) (49,649in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(18,4180kPa),888in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) (Brownel & Young,1959). Pompa Vaporizer Cl (L-111) Fungsi : memompa Cl dari tangki menuju vaporizer Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : -4,7 ºC dan 1 atm Laju alir massa (F) = 86,56585 kg/jam = 0,588 lbm/s Densitas () = 719,5171 kg/m = 44,9179 lbm/ft (Ullman, 005) Viskositas () = 0,015 cp = 0,00001 lbm/ft.s 0,588 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 44,9179 lbm/ ft = 0,0118 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0118 ft /s ) 0,45 (44,9179 lbm/ft ) 0,1 = 0,8665 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,198, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft

40 Diameter Luar (OD) : 1,15 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,006 ft 0,0118ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,006 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 1,96 ft/s (44,9179lbm/ ft )(1,96 ft / s)(0,0874ft) = 0,00001lbm/ft.s = 91764,77 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 198) 0,000046ft Pada N Re = 91764,77 dan /D = = 0,0005 0,0874 ft Dari Fig..10- Geankoplis,198 diperoleh harga f = 0,004 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,55 1 A v A 1 g c 1, = 0,09 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,96 = 0,1197 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 80 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,004) 80. 1,96 0,0874..,174 = 0,876 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 0,55 1 A1 A v.. g c 1, = 0,09 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : = 1,0617 ft.lbf/lbm

41 P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,198) dimana : v 1 = v P 1 = P = 100 kpa = 088,5547 lb f /ft² Z = 40 ft Maka :,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 40 ft 0 1,0617ft. lbf / lbm W 0 s Ws = -41,0617 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa, = 75 % Ws -41,0617 = -0,75 x Wp Wp = 54,7489 ft.lbf/lbm = - x Wp Daya pompa : P 86,5685 0, = m x Wp = lbm/s 54,7489ft.lbf/lbm x 1 hp 550ft. lbf / s = 0,056 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp 4. Vaporizer Cl (V-11) Fungsi : Menaikkan temperatur Cl serta mengubah fasanya dari cair menjadi gas Jenis : 4 shell and tube exchanger Dipakai : 1 in OD tube 18 BWG, panjang = 1 ft, pass - Fluida panas Laju alir fluida panas = 110,7816 kg/jam = 44,91 lb m /jam Temperatur awal (T 1 ) = 50 C = 66 F Temperatur akhir (T ) = 80 C = 176 F - Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 86,5685 kg/jam = 1990,81 lb m /jam

42 Temperatur awal (t 1 ) = -4,7 C = -0,496 F Temperatur akhir (t ) = 50 C = 1 F Panas yang diserap (Q) = 470,00 kj/jam = 418,7146 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 66 F Temperatur yang lebih tinggi t = -0,496 F t 1 = 540 F T = 176 F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 1 F t = 06,496 F T 1 T = 486 F Selisih t t 1 = 15,496 F t t 1 = -,504 F Δt Δt1 -,504 LMTD Δt 06,496 ln ln Δt T1 T 486 R,1870 t t 15,496 t S T 1 t t , ( 0,496) 0,0 Dari Gambar 19, Kern, 1965 diperoleh F T = 0,875 46,945F Maka t = F T LMTD = 0,875 46,945 = 0,5677 F () T c dan t c T t c c T t 1 1 T t F 0, ,75 F Dalam perancangan ini digunakan vaporizer dengan spesifikasi: - Diameter luar tube (OD) = 1 in - Jenis tube = 18 BWG - Pitch (P T ) = 1 1 / 4 in square pitch - Panjang tube (L) = 1 ft

43 a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, vaporizer untuk fluida panas steam dan fluida dingin heavy organics, diperoleh U D = 6 60, faktor pengotor (R d ) = 0,00 Diambil U D = 0 Btu/jamft F Luas permukaan untuk perpindahan panas, Q 418,7146 Btu/jam A 5,794 U Δt Btu D o 0 0,5677 F o jam.ft. F Luas permukaan luar (a) = 0,618 ft /ft (Tabel 10, Kern, 1965) ft Jumlah tube, A L a 5,794ft 1 ft 0,618ft /ft N t " 8,1899 buah b. Dari Tabel 9, hal 84, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 8 tube dengan ID shell 6 in. c. Koreksi U D A L N 5,18 ft t a 1ft 8 0,618ft/ft " Q 418,7146 Btu/jam Btu 0,71 A Δt 5,18ft 0,5677 F jam.ft. F U D Fluida panas : steam, tube () Flow area tube,a t = 0,69 in (Tabel 10, Kern, 1965) a t ' N t a t (Pers. (7.48), Kern, 1965) 144 n 8 0,69 at 0,0178 ft 144 (4) Kecepatan massa: w G t (Pers. (7.), Kern, 1965) a t 44,91 Gt 1759,868 lb m /jam.ft 0,0178 (5) Bilangan Reynold:

44 Pada t c = 45,75 F = 1,9 cp =,655 lb m /ft jam (Gambar 14, Kern, 1965) Dari tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh : ID = 0,90 in = 0,075 ft ID G t Re t (Pers.(7.), Kern, 1965) 0,901759,868 Re t,655 07,578 (6) Taksir jh dari Gbr. 4 Kern (1965), diperoleh jh = pada Re t = 07,578 (7) Pada t c = 45,75 F c = 1,05 Btu/lb m.f (Gambar, Kern, 1965) k = 0,4 Btu/jam lb m ft.f (Tabel 4, Kern, 1965) c. k 1 1,05,655 0,4 1,1947 (8) h i t jh k ID c. k 1 h i t 0,4, ,559 0,07517 hio hi t t t ID OD hio 0,90 9,559 6,888 1 (9) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1 (Kern, 1965) h h io io hio t t 6,8881 6,888Btu/jam ft Fluida dingin : bahan, shell ( ) Flow area shell o F a D C B ' s s ft (Pers. (7.1), Kern, 1965) 144 PT D s = Diameter dalam shell = 6 in

45 B = Baffle spacing = 5 in P T = Tube pitch = 1 1 / 4 in C = Clearance = P T OD = 1 1 / 4 1 = 0,5 in 6 0,55 as 0,0417ft 1441,5 (4 ) Kecepatan massa w G s (Pers. (7.), Kern, 1965) a s 190,81 Gs 45691,7548lb m /jam.ft 0,0417 (5 ) Bilangan Reynold Pada T c = F = 0,015 cp = 0,00 lb m /ft jam Dari Gambar 8, Kern, untuk 1 in dan 1 1 / 4 square pitch, diperoleh D e = 0,7 in. De = 0,7/1 = 0,06 ft De G s Re s (Pers. (7.), Kern, 1965) Re s 0, , ,991 0,00 (6) Taksir J H dari Gambar 8, Kern, diperoleh J H = 190 pada Re s = 90661,991 (7 ) Pada T c = F c =,14 Btu/lb m F k = 0,00 Btu/jam lb m ft.f 1 1. c k,14 0,00 0,00 0,6659 (8 ) h o s J H k D e c. k 1 h o s 0, , ,740 0,7 (9 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1 (Kern, 1965)

46 h o ho s 674, ,740Btu/jam ft s o F (10) Clean Overall Coefficient, U C h io h o 6, ,740 U C 5,955Btu/jam.ft. F h io h o 6, ,740 (Pers. (6.8), Kern, 1965) (11) Faktor pengotor, R d U C U D 0,71 5,955 R d 0,0068 (Pers. (6.1), Kern, 1965) U U 5,955 0,71 C D R d hitung R d ketentuan, maka spesifikasi pendingin dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : sisi tube (1) Untuk Re t = 07,578 () f = 0,0016 ft /in (Gambar 6, Kern, 1965) s = 0,98 (Tabel 6, Kern, 1965) t = 1 ΔP t ΔP t f G t L n (Pers. (7.5), Kern, 1965) 5,10 10 ID s φ t (0,0016) (1759,867) (1) () = 0,0018 psi (5,10 10 ) (0,07517) (0,98) (1) V () Dari Gambar 7, Kern, 1965 diperoleh = 0,001 g' ΔP r 4n V. s g' (4).().0,001 0,98 0,008psi P T = P t + P r = 0,0018 psi + 0,008 psi = 0,01 psi P t yang diperbolehkan = psi

47 Fluida dingin : sisi shell (1) Untuk Re s = 90661,991 () () f = 0,001 ft /in (Gambar 9, Kern, 1965) s =1 s = 0,99 N 11x L B 1 N 11x = 8,8 (Pers. (7.4), Kern, 1965) 5 D s = 8,8/6 = 0,08 ft f. G. D.(N 1) P s s (Pers. (7.44), Kern, 1965) s 5, D.s. e s 0,001 (45691,7546) (0,08) (8,8) P = 0,006 psi s 5, (0,06) (0,99) (1) P s yang diperbolehkan = 10 psi 5. Blower Cl (G-11) Fungsi Jenis Bahan konstruksi Jumlah : Memompa gas Cl dari vaporizer menuju Heater : Blower sentrifugal : Commercial Steel : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan Temperatur Laju alir = 100 kpa = 50 o C =,15 K = 0,866 kmol/jam Laju alir volum gas Q = 0,866kmol/jam x 8,14m kpa/kmol.k x,15k 100kPa =,01 m /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,

48 144 efisiensi Q P (Perry, 1999) 000 Efisiensi blower, = 75 Sehingga, 144 0,75,01 P = 0,0759 Hp 000 Maka dipilih blower dengan daya 0,5 Hp. 6. Heater 1 Cl (E-114) Fungsi Jenis : Menaikkan temperatur Cl sebelum diumpankan ke reaktor : DPHE Dipakai : pipa x 1 1 in IPS, 1 ft hairpin 4 Jumlah Fluida panas : 1 unit Laju alir fluida masuk = 95,915 kg/jam = 10,04 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 50 C = 66 F Temperatur akhir (T ) = 80 C = 176 F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 86,5685 kg/jam = 190,856 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) = 50 C = 1 F Temperatur akhir (t ) = 15 C = 75 F Panas yang diserap (Q) = 1875,7650 kj/jam = 01766,5014 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 66F Temperatur yang lebih tinggi t = 75F t 1 = 87F T = 176F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 1F t = 54F T 1 T = 486F Selisih t t 1 = 15F t t 1 = -F t t1 LMTD t ln t 1 () T c dan t c - 54 ln ,085F

49 T t c c T1 T t 1 t Fluida panas : anulus, steam () flow area D D 1 a a F ,5 F,067 0,17ft (Tabel 11, kern) 1 1,66 0,18ft 1 D D 0,17 0,18 4 Equivalen diam (4) kecepatan massa G G a a W a a 1 10,04 0, ,008ft D D 0,17 0,18 D 1 1 lbm 54,767 jam.ft 0,18 0,0761 (5) Pada T c = F, μ = 0,01 cp (Gbr. 15, kern) μ = 0,01 cp = 0,01 x,4 = 0,055 lbm/ft.jam Re Re a a D a G a 0, , ,19 0,055 (6) J H = 100 (Gbr.4, kern) (7) Pada T c = F, c = 0,1 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,056 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0,1. 0,055 0,056 0,4849 (8) h o 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15b), kern) H De W

50 0, , , ,8485Btu/(jam)(ft )( F) Fluida dingin : inner pipe, Cl 1,8 ( ) D 0,115ft (Tabel 11, kern) 1 a p D 4 (4 ) kecepatan massa G G p p W a p 0,0104ft 190, ,76 0,0104 lbm jam.ft (5 ) Pada t c = 198,5 0 F, μ = 0,0165 cp (Gbr. 15, kern) μ = 0,0165 cp = 0,0165 x,4 = 0,099 lbm/ft.jam Re Re p p D p G p 0, , ,4 0,099 (6 ) J H = 140 (Gbr.4, kern) (7 ) Pada T c = 198,5 0 F, c = 0,115 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,066 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0,115. 0,099 0,066 0,5568 (8 ) h i 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15a), kern) H De W 0, , ,115 18,009 Btu/(jam)(ft )( 0 F) ID 1,8 0 (9 ) h io h i 18,009 14,9895 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD 1,66 (10) clean averall coefficient, Uc

51 U C h h io io h h o o 14,9895 5, ,5699Btu/(jam)(ft )( F) 14,9895 5,8485 (11) U D R d ketentuan = 0,00 1 U U D D 1 U C RD 1 0,00 10, ,511btu/jam ft F (1) luas permukaan yang diperlukan Q = U D x A x Δ t Q A U t D Panjang yang diperlukan 01766, ,8ft 10, , ,8 65,0168ft 0,45 Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 1 ft. (1) luas sebenarnya = 1 x 1 x x 0,45 = 15,800 ft Pressure drop Fluida panas : anulus, steam (1) D e = (D D 1 ) = (0,17-0,18) = 0,09 ft De' G 0,09 54,767 Re a a 1618,806 0,055 F 0,64 0,005 0,0080 0,4 1618,806 (pers.(.47b),kern) s = 1, ρ = 1 x 6,5 = 6,5 4 fga L 4 0,0064x54, () ΔF a 0,059ft 8 g D ,5 0,09 G a e 54,767 () V 0,110Fps ,5 F i ΔP a V 0, ', g 0,004ft (0,059 0,004) 6,5 0,044 psi 144

52 P a yang diperbolehkan = psi Fluida dingin : inner pipe, Cl (1 ) Re p = 58161,4 F 0,64 0,005 0,0045 0, ,4 (pers.(.47b),kern) s = 0,98, ρ = 15 4 fgp L 4 0,0045x 1886,76 40 ( ) ΔF p 0,001ft 8 g D ,115 0,00115 ( ) ΔP p 0,0101psi 144 P p yang diperbolehkan = 10 psi 7. Ekspander CO (G-1) Fungsi : Menurunkan tekanan CO dari tangki penyimpanan sebelum diumpankan ke heater Jenis : Ekspander centrifugal Jumlah : 1 unit Data: Laju alir massa =,607 kg/jam campuran = 98,519 kg/m = 18,66 lbm/ft,607 kg / jam Laju alir volumetrik (Q) = 1,1141 m / jam 98,519 kg / m = 0,657 ft /mnt = 0,010 ft /detik Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De =,9 (Q) 0,45 ( ) 0,1 =,9 (0,010 ft /detik) 0,45 (18,66 lbm/ft ) 0,1 = 0,6947 in Dipilih material pipa commercial steel 1 inchi Sch 40 : Diameter dalam (ID) = 1,049 in = 0,0874 ft Diameter luar (OD) = 1,15 in = 0,1096 ft Luas penampang (A) = 0,75 ft (Timmerhaus,1991)

53 Tekanan masuk (P1) = 15 atm = 0,44 psi Tekanan keluar (P) = 1 atm = 14,696 psi Temperatur masuk = C Rasio spesifik (k) = 1,4 Daya (P) = k x P x Q P P 1 k 1 k1 k 1 1,4 x 1 x 0, ,44 1,4 1 1,41 1,4 1 P = P = -0,0806 HP Jika efisiensi motor adalah 75 %, maka : - 0,0806 0,75-0,0741 hp 8. Heater CO (E-1) Fungsi Jenis : Menaikkan temperatur CO sebelum diumpankan ke Reaktor : DPHE Dipakai : pipa x 1 1 in IPS, 1 ft hairpin 4 Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 11,199 kg/jam = 4,5594 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 50 C = 66 F Temperatur akhir (T ) = 80 C = 176 F Fluida dingin Laju alir fluida dingin =,607 kg/jam = 7,695 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) = -156 C = -48,8 F Temperatur akhir (t ) = 15 C = 75 F Panas yang diserap (Q) (1) t = beda suhu sebenarnya = 4859,6977 kj/jam = 56,545 Btu/jam Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 66F Temperatur yang lebih tinggi t = 75F t 1 = 87F T = 176F Temperatur yang lebih rendah t 1 = -48,8F t = 44,8F T 1 T = 486F Selisih t t 1 = 5,8F t t 1 = 7,8F

54 Δt Δt1 LMTD Δt ln Δt 1 () T c dan t c T t c c T1 T t 1 t Fluida panas : anulus, steam () flow area tube D D 1 a a 7,8 44,8 ln F 48,8 75 1,1 F 405,6065F,067 0,17ft (Tabel 11, kern) 1 1,66 0,18ft 1 D D 0,17 0,18 4 Equivalen diam (4) kecepatan massa G G a a W a a 1 4,5594 0, ,008ft D D 0,17 0,18 D 1 1 lbm 970,008 jam.ft 0,18 0,0761 (5) Pada T c = F, μ = 0,01 cp (Gbr. 15, kern) μ = 0,01 cp = 0,01 x,4 = 0,055 lbm/ft.jam Re Re a a D a G a 0, ,008 48,766 0,055 (6) J H = 14 (Gbr.4, kern) (7) Pada T c = F, c = 0,1 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,056 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0,1. 0,055 0,056 0,4849 \

55 (8) h o 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15b), kern) H De W 0, , ,0761 5,0188Btu/(jam)(ft )( 0 F) Fluida dingin : inner pipe, Klorin 1,8 ( ) D 0,115ft (Tabel 11, kern) 1 a p D 4 (4 ) kecepatan massa G G p p W a p 0,0104ft 7,695 0,0104 lbm 7061,476 jam.ft (5 ) Pada t c = 1,1 0 F, μ = 0,0159 cp (Gbr. 15, kern) μ = 0,0159 cp = 0,0159 x,4 = 0,08478 lbm/ft.jam Re Re p p D p G p 0, , ,756 0,08478 (6 ) J H = 410 (Gbr.4, kern) (7 ) Pada t c = 1,1 0 F, c = 0,5 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,066 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0,5. 0, ,066 0,715 (8 ) h i 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15a), kern) H De W 0, ,7151 0,115 67,5654 Btu/(jam)(ft )( 0 F)

56 ID 1,8 0 (9 ) h io h i 67, ,1689 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD 1,66 (10) clean averall coefficient, Uc U C h h io io h h o o 56,1689 5, ,6071Btu/(jam)(ft )( F) 56,1689 5,0188 (11) U D R d ketentuan = 0,00 1 U U D D 1 U C R D 4,5651btu / jam 1 0,00 4,6071 (1) luas permukaan yang diperlukan Q = U D x A x Δ t Q A U t D ft F 56,545 4, ,6065 1,75ft Panjang yang diperlukan 1,75 9,55ft 0,45 Berarti diperlukan pipa hairpin ukuran1 ft. (1) luas sebenarnya = x 4 x 0,45 = 0,88 ft Pressure drop Fluida panas : anulus, steam (1) D e = (D D 1 ) = (0,17-0,18) = 0,09 ft De' G 0,09 970,008 Re a a 188,4859 0,055 F 0,64 0,005 0,0146 0,4 188,4859 (pers.(.47b),kern) s = 1 x ρ = 1 x 01 = 01 4 fga L 4 0,0097x970, () ΔF a 0,00001ft 8 g D ,09 G a e 970,008 () V 0,0074Fps

57 ΔP a F i V 0,0074 ' g, 0,00000ft (0, ,00000) 01 0,0000 psi 144 P a yang diperbolehkan = psi Fluida dingin : inner pipe, klorin (1 ) Re p = 11097,756 F 0,64 0,005 0,005 0, ,756 (pers.(.47b),kern) s = 0,98, ρ = 15 4 fgp L 4 0,0045x7061, ( ) ΔF p 0,0000 ft 8 g D ,115 0, ( ) ΔP p 0,000psi 144 P p yang diperbolehkan = 10 psi 9. Blower CO (G-1) Fungsi Jenis Bahan konstruksi Jumlah Kondisi operasi : Tekanan Temperatur Laju alir : Memompa gas CO dari heater menuju reaktor : Blower sentrifugal : Commercial Steel : 1 unit = 100 kpa = 15 o C = 408,15 K = 0,6 kmol/jam Laju alir volum gas Q = 0,6kmol/jam x 8,14m kpa/kmol.k x 408,15K 100kPa = 0,160 m /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, 144 efisiensi Q P (Perry, 1999) 000

58 Efisiensi blower, = 75 Sehingga, 144 0,75 0,160 P = 0,0007 Hp 000 Maka dipilih blower dengan daya 0,5 Hp 10. Reaktor (R-10) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fosgenasi Jenis : plug flow reactor Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : cabon steel SA-99 Jumlah : 1 unit Reaksi yang terjadi: Reaksi utama : CO + Cl COCl Temperatur masuk = 15 o C = 408,15 K Temperatur keluar = 15 o C = 408,15 K Tekanan operasi = 100 kpa Laju alir massa = 1196,171 kg/jam Laju alir molar = 4,6795 kmol/jam Waktu tinggal () reaktor = 16 dtk -1 = 0,0044 jam -1 (Perry, 1999) Perhitungan : Desain Tangki Cao = y A P 0,4909 x 100 kpa = 14,465 M RT (8,14Pa. m / molk)(408,15k) a. Volume reaktor F V = C AO AO 1 0,0044jam.(4,809kmol / jam) 14,465mol / m Katalis yang digunakan adalah Karbon aktif 7,67m

59 - Wujud : Kristal - Dimensi : (50x0x4) mm - ε : 0,4 (Roop, 005) V = V r V 7,67m Vr 19,0568m ε 0,4 b. Jumlah tube Direncanakan: Diameter tube (OD) = 10 cm Panjang tube = 14 m Pitch (P T ) = 15 square pitch Jumlah tube = 1 4 6,6795 π.(0,10).14 = 15,5808 = 16 tube c. Tebal tube Tekanan operasi = 100 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P desain = (1,05) (100 kpa) = 105 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress = 1976,75 kpa (Brownel & Young,1959) PD t SE 1,P (105kPa) (0,10 m) (1976,75 kpa)(0,8) 1,(105kPa) 0,00005m 0,000in Faktor korosi Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,15 in Tebal tube standar yang digunakan = ½ in = 0,000 in + 0,15 in = 0,170 in (Brownel & Young,1959) d. Diameter dan tinggi shell ( PT (tube 1) (PT OD) Diameter shell (D)= ( 15 (7 1) (1510) =

60 =,80 m Tinggi shell (H) = panjang tube = 14 m e. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki =,80 m Rasio axis = : 1 (Brownel & Young,1959) Tinggi tutup = 1,80 f. Tebal shell dan tebal tutup Tekanan operasi = 100 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P desain 0,850m = (1,05) (100 kpa) = 105 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress = 1976,75 kpa (Brownel & Young,1959) PD t SE 1,P (105kPa) (,80m) (1976,75 kpa)(0,8) 1,(105kPa) 0,0017m 0,0656in Faktor korosi Maka tebal shell yang dibutuhkan Tebal shell standar yang digunakan = ¼ Tutup shell dan tutup tangki = 0,15 in = 0,0656 in + 0,15 in = 0,1906 in = ¼ in (Brownel & Young,1959) Perancangan pipa pemanas Fluida panas = umpan masuk Laju alir masuk = 1196,171 kg/jam = 67,119 lbm/jam Temperatur awal = 15 C = 75 F Temperatur akhir = 15 C = 75 F Fluida dingin = air pendingin Laju air = 101,46 kg/jam = 51,6947 lbm/jam Temperatur awal = 0 C = 86 F Temperatur akhir = 70 C = 158 F Panas yang diserap (Q) = 17119,04 kj/jam = 16198,6467 Btu/jam

61 Fluida Panas Fluida dingin Selisih T 1 = 75F Temperatur yang lebih tinggi t = 158F t 1 = 117F T = 75F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 86F t = 189F T 1 T = 0F Selisih t t 1 = 7F t t 1 = 7F Δt Δt1 LMTD Δt ln Δt 1 T1 T R 0 t t t t1 S T t ,15F 189 ln , Maka t = 150,15F Pipa yang dipilih Ukuran nominal = 16 in Schedule = 80 ID OD Surface perlin ft = 14,14 in = 1,198 ft = 16 in = 1, ft = 4,19 ft /ft Flow area per pipe = 160,7 in = 1,1160 ft Panjang Fluida panas: sisi pipe, umpan (1) a t = 160,7 in G t w a t = 15 m = 49,16 ft 67,119 Gt 6,071lb m /jam.ft 1,1160 () Pada T c = 75F = 0,15 cp = 0,69 lb m /ft jam Re Re t t D Gt 1,198 6, ,0408 0,69

62 Dari Gbr. 4, Kern, diperoleh jh = 5 c = 0,9 Btu/lb m.f k = 0,41 Btu/jam lb m ft.f h h h h i i io io jh k D c k 1. 0,41 0,9 1, ,401 1,198 0,41 ID hi OD 1,198 1,401 11,10 1, Fluida dingin: sisi shell, air pendingin (1 ) G = w 51,6947 L 49,16 =,877 lbm/jam.ft ( ) Pada t c = 1 F = 0,56 cp = 1,547 lbm/jam.ft Re = 4G / = 4 x,87 / 1,547 = 67,5494 Dari Gbr. 8, Kern, diperoleh jh = 4 ( ) h o = U C = h h io io jh G' OD 1/,87 1, 1/ 4 = 10,169 h h o o 10,16911,10 5,518Btu/jam ft 10,169 11,10 F R d = 0,00, h d = 1 =, 0,00 U D = U U c c h h d d 5,518, = 5,67 5,518,

63 A = U D Q 16198,6467 = 05,1119 ft Δt 5,67150,15 Luas permukaan setiap pipa (tube) = 5,67 ft /ft 49,1 ft = 06,008 ft 05,1119 Jumlah pipa vertikal = = 0, buah 06, Blower Reaktor (G-11) Fungsi Jenis Bahan konstruksi Jumlah Kondisi operasi : Tekanan Temperatur Laju alir (N 9 ) : Memompa produk gas dari reaktor menuju kondensor : Blower sentrifugal : Commercial Steel : 1 unit = 100 kpa = 15 o C = 408,15 K = 1,196 kmol/jam 1,196kmol/jam x 8,14m kpa/kmol.k x 408,15K Laju alir volum gas Q = 100kPa = 40,5904 m /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, 144 efisiensi Q P (Perry, 1999) 000 Efisiensi blower, = 75 Sehingga, 144 0,75 40,5904 P = 0,18 Hp 000 Maka dipilih blower dengan daya 0,5 Hp 1. Kondensor 1 (E-10) Fungsi : Mengubah fasa uap Fosgen dan campurannya menjadi fasa cair Jenis : 1- shell and tube exchanger Dipakai : 1 in OD tube 18 BWG, panjang = 1 ft, pass Fluida panas

64 Laju alir fluida masuk = 1196,17 kg/jam = 67,081 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 15 C = 75 F Temperatur akhir (T ) = 40 C = 104 F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 84,0444 kg/jam = 667,7756 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) = 0 C = 86 F Temperatur akhir (t ) = 70 C = 158 F Panas yang diserap (Q) = 47659,71 kj/jam = ,156 Btu/jam t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 75F Temperatur yang lebih tinggi t = 158F t 1 = 117F T = 104F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 86F t = 18F T 1 T = 171F Selisih t t 1 = 7F t t 1 = -99F Δt Δt1-99 LMTD Δt 18 ln ln Δt T1 T 171 R,750 t t 7 t S T 1 t t , ,890F Dari Fig. 18 Kern, 1965 diperoleh F T = 0,75 Maka : t = F T LMTD = 0,75 5,890 = 9,6677F T c dan t c T t c c T1 T t 1 t ,5F F Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi: - Diameter luar tube (OD) = 1 in - Jenis tube = 18 BWG - Pitch (P T ) = 1 ¼ in triangular pitch

65 - Panjang tube (L) = 1 ft 1. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas light organic dan fluida dingin air, diperoleh U D = 5-75, faktor pengotor (R d ) = 0,00 Diambil U D = 50 Btu/jamft F Luas permukaan untuk perpindahan panas, Q ,156 Btu/jam A 7,6415 ft U Btu D Δt o 50 9,6677 F o jam ft F Luas permukaan luar (a) = 0,618 ft /ft (Tabel 10, Kern) Jumlah tube, N A 7,6415ft t 7,4604buah " L a 1ft 0,618ft /ft. Dari Tabel 9, hal 84, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 86 tube dengan ID shell 15 ¼ in.. Koreksi U D A L N 70,1776 ft t a 1ft 86 0,618ft " /ft Q ,156 Btu/jam Btu 4,181 A Δt 70,1776ft 9,6677F jam ft U D Fluida dingin: sisi tube (1) Flow area tube,a t = 0,69 in (Tabel 10, Kern) a t ' Nt at 144 n 86 0,69 a t 0,1908 ft 144 () Kecepatan massa t F (Pers. (7.48), Kern) w Gt (Pers. (7.), Kern) a 667,7756 G t 847,854 lb m /jam.ft 0,1908

66 () Bilangan Reynold Pada t c = 1F = 0,57 cp = 1,789 lb m /ft jam (Gbr. 14, Kern) Dari tabel 10, Kern, untuk 1 in OD, 18 BWG, diperoleh : ID = 0,90 in = 0,075 ft ID Gt Re t (pers.(7.),kern) Re t 0, , ,619 1,789 (4) Taksir jh dari Gbr. 4, Kern, diperoleh jh =,5 pada Re t = 65,111 (5) Pada t c = 1F c = 1,05 Btu/lb m.f (Gbr., Kern) k = 0,79 Btu/jam lb m ft.f (Tabel 4, Kern) 1 1. c k 1,051,789 0,79 1,56 (6) hi t jh k ID c. k 1 h i 0,79,5 1,5619,705 0,075 t hio hi t t t ID OD hio 0,90 19,705 17, (7) Karena viskositas rendah, maka diambil t = 1 (Kern, 1965) h h io io hio t t 17, ,7741 Fluida panas: sisi shell (1 ) Flow area shell

67 a D C B ' s s ft (Pers. (7.1), Kern) 144 PT D s = Diameter dalam shell = 17 ¼ in B = Baffle spacing = 5 in P T = Tube pitch = 1 1/4 in C = Clearance = P T OD = 1 0,75 = 0,5 in 15,50,55 as 0,1059ft 1441,5 ( ) Kecepatan massa w Gs (Pers. (7.), Kern) a s 67,081 Gs 4900,968lb m /jam.ft 0,1059 ( ) Bilangan Reynold Pada T c = 189,5F = 0,558 cp = 0,6188 lb m /ft jam Dari Gbr. 8, Kern, untuk 1 in dan in triangular pitch, diperoleh D e = 0,7 in. De = 0,7/1 = 0,06 ft De Gs Re s (Pers. (7.), Kern) Re s 0, , ,1766 0,6188 (4) Taksir jh dari Gbr. 8, Kern, diperoleh jh = pada Re s = 590,989 (5 ) Pada T c = 189,5F c = 0,889 Btu/lb m F k = 0,790 Btu/jam lb m ft.f 1 1. c k 0,889 0,68 0,790 1,5685

68 ho (6 ) s jh k D e c. k 1 h o s 0,790 1, ,9645 0,06 (7 ) Karena viskositas rendah, maka diambil s = 1 (Kern, 1965) h o ho s 17, ,9645 s (8) Clean Overall Coefficient, U C U C h h io io h h (9) Faktor pengotor, R d R d U U C C o o U U D D 17, , ,49Btu/jam ft 17, ,9645 4,18116,49 0,071 16,49 4,181 R d hitung R d batas, maka spesifikasi kondensor dapat diterima F (Pers. (6.8), Kern] (Pers. (6.1), Kern) Pressure drop Fluida dingin : sisi tube (1) Untuk Re t = 1790,619 f = 0,0005 ft /in (Gbr. 6, Kern) s = 0,98 t = 1 () ΔP t f G t L n (Pers. (7.5), Kern) 5,10 10 ID s φt ΔP t (0,0005) (847,854) (1) () = 0,007 psi (5,10 10 ) (0,075) (0,98) (1) V () Dari Gbr. 7, Kern, 1965 pada diperoleh =0,001 g'

69 ΔP r 4n V. s g' (4).().0,001 0,98 0,008psi P T = P t + P r = 0,007 psi + 0,008 psi = 0,0109 psi P t yang diperbolehkan = 10 psi Fluida panas : sisi shell (1) Untuk Re s = 415,1766 () () f = 0,0005 ft /in s =1 s = 0,99 N 11x L B (Gbr. 9, Kern) 1 N 11x = 8,8 (Pers. (7.4), Kern) 5 D s = 15,5 /8,8 = 0,5990 ft f. G. D. (N 1) P s s (Pers. (7.44), Kern) s 5, D s. e. s 0,0005. (4900,967).(0,5990).(8,8) P = 0,0005 psi s 5, (0,7) (0,99).(1) P s yang diperbolehkan = 10 psi 1. Pompa Kondensor (L-11) Fungsi : memompa produk dari kondensor menuju KO Drum Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : 40 ºC dan 1 atm

70 Laju alir massa (F) = 1196,1717 kg/jam = 0,75 lbm/s Densitas () = 175,148 kg/m = 85,8579 lbm/ft (Ullman, 005) Viskositas () = 0,0110 cp = 0, lbm/ft.s 0,75 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 85,8579 lbm/ ft = 0,0085 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0085 ft /s ) 0,45 (85,8579 lbm/ft ) 0,1 = 0,8155 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,198, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) : 1,15 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,006 ft 0,0085ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,006 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 1,40 ft/s (85,8579 lbm/ ft )(1,40 ft / s)(0,0874 ft) = 0, lbm/ft.s = 14409,5679 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 198) 0,000046ft Pada N Re = 14409,5679 dan /D = = 0,0005 0,0874 ft Dari Fig..10- Geankoplis,198 diperoleh harga f = 0,004 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,55 1 A v A 1 g c 1, = 0,017 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174

71 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,40 = 0,0,0707 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,40 = 0,068 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 80 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,004) 80. 1,40 0,0874..,174 = 0,4601 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 0,55 1 A1 A v.. g c 1, = 0,017 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 0,68 ft.lbf/lbm (Geankoplis,198) dimana : v 1 = v P 1 = P = 100 kpa = 088,5547 lb f /ft² Z = 40 ft Maka :,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 40 ft 0 0,68ft. lbf / lbm W 0 Ws = -40,68 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa, = 75 % Ws = - x Wp -40,68 = -0,75 x Wp Wp = 54,1710 ft.lbf/lbm s Daya pompa : P = m x Wp

72 1196,1717 0, = lbm/s 54,1710ft.lbf/lbm x 1 hp 550ft. lbf / s = 0,071 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp 14. Knock-out Drum 1 (V-0) Fungsi : Memisahkan COCl produk dengan gas COCl Solution Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-1 grade B Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 40 C Tekanan Laju alir gas, F gas Laju alir cairan, F cairan Laju alir gas, N gas Laju alir cairan, N cairan = 1 atm = 59,8086 kg/jam = 116,66 kg/jam =f 1,5 kmol/jam = 11,581 kmol/jam Tabel LC. Komposisi Gas pada Knock-out Drum 1 (V-101) Komponen BM Laju Alir (kmol/jam) % mol BM x % mol COCl CO Cl CH H Total 1, Tabel LC. Komposisi Cairan pada Knock-out Drum 1 (V-101) Komponen BM Laju Alir (kmol/jam) % mol BM x % mol COCl CO Cl HCl Total 11,

73 P BM ρ gas = RT av (1atm) (48,5176kg/kmol) (0,08m atm/kmol K)(1,15K) = 1,865 kg/m = 0,116 lbm/ft cairan = 9,4941 kg/m = 05,54 lbm/ft BM av N (48,5176kg/kmol)(1,5kmol/jam) Volume gas, V gas = ρ 1,865kg/m =,0908 m /jam = 0,148 ft /detik F 116,66kg/jam Volume cairan, V cairan = ρ 9,4941kg/m Kecepatan linear yang diinjinkan : (Walas,1988) u gas = 0,451 m /jam = 0,00 ft /detik 164,0185 = ,056 ft/detik 0,116 Diameter tangki : D = V gas 0,148,7611 ft = 0,8416 m (Walas,1988) ( / 4) u ( / 4)(0,056) Tinggi kolom uap minimum = 5,5 ft Waktu tinggal = 15 menit = 900 s (Walas,1988) V 0,00 ft / s 900s Tinggi cairan, L cairan = = 0,5091 ft ( / 4) D ( / 4)(,7611ft) Panjang kolom ; L = L cairan + L uap L 6,0091 D,7611,176 = 0, = 6,0091 ft = 0,155 m Karena L/D < maka spesifikasi tangki vertikal dapat diterima sehingga tidak dilakukan trial terhadap diameter (Walas, 1988)

74 Perhitungan tebal shell tangki : P Hidrostatik = x g x l = 9,4941 kg/m x 9,8 m/det x 0,155 m = 5,0074 kpa P 0 = Tekanan operasi = 105,0074 kpa Faktor kelonggaran = 0% P design = (1,) (105,0071) = 16,0089 kpa Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress (S) = KPa (Brownel & Young,1959) a. Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (16,0089 kpa) (0,8416m) (10.645kPa)(0,8) 1,(16,0089 kpa) 0,0005m 0,016in Faktor korosi = 0,15 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,016 in + 0,15 in = 0,1466 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) b. Tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 0,8416 m Ratio axis = L h :D = 1: 4 Lh 1 L h = D 0,8416= 0,104 m D 4 L (panjang tangki) = L s + L h L s (panjang shell) = 1,816 m (0,104 m) = 1,4108 m Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup 1 in. 15. Blower COCl Solution (G-1) Fungsi Jenis Bahan konstruksi : Memompa produk COCl solution dari KO Drum menuju cooler 1 : Blower sentrifugal : Commercial Steel

75 Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan Temperatur Laju alir = 100 kpa = 40 o C = 1,15 K = 0,0598 kmol/jam Laju alir volum gas Q = 0,0598kmol/jam x 8,14m kpa/kmol.k x 1,15K 100kPa = 1,5571 m /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, 144 efisiensi Q P (Perry, 1999) 000 Efisiensi blower, = 75 Sehingga, 144 0,751,5571 P = 0,0051 Hp 000 Maka dipilih blower dengan daya 0,5 Hp 16. Cooler COCl Solution (E-) Fungsi Jenis : Menurunkan temperatur COCl Solution sebelum diumpankan ke absorber : DPHE Dipakai : pipa x 1 1 in IPS, 1 ft hairpin 4 Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir fluida masuk = 59,8086 kg/jam = 11,8561 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 40 C = 104 F Temperatur akhir (T ) = C = 89,6 F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 1,5168 kg/jam = 7,5950 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) = 0 C = 86 F

76 Temperatur akhir (t ) = 70 C = 158 F Panas yang diserap (Q) = 097,164 kj/jam = 1987,7698 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 104F Temperatur yang lebih tinggi t = 158F t 1 = -54F T = 89,6F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 86F t =,6F T 1 T = 14,4F Selisih t t 1 = 7F t t 1 = 57,6F t t 57,6 LMTD t,6 ln ln t 54 1 () T c dan t c T t c c T1 T t 1 t ,4 96,8 F F 1,699F Fluida dingin : anulus, air () flow area D D 1 a a,067 0,17ft (Tabel 11, kern) 1 1,66 0,18ft 1 D D 0,17 0,18 4 Equivalen diam A =0,45 ft (4) kecepatan massa G G a a W a a 1 4 0,008ft D D 0,17 0,18 D 11,8561 lbm 15945,588 0,008 jam.ft 1 1 0,18 0,0761 Tabel 11. kern (5) Pada t c = 96,8 0 F, μ = 0,0110 cp (Gbr. 15, kern)

77 μ = 0,0110 cp = 0,0110 x,4 = 0,066 lbm/ft.jam Re Re a a D a G a 0, , ,79 0,066 (6) J H = 10 (Gbr.4, kern) (7) Pada t c = 96,8 0 F, c = 0,018 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,0089 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0,018. 0,066 0,0089 0,456 (8) h o 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15b), kern) H De W 0, ,4561 0,0761 4,8470Btu/(jam)(ft )( 0 F) Fluida panas : inner pipe, COCl Solution 1,8 ( ) D 0,115ft (Tabel 11, kern) 1 a p D 4 (4 ) kecepatan massa G G p p W a p 0,0104ft 7,5950 lbm 658,058 0,0104 jam.ft (5 ) Pada t c = 1 0 F, μ = 0,0089 cp (Gbr. 15, kern) μ = 0,0089 cp = 0,0089 x,4 = 0,015 lbm/ft.jam Re Re p p D p G p 0, , ,469 0,015 (6 ) J H = 55 (Gbr.4, kern)

78 (7 ) Pada t c = 1 0 F, c = 0,0141 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,0175 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0, ,015 0,0175 0,589 (8 ) h i 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15a), kern) H De W 0, ,5891 0,115,1699 Btu/(jam)(ft )( 0 F) ID 1,8 0 (9 ) h io h i,1699 1,8014 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD 1,66 (10) clean averall coefficient, Uc U C h h (11) U D io io h h o o 1,8014 4,8470 1,1 Btu/(jam)(ft 1,8014 4,8470 R d ketentuan = 0,00 1 U U D D 1 U C RD 1 1,1 1,098 btu/jam ft F 0,00 (1) luas permukaan yang diperlukan Q = U D x A x Δ t Q 1987,7698 A 71,475 ft U t 1,098 1,699 D Panjang yang diperlukan 71, ,0174 ft 0,45 Berarti diperlukan 7 pipa hairpin ukuran 1 ft. (1) luas sebenarnya = 10 x 4 x 0,45 = 104,4 ft 0 )( F) Pressure drop Fluida dingin : anulus, air (1) D e = 0,09 Re a = 5648,50

79 F 0,64 0,005 0,006 0,4 5648,5 (pers.(.47b),kern) s = 1, ρ = 1 x 6,5 = 6,5 4 fga L 4 0,006x 15945, () ΔF a 0,0117ft 8 g D ,5 0,09 G a e 15945,588 () V 0,0709Fps ,5 F i V 0, ,0005 ft ', g (0,0117 0,0005) 6,5 ΔP a 0,005psi 144 P a yang diperbolehkan = 10 psi Fluida panas : inner pipe, klorin (1 ) Re p = 1419,469 F 0,64 0,005 0,0066 0,4 85,05 (pers.(.47b),kern) s = 0,98, ρ = fgp L 4 0,0069x 658, ( ) ΔF p 0, ft 8 g D ,115 0, ( ) ΔP p 0,000001psi 144 P p yang diperbolehkan = 10 psi 17. Pompa COCl (L-) Fungsi : memompa produk dari KO Drum menuju Cooler Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : ºC dan 1 atm Laju alir massa (F) = 116,66 kg/jam = 0,6959 lbm/s Densitas () = 177,697 kg/m = 86,0066 lbm/ft (Ullman, 005)

80 Viskositas () = 0,0110 cp = 0, lbm/ft.s 0,6959 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 86,0066 lbm/ ft = 0,0081 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0081ft /s ) 0,45 (86,0066 lbm/ft ) 0,1 = 0,7965 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,198, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) : 1,15 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,006 ft 0,0081ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,006 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 1,486 ft/s (86,0066lbm/ ft )(1,486 ft / s)(0,0874ft) = 0, lbm/ft.s = ,8494 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 198) 0,000046ft Pada N Re = ,8494 dan /D = = 0,0005 0,0874 ft Dari Fig..10- Geankoplis,198 diperoleh harga f = 0,004 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,55 1 A v A 1 g c 1, = 0,0155 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 v 1 elbow 90 = h f = n.kf.. g c = 1(0,75) 1,486 = 0,01 ft.lbf/lbm (,174)

81 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,486 = 0,0565 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 80 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,004) 80. 1,486 0,0874..,174 = 0,418 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 0,55 1 A1 A v.. g c 1, = 0,0155 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 0,56 ft.lbf/lbm (Geankoplis,198) dimana : v 1 = v P 1 = P = 100 kpa = 088,5547 lb f /ft² Z = 40 ft Maka :,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 40 ft 0 0,56ft. lbf / lbm W 0 s Ws = -40,56 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa, = 75 % Ws -40,56 = -0,75 x Wp Wp = 54,00 ft.lbf/lbm = - x Wp Daya pompa : P 116,66 0, = m x Wp = lbm/s 54,00ft.lbf/lbm = 0,0684 Hp x 1 hp 550ft. lbf / s

82 Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp 18. Cooler COCl (E-4) Fungsi Jenis : Menurunkan temperatur COCl Solution sebelum disimpan dalam tangki penyimpanan : DPHE Dipakai : pipa x 1 1 in IPS, 1 ft hairpin 4 Jumlah Fluida panas : 1 unit Laju alir fluida masuk = 116,66 kg/jam = 505,660 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 40 C = 104 F Temperatur akhir (T ) = C = 89,6 F Fluida dingin Laju alir fluida dingin = 157,857 kg/jam = 46,9779 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) = 0 C = 86 F Temperatur akhir (t ) = 70 C = 158 F Panas yang diserap (Q) = 670,919 kj/jam = 4994,107 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 = 104F Temperatur yang lebih tinggi t = 158F t 1 = -54F T = 89,6F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 86F t =,6F T 1 T = 14,4F Selisih t t 1 = 7F t t 1 = 57,6F t t 57,6 LMTD t,6 ln ln t 54 1 () T c dan t c T t c c T1 T t 1 t ,6 96,8 F F 1,699F Fluida dingin : anulus, air

83 () flow area D D 1 a a,067 0,17ft (Tabel 11, kern) 1 1,66 0,18ft 1 D D 0,17 0,18 4 Equivalen diam A =0,45 ft (4) kecepatan massa G G a a W a a 1 4 0,008ft D D 0,17 0,18 505,660 lbm 0965,905 0,008 jam.ft D 1 1 0,18 0,0761 Tabel 11. kern (5) Pada T c = 96,8 0 F, μ = 0,0110 cp (Gbr. 15, kern) μ = 0,0110 cp = 0,0110 x,4 = 0,066 lbm/ft.jam Re Re a a D a G a 0, , ,0780 0,066 (6) J H = 1100 (Gbr.4, kern) (7) Pada t c = 9, 0 F, c = 0,018 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,0089 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0,018. 0,066 0,0089 0,456 (8) h o 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15b), kern) H De W 0, ,4561 0, ,408Btu/(jam)(ft )( 0 F)

84 Fluida panas : inner pipe, Cl 1,8 ( ) D 0,115ft (Tabel 11, kern) 1 a p D 4 (4 ) kecepatan massa G G p p W a p 0,0104ft 46,9779 lbm 4,099 0,0104 jam.ft (5 ) Pada t c = 1 0 F, μ = 0,0089 cp (Gbr. 15, kern) μ = 0,0089 cp = 0,0089 x,4 = 0,015 lbm/ft.jam Re Re p p D p G p 0,115 4, ,0856 0,015 (6 ) J H = 40 (Gbr.4, kern) (7 ) Pada t c = 1 0 F, c = 0,0141 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k = 0,0175 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. k 0, ,015 0,0175 0,589 (8 ) h i 1 0,14 k c. J k (pers. (6.15a), kern) H De W 0, ,5891 0,115 16,5470 Btu/(jam)(ft )( 0 F) ID 1,8 0 (9 ) h io h i 16,5470 1,7559 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD 1,66 (10) clean overall coefficient, Uc U C h h (11) U D io io h h o o 1, ,408 10,509 Btu/(jam)(ft 1, ,408 0 )( F)

85 R d ketentuan = 0,00 1 U U D D 1 U C RD 1 0,00 10,509 10,878 btu/jam ft F (1) luas permukaan yang diperlukan Q = U D x A x Δ t Q 4994,107 A 114,9 ft U t 10,878 1,699 D Panjang yang diperlukan 114,9 6,581 ft 0,45 Berarti diperlukan 11 pipa hairpin ukuran 1 ft. (1) luas sebenarnya = 11 x 4 x 0,45 = 114,8400 ft Pressure drop Fluida dingin : anulus, air (1) D e = 0,09 Re a = 86009,4954 F 0,64 0,005 0,004 0, ,615 (pers.(.47b),kern) s = 1, ρ = 1 x 180 = fga L 4 0,004x 0965, () ΔF a 0,0084ft 8 g D ,09 G a e 0965,905 () V 0,0610Fps F i ΔP a V 0, ,0006 ft ', g (0,0084 0,0006) 180 0,0868psi 144 P a yang diperbolehkan = 10 psi Fluida panas : inner pipe, Cl (1 ) Re p = ,0856 F 0,64 0,005 0,0046 0, ,674 (pers.(.47b),kern)

86 s = 0,98, ρ = fgp L 4 0,0047x 4, ( ) ΔF p 0,00001 ft 8 g D ,115 0, ( ) ΔP p 0,000176psi 144 P p yang diperbolehkan = 10 psi 19. Absorber COCl Solution(V-0) Fungsi : Menyerap gas COCl sisa Bentuk : Silinder tegak Bahan Konstruksi : Stainless steel Larutan C 7 H 8 : Laju alir massa (Gx) = 9,400 kg/jam Densitas ( ) = 581, kg/m x Viskositas ( ) x = 0,585 cp = 0, Pa.s 9,400kg / jam Laju alir volume (Q) = = 0,947 m /jam 581, kg / m Umpan absorber : Laju alir massa (Gy) = 59,8086 kg/jam Densitas ( ) = 10,1798 kg/ m y COCl dan Cl masuk (Yb) Ya = 0, Mr 1000 Mr COCl udara 0, 98, ,86 = 95,9997 % mol 0,1898% mol Ukuran absorber : Gx Gy x y y 9,400 59, ,1798 5,11 581, 10,1798 dimana : Gx = kecepatan massa zat cair (kg/jam) Gy = kecepatan massa gas ( kg/jam)

87 x = densitas zat cair (kg/m ) y = densitas gas (kg/m ) Dari gambar.4 Mc.Cabe, 1999 G. F p.( ) 0,1 ( ) y x x y 0,1 dimana : Fp = faktor isian x = viskositas zat cair (Pa.s) Digunakan cincin rasching keramik 0,5 in. Fp =580 (Tabel.1, Mc.Cabe) 0,1 G.580.(0,00085) 10,1798(581, 10,1798) G = 71,56 kg/m.s 0,1 Luas penampang menara (S) S = G y G 0,0166 kg / s 71,56 0,000045m Diameter Absorber (D) S 0, D = 0,0075m 0,7854 0,7854 Tinggi tahapan teoritis (HETP) HETP = D 0, = 0,0075 0, = 0,04 m ( Ulrich,1984) Jumlah tahapan teoritis Yb 95,9997 N = ln ln 6,61 Ya 0,1898 Tinggi Absorber (h) h = N x HETP = 6,61 x 0,04

88 = 1,444 m Tebal dinding Absorber Tekanan desain Densitas ( gas umpan masuk + C 7 H 8 ) 1 = 1911,798 kg/m Densitas cincin rasching keramik, = 55 lb/ft = 881,0175 kg/m P = 1, Pa + 1gh + gh =, Pa ,798. 9,81. 1, , ,81. 1,444 =, Pa =,9 bar Jari-jari kolom (R) R = 0,5 D = 0,0894 m = 89,9 mm Tegangan maksimum yang diizinkan, bahan stainless steel, S = 150 bar Tebal dinding kolom PR Td = 0,9s 0,6P,9.89,9 = 0, ,6.,9 =,07 mm ( Ulrich,1984) 0. Pompa Pelarut C 7 H 8 (L-1) Fungsi : memompa pelarut dari tangki penyimpanan menuju absorber Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : ºC dan 1 atm Laju alir massa (F) = 9,400 kg/jam = 0,1405 lbm/s Densitas () = 581, kg/m = 6,80 lbm/ft Viskositas () = 0,5850 cp = 0,0009 lbm/ft.s 0,1405 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,80 lbm/ ft = 0,009 ft /s

89 Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,009 ft /s ) 0,45 (6,80 lbm/ft ) 0,1 = 0,5110 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,198, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) : 1,15 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,006 ft 0,009 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,006 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 0,645 ft/s (6,80 lbm/ ft )(0,645 ft / s)(0,0874 ft) = 0,0009lbm/ft.s = 506,585 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 198) 0,000046ft Pada N Re = 506,585 dan /D = = 0,0005 0,0874 ft Dari Fig..10- Geankoplis,198 diperoleh harga f = 0,0085 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,55 1 A v A 1 g c 0, = 0,006 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,645 = 0,019 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 80 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0085) 80. 0,645 0,0874..,174 = 0,014 ft.lbf/lbm

90 1 Sharp edge exit = h ex = 0,55 1 A1 A v.. g c 0, = 0,006 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 0,14 ft.lbf/lbm (Geankoplis,198) dimana : v 1 = v P 1 = P = 100 kpa = 088,5547 lb f /ft² Z = 40 ft Maka :,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s 0 40 ft 0 0,14ft. lbf / lbm W 0 s Ws = -40,14 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa, = 75 % Ws -40,14 = -0,75 x Wp Wp = 5,686 ft.lbf/lbm = - x Wp Daya pompa : P 9,400 0, = m x Wp = lbm/s 5,686ft.lbf/lbm x 1 hp 550ft. lbf / s = 0,017 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp 1. Pompa COCl Solution (L-) Fungsi : memompa produk dari absorber menuju tangki penyimpanan Jenis : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : ºC dan 1 atm

91 Laju alir massa (F) = 86,755 kg/jam = 0,1756 lbm/s Densitas () = 740,9600 kg/m = 46,565 lbm/ft Viskositas () = 0,64 cp = 0,00018 lbm/ft.s 0,1756 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 46,565 lbm/ ft = 0,008 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,008 ft /s ) 0,45 (46,565 lbm/ft ) 0,1 = 0,57 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,198, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) : 1,15 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,006 ft 0,008ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,006 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 0,67 ft/s (46,565 lbm/ ft )(0,67 ft / s)(0,0874 ft) = 0,00018lbm/ft.s = 14408,664 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 198) 0,000046ft Pada N Re = 14408,664 dan /D = = 0,0005 0,0874 ft Dari Fig..10- Geankoplis,198 diperoleh harga f = 0,0065 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,55 1 A v A 1 g c

92 0, = 0,004 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 v 1 elbow 90 = h f = n.kf.. g c = 1(0,75) 0,67 = 0,0047 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,67 = 0,014 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 80 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0065) 80. 0,67 0,0874..,174 = 0,1480 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 0,55 1 A1 A v.. g c 0, = 0,004 ft.lbf/lbm = 0,55 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 0,170 ft.lbf/lbm (Geankoplis,198) dimana : v 1 = v P 1 = P = 100 kpa = 088,5547 lb f /ft² Z = 40 ft Maka :,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 40 ft 0 0,170ft. lbf / lbm W 0 s Ws = -40,170 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa, = 75 % Ws -40,170 = -0,75 x Wp Wp = 5,567 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = - x Wp

93 86,755 0, = lbm/s 5,567ft.lbf/lbm x 1 hp 550ft. lbf / s = 0,0171 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp. Absorber Cl (V-40) Fungsi : Menyerap gas Cl sisa Bentuk : Silinder tegak Bahan Konstruksi : Stainless steel Larutan NaOH + air : Laju alir massa (Gx) = 5,901 kg/jam Densitas ( ) = 119 kg/m x Viskositas ( ) x = 0,585 cp = 0, Pa.s 5,901kg / jam Laju alir volume (Q) = = 0,0048 m /jam 119kg / m Umpan absorber : Laju alir massa (Gy) = 59,8086 kg/jam Densitas ( ) = 10,1798 kg/ m y COCl dan Cl masuk (Yb) Ya = 0, Mr 1000 Mr COCl udara 0, 98, ,86 = 95,9997 % mol 0,1898% mol Ukuran absorber : Gx Gy x y y 5,901 59, ,1798 0, ,1798 dimana : Gx = kecepatan massa zat cair (kg/jam) Gy = kecepatan massa gas ( kg/jam) x = densitas zat cair (kg/m ) y = densitas gas (kg/m )

94 Dari gambar.4 Mc.Cabe, 1999 G. F p.( ) 0,1 ( ) y x x y 0,1 dimana : Fp = faktor isian x = viskositas zat cair (Pa.s) Digunakan cincin rasching keramik 0,5 in. Fp =580 (Tabel.1, Mc.Cabe) 0,1 G.580.(0,00085) 10,1798(11910,1798) G = 108,5889 kg/m.s 0,1 Luas penampang menara (S) S = G y G 0,0166 kg / s 108,5889 0,000m Diameter Absorber (D) S 0,000 D = 0,0195m 0,7854 0,7854 Tinggi tahapan teoritis (HETP) HETP = D 0, = 0,0195 0, = 0,069 m ( Ulrich,1984) Jumlah tahapan teoritis Yb 95,9997 N = ln ln 6,61 Ya 0,1898 Tinggi Absorber (h) h = N x HETP = 6,61 x 0,069

95 = 1,9107 m Tebal dinding Absorber Tekanan desain Densitas ( gas umpan masuk + NaOH + air ) 1 = 549,1798 kg/m Densitas cincin rasching keramik, = 55 lb/ft = 881,0175 kg/m P = 1, Pa + 1gh + gh =, Pa + 549, ,81. 1, , ,81. 1,9107 =, Pa =, bar Jari-jari kolom (R) R = 0,5 D = 0,0894 m = 89,9 mm Tegangan maksimum yang diizinkan, bahan stainless steel, S = 150 bar Tebal dinding kolom PR Td = 0,9s 0,6P,.89,9 = 0, ,6., =,546 mm ( Ulrich,1984). Blower Gas Sisa (G-41) Fungsi Jenis Bahan konstruksi Jumlah : Memompa sisa gas dari Absorber V-40 menuju combuster : Blower sentrifugal : Commercial Steel : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan Temperatur Laju alir = 100 kpa = 40 o C = 1,15 K = 0,004 kmol/jam

96 0,004kmol/jam x 8,14m kpa/kmol.k x 1,15K Laju alir volum gas Q = 100kPa = 0,0607 m /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, 144 efisiensi Q P (Perry, 1999) 000 Efisiensi blower, = 75 Sehingga, 144 0,75 0,0607 P = 0,000 Hp 000 Maka dipilih blower dengan daya 0,5 Hp 4. Tangki Pelarutan NaOH (MT-50) Fungsi Bahan konstruksi Bentuk Jenis sambungan Jumlah Data: Kondisi operasi : Temperatur Tekanan : Mencampur NaOH dengan air proses : Carbon Steel SA 85 Grade C :Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal : Double welded butt joints : 1 unit = o C Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran = 0% = 1 atm = 14,696 psia Komponen Laju massa Densitas Viscositas Volume %Berat (kg/jam) (kg/m) (cp) (m) nilai ln NaOH 1,1840 0, ,576 0, ,0897 H O 4,761 0, ,65 0,7679 0, ,0168 Total 5,901 1, ,65,155 0, ,1065 Densitas campuran (ρ campuran ) = 765,65 kg/m = 17,655 lbm/ft Viskositas campuran (µ campuran ) =,155 cp Perhitungan:

97 a. Volume tangki Volume larutan, V l = kg 5,901 jam 765,65 = 0,0014 m Faktor kelonggaran = 0 % x1 jam kg m Volume tangki, V T = (1 + 0,) x 0,0014 m b. Diameter dan Tinggi Shell Volume silinder = 0,0056 m V = 4 1 Dt Hs (Hs : D t = : ) Vs = 8 Dt Volume tutup tangki (Ve) 1 Ve = Dt 4 (Brownell & Young, 1959) Volume tangki (V) V = Vs + Ve 10 0,0056 = Dt 4 D t = 0,158 m = 6,0551 in Tinggi silinder (Hs) : Hs = x Dt = x 0,158 = 0,07 m = 9,087 in Tinggi head (He) : (He : D t = 1 : 4) 1 1 He = x Dt = x 0,158 = 0,084 m 4 4 Tinggi total tangki (Ht) Ht = Hs + He = 0,07 + 0,084 = 0,691 m c. Tebal shell tangki

98 (Peters et.al, 004) dimana: ts = tebal shell (m) P = tekanan desain (kpa) R = jari-jari dalam tangki (m) S = allowable stress (kpa) E = joint efficiency C = corrosion allowance (m/tahun) n = umur alat (tahun) Volume larutan = 0,0014 m Volume tangki = 0,0056 m Tinggi larutan dalam tangki = = 0,49 m Tekanan hidrostatik P = xgxl = 765,65 kg/m 9,8 m/det 0,49 m = 6095,5479 Pa = 0,8 psi Faktor kelonggaran = 0 % Pdesain = (1,) (0,8 + 14,696) = 18,595 psi = 10 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-85 grade C - Allowable working stress (S) = psia (Walas, 1990) = ,10 kpa - Joint efficiency (E) = 0,85 - Corossion allowance (C) = 0,0 in/tahun (Peters et.al, 004) (Perry,1999) = 0, m/tahun Tebal shell tangki: = 0,005 m = 0,1797 in

99 Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell & Young, 1959) d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell & Young, 1959) f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Untuk turbin standar (Geankoplis, 00), diperoleh : Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x 0,158 m = 0,051 m =,9155 ft L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,051 m = 0,018 m = 0,9788 ft W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,051 m = 0,018 m = 0,781 ft J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,158 m = 0,018 m = 0,9788 ft dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Densitas campuran (ρcampuran) = 765,65 kg/m = 17,655 lbm/ft Viskositas campuran (µcampuran) =,155 cp Kecepatan pengadukan, N = 0,0015 kg/m.s = 0,1 putaran/s Bilangan Reynold, NRe = = =, NRe < , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: P N.D 5..N p 550.g c (Wallas, 1990) Berdasarkan gambar 10.5 c Wallas (1990), maka diperoleh Np = 7,5 P (0,1).(0,1654) 5.(17,655).(7,5). 9, hp 550 (,1740) Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 9, hp / 0,8 = 1,1-08 hp

100 Maka dipilih daya motor dengan tenaga 0,1 hp. 5. Belt Conveyor (BC-51) Fungsi : mengangkut NaOH padatan dari gudang ke mixing tank Jenis : Troughed belt on 0 o idlers Laju alir : 1,1840 kg/jam Perhitungan: Over design = 10% Kapasitas over design = (1,1 1,1840) = 1,04 kg/jam Dari Perry, dipilih spesifikasi belt conveyor sebagai berikut: a. Belt width Belt yang digunakan dengan lebar 4 in karena dapat digunakan untuk mengangkut material yang mempunyai ukuran bongkahan sampai dengan 4 in. b. Cross sectional area of load Luas permukaan belt untuk menampung material adalah 0, ft (0,00 cm ). c. Belt plies Jumlah lapisan dalam konstruksi belt untuk lebar 4 in adalah 4-7 lapis. d. Maximum lump size - size material 80% under: 4,5 in (114 mm). Ukuran material yang seragam minimal 80% dari total material yang masuk ke dalam belt. - unsize material, not over 0%: 8,0 in (0 mm). Ukuran material yang tidak seragam tidak lebih dari 0%. e. Belt speed Kecepatan belt untuk mengangkut material adalah 00 ft/min ft/min. f. Horse power Daya yang diperlukan untuk menggerakkan belt conveyor adalah 1,5 hp. g. Panjang belt Panjang belt yang dipilih sebesar 8 ft 6,1 m. 6. Tangki Penyimpanan Pelarut C 7 H 8 (F-410)

101 Fungsi : Menyimpan C 7 H 8 untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 0 Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan = 0,04 atm Temperatur = C Laju alir massa = 9,40 kg/jam = 86,1 kg/m (Ullman, 005). Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Perhitungan: a. Volume tangki 9,40 kg / jam 0hari4 jam/ hari Volume bahan,v l = = 191,676 m 86,1 kg / m Volume tangki, V t = (1 + 0,) x 191,676 m = 9,641 m b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (H s : D = 5 : 4) Tinggi head : diameter (H h : D = 1 : 4) - Volume shell tangki ( V s ) 1 V s = D H 4 5 V s = D 16 - Volume tutup tangki (V h ) Tinggi head (H h ) = 1 / 4 D V h = D H 4 = /4 D ( 1 / 4 D) h

102 = /16 D (Walas,1988) - Diameter dan tinggi shell V = V s + V h 9,641 = 5 D D + D = 5,798 m = 8,7 in H s = 5/4 x 5,798 m = 7,476 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 5,798 m H h Hh 1 = D 5, 798 D 4 = 1,4495 m H t (Tinggi tangki) = H s + H h = 8,697 m d. Tebal shell tangki 191,676 m Tinggi bahan dalam tangki = x 7,476 m = 6,097 m 9,641 m = x g x l P Hidrostatik P 0 = 86,1 kg/m x 9,8 m/det x 6,097 m= 51,0864 kpa = Tekanan operasi = 0,04 atm = 4, kpa Faktor kelonggaran = 0 % P design = (1,)(51, ,) = 66,4877 kpa Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress (S) = 150 psia = 14651,65 kpa Faktor korosi Tebal shell tangki: 0,1897 in = 0,15 in PD t 0,15 SE 1,P (66,4877 kpa) (8,7 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(66,4877 kpa) Tebal shell standar yang digunakan = 1 in e. Tebal tutup tangki (Brownel & Young,1959)

103 PD t 0,15 SE 1,P (66,4877 kpa) (8,7 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(66,4877 kpa) 0,1897 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) 7. Tangki Penyimpanan COCl Solution (F-40) Fungsi : Menyimpan COCl Solution untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 0 Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = C Laju alir massa = 86,755 kg/jam = 966,480 kg/m (Ullman, 005). Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Perhitungan: a. Volume tangki 86,755 kg / jam 0hari4 jam/ hari Volume bahan,v l = = 1,64 m 966,480 kg / m Volume tangki, V t = (1 + 0,) x 1,64 m = 56,469 m b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (H s : D = 5 : 4) Tinggi head : diameter (H h : D = 1 : 4) - Volume shell tangki ( V s ) 1 V s = D H 4

104 5 V s = D 16 - Volume tutup tangki (V h ) Tinggi head (H h ) = 1 / 4 D V h = D H 4 h = /4 D ( 1 / 4 D) = /16 D (Walas,1988) - Diameter dan tinggi shell V = V s + V h 56,469 = 5 D D + D = 6,0147 m = 6,8 in H s = 5/4 x 6,0147 m = 7,5184 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 6,0147 m H h Hh 1 = D 6, 0147 D 4 = 1,507 m H t (Tinggi tangki) = H s + H h = 9,01 m d. Tebal shell tangki 1,64 m Tinggi bahan dalam tangki = x 7,5184 m = 6,65 m 56,469 m = x g x l P Hidrostatik = 966,480 kg/m x 9,8 m/det x 6,65 m= 59,41 kpa P 0 = Tekanan operasi = 1 atm = 100 kpa Faktor kelonggaran = 0 % P design = (1,)(59, ) = 191,105 kpa Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress (S) = 150 psia = 14651,65 kpa Faktor korosi = 0,15 in Tebal shell tangki:

105 PD t 0,15 SE 1,P (191,105 kpa) (6,8 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(191,105kPa) 0,18 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in e. Tebal tutup tangki PD t 0,15 SE 1,P (191,105 kpa) (6,8 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(191,105kPa) 0,18 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) (Brownel & Young,1959) 8. Tangki Penyimpanan COCl (F-40) Fungsi : Menyimpan COCl untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 0 Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = C Laju alir massa = 116,66 kg/jam = 177,697 kg/m (Ullman, 005). Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Perhitungan: a. Volume tangki 116,66 kg / jam 0hari4 jam/ hari Volume bahan,v l = = 59,8764 m 177,697 kg / m Volume tangki, V t = (1 + 0,) x 59,8764 m = 71,6517 m b. Diameter dan tinggi shell

106 Direncanakan : Tinggi shell : diameter (H s : D = 5 : 4) Tinggi head : diameter (H h : D = 1 : 4) - Volume shell tangki ( V s ) 1 V s = D H 4 5 V s = D 16 - Volume tutup tangki (V h ) Tinggi head (H h ) = 1 / 4 D V h = D H 4 h = /4 D ( 1 / 4 D) = /16 D (Walas,1988) - Diameter dan tinggi shell V = V s + V h 71,6517 = 5 D D + D = 8,457 m =,96 in H s = 5/4 x 8,457 m = 10,57 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 8,457 m H h Hh 1 = D 8, 457 D 4 =,114 m H t (Tinggi tangki) = H s + H h = 1,6860 m d. Tebal shell tangki 59,8764 m Tinggi bahan dalam tangki = x 10,57 m = 8,8096 m 71,6517m = x g x l P Hidrostatik = 177,697 kg/m x 9,8 m/det x 8,8096 m= 118,94 kpa P 0 = Tekanan operasi = 1 atm = 100 kpa Faktor kelonggaran = 0 % P design = (1,)(118, ) = 6,71 kpa

107 Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress (S) = 150 psia = 14651,65 kpa Faktor korosi = 0,15 in Tebal shell tangki: PD 0,15 SE 1,P (6,71 kpa) (,96 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(6,71 kpa) 0,4986 in t Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) e. Tebal tutup tangki PD 0,15 SE 1,P (6,71 kpa) (,96 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(6,71 kpa) 0,4986 in t Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) 9. Gudang Penyimpanan NaOH (F-440) Fungsi : menyimpan NaOH untuk kebutuhan selama 0 hari Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Beton Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas NaOH = 191 kg/m (Ulmann, 005) Laju alir NaOH = 1,1840 kg/jam Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Perhitungan Desain Bangunan :

108 Volume gudang (Vt) = 1, (0,00091 m /jam) (0 hari) (4 jam) 1 = 0,786 m Direncanakan Panjang gudang : Lebar gudang: Tinggi gudang = : : 1 Vt = PxLxT 0,786 m = / L x L x ½ L L = 1,0486 m P = / (1,0486 m) = 1,579 m T = 1 / (1,0486 m) = 0,54 m 0. Combuster (C-60) Fungsi : Membakar sisa gas keluaran Asober V-40 Kondisi Operasi: Suhu Umpan : 05,15 K Suhu Ref Tekanan : 98 K : 1 atm Panas yang dibutuhkan : Q 1btu 1000kal = 69.94,409 kkal/jam x x 5,16kal 1kkal =.55.7,96 Btu/jam Metode Perhitungan Metode Lobo Evans (Kern, 1965) Ketentuan: 1. Suhu rata-rata tube = suhu absorber + aproach (dipakai aproach 50 K) Maka suhu rata-rata tube, Ts = 05, = 55,15 K = 50,15 o F. Efisiensi panas overall diperkirakan 60%. Flux panas rata-rata pada seksi radiasi 100 Btu/Jam.ft (Kern, 1950) Total panas yang dibutuhkan, Qt = Q/60%.55.7, 96 = 60% Btu/jam

109 = ,876 Btu/jam = 4,54 MBtu/jam Fuel gas pada 5 % excess udara, fig 1.6 evans dicatat 1010 lb/mbtu Jadi kebutuhan gas Spesifikasi pipa yang dipakai: Diameter luar, (OD) =,5 in Diameter dalam, (OD) =,9 in Nominal size = in Schedule number = 80 Panjang pipa, (L) = 0 ft = Qt x 1010 lb/mbtu = 4,54 MBtu/jam x 1010 lb/mbtu = 4.67,654 lb/jam = 4.67,654 lb/jam 600s/jam = 1,1854 lb/s Area permukaan, transfer panas setiap pipa, (At): At = OD.. L 1,5 =, = 18,167 ft Perkiraan jumlah tube yang dibutuhkan, (Nt) Nt = Qt flux. At , 876 Btu/jam 10018,167ft = = 19,405 tube Dipakai jumlah tube, (Nt) 19 tube dengan Single Row Arrangement Sehingga Combuster dapat digambarkan: Pitch (jarak antar pipa), (PT) dipakai 1,5 x OD PT = 1,5 x,5

110 = 5,5 in Ukuran Combuster : 1. Tinggi Combuster, (H) H = OD x 56 + (56-1) x (PT OD) =,5 x x (5,5,5) = 9,5 in 1in/ ft (1 ft = 1 in) = 4,54 ft Dipakai over design 10%, maka tinggi furnace: H = 1,1 x 4,54 ft = 6,7896 ft Maka dipakai tinggi furnace 7 ft. Panjang Combuster, (L) L = OD x 80 + (80-1) x (PT OD) =,5 x x (5,5,5) = 418,500in 1in/ ft = 4,854 ft Dipakai over design 10%, maka panjang furnace: L = 1,1 x 4,854 ft = 8,96 ft Maka dipakai panjang furnace 8 ft. Lebar Combuster, (l) = Panjang pipa = 0 ft Permukaan Dingin Ekivalen, (A cp ) A cp = PT 1in/ ft x Panjang pipa = 5,500in x 0 ft 1in / ft = 8,7500 ft PT/OD = 1,5 in Dari fig (Kern, 1965), untuk Single Row Arrangement diperoleh: α = 0,975

111 α. A cp setiap tube = 0,975 x 8,7500 ft = 8,51 ft α. A cp = Nt x α. A cp setiap tube = 19 x 8,51 ft = 1.69,0096 ft Area Refractory: 1. Dinding samping = x H x l = x 7 x 0 = ft. Lantai dan Atas = x L x l = x 8 x 0 = 1.50 ft. End Wall = x H x L = x 7 x 8 =.05 ft Total Area Reafractory, (Ar) = 4.65 ft Corrected Refractory Surface, (A R ) A R = A r - α. A cp = ,0096 =.01,9904 ft A R. A cp 1,88 Mean Beam Length: Dimensi furnace = l x L x H = 0 ft x 8 x 7 ft = 0.50 ft Ratio dimensi = 4 : 7,6 : 5,4 Dari tabel 19.1 (Kern,1965) untuk rectangular furnace

112 Mean length, L / volumefurnace Volume = 0 ft x 8 ft x 7 ft = 0.50 ft Diperoleh Mean length, = 0.50 = 18,516 ft Dipakai Flame Emissivity 0, 4999 (Kern, 1950) G Overall, Exchange Factor, fungsi AR G 0,4999dan 1,88. A dari fig (Kern, 1950) diperoleh 0, 7 cp Check suhu gas diperlukan: Suhu Cold Surface (pipa), Ts = 50,15 o F Q. Acp. =.55.7, 96 Btu/jam 1.69,0096 ft 0,7 = 09,7604 Btu/jam.ft Dari fig (Kern,1965) diperoleh suhu fuel gas dibutuhkan, \ Tg = 1470 F (pada radian section) Penentuan tebal dinding Combuster: Dinding furnace berupa Refractory Brick Konduktivitas, (k) pada 1470 F: k = 0,7 Btu/Jam.ft.F (Brown, 1950) Dipakai suhu permukaan dinding luar = 00 o C atau 9 o F Untuk menghemat panas, suhu masih cukup tinggi sehingga disekitar furnace diberi pengaman. Panas Hilang, (Q loss ) (1470 9) k Q loss = X

113 (1470 9) 0, 7 = X = 754,6000 Btu/Jam.ft X Panas hilang secara konveksi alamiah ke lingkungan Q loss = (hc+hr) (9-86) hr = Koefisien transfer panas radiasi ke lingkungan. dibaca dari fig 10.7 (Perry,1999) sehingga diperoleh hr pada 9 F =,7 Btu/J.ft. o F hc = 0,8 (9-86) 0,5 L -0,5 persamaan 10.4 (Perry,1984) untuk vertical surface L = mean beam length = 14,48 ft hc = 0,8 (9-86) 0,5 14,48-0,5 = 0,600 Btu/Jam.ft. o F hc = koefisien transfer panas konveksi ke lingkungan Qloss = (0,600 +,7) (9-86) = 1010,055 Btu/Jam.ft Tebal dinding, ( X) 754,6000 X = 1010,055 = 0,7471 ft = 0,7471 ft x = 0,7471 ft x 1in = 8,9651 in 1 ft 1m = 0,77 m =,77 cm,808 ft Dipakai tebal dinding Combuster 1/4 m.

114

115 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS 1. Screening (SC) Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar Jenis : bar screen Jumlah : 1 Bahan konstruksi : stainless steel Kondisi operasi: - Temperatur = 8 C - Densitas air () = 996,4 kg/m (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F) = 177,995 kg/jam Laju alir volume (Q) 177,995kg / jam1 jam/ 600s = = 0,0004 m /s 996,4 kg / m Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 0 mm; Bar clear spacing = 0 mm; Slope = 0 Direncanakan ukuran screening: Panjang screen = m Lebar screen = m Misalkan, jumlah bar = x Maka, 0x + 0 (x + 1) = x = 1980 x = 49,5 50 buah Luas bukaan (A ) = 0(50 + 1) (000) = mm =,04 m Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan C d = 0,6 dan 0% screen tersumbat.

116 Q (0,0004) Head loss (h) = g C A (9,8)(0,6) (,04) d = 5, m dari air Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas). Pompa Utilitas (PU-01) Fungsi : memompa air dari sungai ke bak penampungan sementara Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : - Temperatur = 8C - Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,195 lb m /ft (Geankoplis, 1997) - Viskositas air () = 0,8007 cp = 0,00054 lb m /ftjam (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F) = 177,995 kg/jam = 0,848 lb m /detik F 0,848lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,195 lb /ft = 0,016 ft /s = 0,0004 m /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,016 ft /s ) 0,45 ( 6,195 lbm/ft ) 0,1 = 0,966 in m

117 Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal Schedule number : 40 : 1¼ in Diameter Dalam (ID) : 1,80 in = 0,1150 ft Diameter Luar (OD) : 1,660 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 0,016ft /s 1,046 0,0104ft v t N Re ρ vd μ Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen. ft/s 6,195 1,046 0,1150 0,00054 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 5845,5447 dan /D = = 0,0004 0,1150 ft 1741,4905 maka harga f = 0,0060 Friction loss : (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,01 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,046 = 0,097 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,046 = 0,059 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 5 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0060) 5. 1,046 0,1150..,174 = 0,180 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c

118 1, = 0,065 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,70 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 50 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 50 ft 0 0,70 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -50,70 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -50,70 = - 0,8 x Wp Wp = 6,878 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 177,995 0, = lbm / s 6,878 ft. lbf / lbm = 0,0964 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s. Water Reservoar (WR) Fungsi : Tempat penampungan air sementara Jumlah : Jenis : beton kedap air Data : Kondisi operasi : Temperatur = 8 o C Laju massa air = 177,995 kg/jam = 0,848 lbm/s

119 Laju air volumetrik, F 0,848 lbm/s Q 0,016 ft /s ρ 6,195 lbm/ft Waktu penampungan air Densitas air = 996,4 kg/m = 6,195 lbm/ft = 1,81 m /jam = 5 hari Volume air = 1,81 x 5 x 4 = 165,9756 m Bak terisi 90 % maka volume bak = Jika digunakan bak penampungan maka : Volume 1 bak = 1/. 184,417 m = 9,087 m Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 1,5 x lebar bak (l) - tinggi bak (t) = lebar bak (l) Maka : Volume bak = p x l x t 9,087 m = 1,5 l x l x l Jadi, panjang bak Lebar bak Tinggi bak l =,9466 m = 5,900 m =,9466 m =,9466 m Luas bak =,69 m 165, ,417m 0,9 4. Pompa Water Reservoar (PU-0) Fungsi : memompa air dari bak penampungan ke bak pengendapan Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 177,995 kg/jam = 0,848 lb m /detik Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,00054 lbm/ft.s

120 0,848 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,016 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,016 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 0,966 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal Schedule number : 40 : 1¼ in Diameter Dalam (ID) : 1,80 in = 0,1149 ft Diameter Luar (OD) : 1,660 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 0,016ft /s 1,046 0,0104ft v t N Re ρ vd μ Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen. ft/s 6,196 1,046 0, Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 1741,4905 dan /D = = 0,0004 0,1149 ft 1741,4905 maka harga f = 0,0060 Friction loss : (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,01 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,046 = 0,097 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,046 = 0,059 ft.lbf/lbm (,174)

121 L v Pipa lurus 5 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0060) 5. 1,046 0,1149..,174 = 0,14 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,065 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,70 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 5 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 5 ft 0 0,70 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -5,70 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -5,70 = - 0,8 x Wp Wp = 1,5878 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 177,995 0, = lbm / s 1,5878 ft. lbf / lbm = 0,088 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s

122 5. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1 Jenis : beton kedap air Data : Kondisi penyimpanan : temperatur = 8 o C tekanan = 1 atm Laju massa air : F = 177,995 kg/jam = 0,848 lb m /detik Densitas air : ρ = 996,4 kg/m = 6,195 lbm/ft F 0,848 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,195 lb /ft = 0,016 ft /s = 0,8140 ft /mnt m Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) : 0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 1 ft Kecepatan aliran v Q A Desain panjang ideal bak : t 0,8040ft /mnt 10ft x 1 ft L = K dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h 0 0,0814 ft/mnt v (Kawamura, 1991) h = kedalaman air efektif ( ft); diambil 10 ft. Maka : L = 1,5 (10/1,57). 0,0814 = 0,7778 ft Diambil panjang bak = 1 ft = 0,048 m

123 Uji desain : Waktu retensi (t) : Va t Q = panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik 10 x 1x 1, ft = 1,84 menit 0,8140ft / min Desain diterima,dimana t diizinkan 6 15 menit (Kawamura, 1991). Surface loading : Q A = laju alir volumetrik luas permukaan masukan air 0,8140 ft /min (7,481 gal/ft ) 1 ft x 1, ft = 6,0899 gpm/ft Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 10 gpm/ft (Kawamura, 1991). Headloss (h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : h = K v g = 0,1 [0,0814 ft/min. (1min/60s). (1m/,808ft) ] = 0, m dari air. (9,8 m/s ) 6. Pompa Sedimentasi (PU-0) Fungsi : memompa air dari bak pengendapan ke klarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 177,995 kg/jam = 0,848 lb m /detik Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft

124 Viskositas air () = 0,8007cP = 0,00054 lbm/ft.s 0,848 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,016 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,016 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 0,966 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1¼ in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,80 in = 0,1150 ft Diameter Luar (OD) : 1,660 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 0,016ft /s 1,046 0,0104ft v t N Re ρ vd μ Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen. ft/s 6,195 1,046 0, Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 1741,4905 dan /D = = 0,0004 0,1150 ft 1741,4905 maka harga f = 0,0060 (Geankoplis, 1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,01 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,046 = 0,097 ft.lbf/lbm (,174)

125 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,046 = 0,059 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 5 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0060) 0. 1,046 0,1150..,174 = 0,180 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,065 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,70 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 5 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 5 ft 0 0,70 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -5,70 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -5,70 = - 0,8 x Wp Wp = 1,5878 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 05,649 0, = lbm / s 1,5878 ft. lbf / lbm = 0,0485 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s

126 7. Tangki Pelarutan Alum [Al (SO 4 ) ] (TP-01) Fungsi : Membuat larutan alum [Al (SO 4 ) ] Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 grade C Jumlah : 1 Data: Kondisi pelarutan: Temperatur = 8C Tekanan = 1 atm Al (SO 4 ) yang digunakan = 50 ppm Al (SO 4 ) yang digunakan berupa larutan 0 ( berat) Laju massa Al (SO 4 ) = 0,0689 kg/jam Densitas Al (SO 4 ) 0 = 16 kg/m = 85,0889 lb m /ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor keamanan = 0 Perhitungan: Ukuran Tangki 0,0689 kg/jam 4 jam/hari 0hari Volume larutan, Vl 0,16kg/m = 0,11 m Volume tangki, V t = 1, 0,11 m = 0,1456 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : Maka: 1 V πd H 4 1 0,1456m πd D 4 0,1456m πd 8 D =0,498 m ; H = 0,747 m Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tinggi silinder volume silinder

127 = (0,11)(0,747) (0,1456) = 0,67 m =,040 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 16 kg/m x 9,8 m/det x 0,67 m = 817,800 Pa = 8,178 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa, P operasi = 8,178 kpa + 101,5 kpa = 109,648 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (109,648 kpa) = 115,150 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kpa (Brownell & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (115,150kPa) (0,498m) (8718,714 kpa)(0,8) 1,(115,150kPa) 0,0004m 0,016 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,016 in + 1/8 in = 0,141 in Daya Pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/ E/Da = 1 L/Da = ¼ W/Da = 1/5 J/Dt = 1/1 ; Da = 1/ x 0,498 m = 0,1661 m ; E = 0,1661 m ; L = ¼ x 0,1661 m = 0,0415 m ; W = 1/5 x 0,1661 m = 0,0 m ; J = 1/1 x 0,498 m = 0,0415 m

128 dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Al (SO 4 ) 0 = 6,710-4 lb m /ftdetik (Kirk & Othmer, 1991) Bilangan Reynold, ρ N Da NRe (Geankoplis, 1997) μ 85, ,1661x,808 N Re 4 6, ,6447 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.D a ρ P (McCabe,1999) K T = 6, 0,7996 g c 5 6,(1put/det).(0,1661,808ft) (85,0889lbm/ft ),174lbm.ft/lbf.det P 0,0015 Hp ft.lbf/det x 1Hp 550ft.lbf/det Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 0,0015 = 0,0018 hp 0,8 (McCabe,1999) 8. Pompa Utilitas (PU-04) Fungsi : memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier Jenis : pompa injeksi

129 Bahan konstruksi : commercial steel Jumlah : 1 Kondisi operasi: - Temperatur = 8 C - Densitas alum () = 16 kg/m = 85,0889 lb m /ft (Geankoplis, 1997) - Viskositas alum () = 6,710-4 lb m /ftdetik = 0,001 Pa.s (Kirk & Othmer, 1991) - Laju alir massa (F) = 0,0689 kg/jam = 0,00004 lb m /s F 0,00004lbm/s Laju alir volume, Q 0, ft /s ρ 85,0889 lb /ft m = 0, m /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0, ft /s ) 0,45 (85,0898 lbm/ft ) 0,1 = 0,00 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0, ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft / s = 0,001 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (85,0889lbm/ ft )(0,001 ft / s)(0,04ft) = lbm/ft.s =,5186 Aliran adalah laminar, maka dari Pers..10-7, Geankoplis, 1997, diperoleh f =16 /N Re = 16/,5186 = 4,547 Friction loss :

130 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, = 1, ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,001 =, ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,001 = 4, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(4,547) 0. 0,001 0,04..,174 = 0,0009 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 0, =, ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,0004 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s maka 0 ft 0 0,0004 ft. lbf / lbm W 0 0 Ws = - 0,0004 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 0,0004 = -0,8 x Wp Wp = 5,0005 ft.lbf/lbm s

131 Daya pompa : P = m x Wp 0, , = lbm / s 5,0005 ft. lbf / lbm = 0, Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp 1 hp x 550ft. lbf / s 9. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na CO ) (TP-0) Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na CO ) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 grade C Jumlah : 1 Data : Kondisi pelarutan : Temperatur = 8 C Tekanan = 1 atm Na CO yang digunakan = 7 ppm Na CO yang digunakan berupa larutan 0 ( berat) Laju massa Na CO = 0,07 kg/jam Densitas Na CO 0 = 17 kg/m = 8,845 lb m /ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor keamanan = 0 Perhitungan Ukuran Tangki 0,07kg/jam 4 jam/hari 0hari Volume larutan, Vl 0, 17 kg/m = 0,067 m Volume tangki, V t = 1, 0,067 m = 0,0807 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = :

132 Maka: 1 V πd H 4 1 0,0807 m πd D 4 0,0807 m πd 8 D = 0,409 m ; H =0,6140 m Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tinggi silinder volume silinder Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = (0,067)(0,6140) (0,0807) = 0,5116 m = 1,6786 ft = 17 kg/m x 9,8 m/det x 0,5116 m = 665,611 Pa = 6,656 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 6,656 kpa + 101,5 kpa =107,9786 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (107,9786 kpa) = 11,755 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 87.18,714 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (11,755 kpa) (0,409m) (87.18,714kPa)(0,8) 1,(11,755 0,000m 0,011in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan kpa) = 0,011 in + 1/8 in = 0,181 in

133 Daya Pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/ E/Da = 1 L/Da = ¼ W/Da = 1/5 ; Da = 1/ x 0,409 m = 0,164 m ; E = 0,164 m ; L = ¼ x 0,164 m = 0,041 m ; W = 1/5 x 0,164 m = 0,07 m J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,409 m = 0,041 m dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Na CO 0 =, lb m /ftdetik (Kirk & Othmer, 1991) Bilangan Reynold, ρ N Da NRe (Geankoplis, 1997) μ 8,845 10,164 x,808 N Re 4, ,9800 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.D a ρ P ( McCabe,1999) K T = 6, g c 5 6,.(1put/det).(0,164x.808ft) (8,845lbm/ft ),174lbm.ft/lbf.det P 0,915 ft.lbf/det x 0,0005 hp 1hp 550 ft.lbf/det (McCabe,1999)

134 Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 0,0005 = 0,0007 hp 0,8 10. Pompa Utilitas (PU-05) Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier Jenis : Pompa injeksi Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 0,07 kg/jam = 0,0000 lbm/s Densitas soda abu () = 17 kg/m = 8,84 lbm/ft (Kirk & Othmer, 1991) Viskositas soda abu () =, cp =, lbm/ft.s (Kirk & Othmer, 1991) 0,0000 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 8,84 lbm/ ft = 0, ft /s Desain pompa : Asumsi : aliran laminar Di,opt =,9 (Q) 0,6 () 0,18 (Timmerhaus,1991) =,9 (0, ft /s ) 0,45 (, lbm/ft ) 0,1 = 0,0077 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft

135 0, ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft v D Bilangan Reynold : N Re = / s = 0,0007 ft/s (8,84lbm/ ft )(0,0007ft / s)(0,04ft) = -7, lbm/ft.s = 5149,051 Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 5149,051 dan /D = = 0,0067 0,04 ft maka harga f = 0,0090 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, =, ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,0007 = 1, ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,0007 = 1, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0090) 0. 0,0007 0,04..,174 =, ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 0, = 7, lbf/lbm = 1,174

136 Total friction loss : F =, ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 0 ft,174ft / s 0,174ft. lbm/ lbf. s -7 0 ft 0, ft. lbf / lbm W 0 Ws = -0 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -0 = -0,8 x Wp Wp = 7,5 ft.lbf/lbm s Daya pompa : P 0,07 0, = m x Wp = lbm / s 7,5 ft. lbf / lbm 1 hp x 550ft. lbf / s = 0, Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp 11. Clarifier (CL) Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Tipe : External Solid Recirculation Clarifier Bentuk : Circular desain Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8, Grade C Data: Laju massa air (F 1 ) Laju massa Al (SO4) (F ) = 177,995 kg/jam = 0,0689 kg/jam

137 Laju massa Na CO (F ) Laju massa total, m = 0,07 kg/jam = 178,056 kg/jam Densitas Al (SO 4 ) = 710 kg/m (Perry, 1999) Densitas Na CO = 5 kg/m (Perry, 1999) Densitas air = 996,4 kg/m (Perry, 1999) Reaksi koagulasi: Al (SO 4 ) + Na CO + H O Al(OH) + Na SO 4 + CO Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = -10 m Settling time = 1- jam Dipilih : kedalaman air (H) = m, waktu pengendapan = 1 jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan, 177,995 0,0689 0,07 177,995 0,0689 0,07 996, = 996,478 kg/m = 0,996 gr/cm 178,056 kg / jam1 jam Volume cairan, V = 1,8 996,478 kg/m m V = 1/4 D H D = 4V ( ) H 1/ 41,8,14 1/ Maka, diameter clarifier = 0,7664 m Tinggi clarifier 0,7664m = 1,5 D = 1,1496 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 996,478 kg/m x 9,8 m/det x m = 9,897 kpa

138 Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 9,897 kpa + 101,5 kpa = 10,6147 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (10,6147 kpa) = 17,1454 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (17,1454kPa) (0,7664m) (87.18,714kPa)(0,8) 1,(17,1454 0,0008m 0,097in kpa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,097 in + 1/8 in = 0,1547 in Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) : T, ft-lb = 0,5 D LF (Azad, 1976) Faktor beban (Load Factor) : 0 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) Sehingga : T = 0,5 [(0,7664 m).(,808 ft/m) ].0 T = 47,4158 ft-lb Daya Clarifier P = 0,006 D (Ulrich, 1984) dimana: P = daya yang dibutuhkan, kw Sehingga, P = 0,006 (0,7664) = 0,005 kw = 0,0047 Hp 1. Pompa Utilitas (PU-06) Fungsi Jenis : memompa air dari clarifier ke unit filtrasi : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Laju alir massa (F) = 177,995 kg/jam = 0,848 lb m /s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,195 lbm/ft

139 Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,848 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,195 lbm/ ft = 0,016 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,016 ft /s ) 0,45 ( 6,195 lbm/ft ) 0,1 = 0,0964 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal Schedule number : 40 : 1¼ in Diameter Dalam (ID) : 1,80 in = 0,1149 ft Diameter Luar (OD) : 1,660 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 0,016ft /s 1,046ft/s 0,0104ft v t N Re ρ vd μ Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen. 6,195 1,046 0, Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 1741,4905 dan /D = = 0,0004 0,1149 ft 1741,4905 maka harga f = 0,0060 (Geankoplis,1997 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,01 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,046 = 0,097 ft.lbf/lbm (,174)

140 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,046 = 0,059 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0060) 50. 1,046 0,1149..,174 = 0,1656 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,065 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,979 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 50 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 50 ft 0 0,979 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -50,979 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -50,979 = - 0,8 x Wp Wp = 6,87 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 177,995 0, = lbm / s 6,87 ft. lbf / lbm = 0,0965 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s

141 1. Tangki Filtrasi (TF) Fungsi : Menyaring partikel partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 grade C Jumlah : 1 Data : Kondisi penyaringan : Temperatur = 8 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 177,995 kg/jam Densitas air = 996,4 kg/m = 6,195 lbm/ft (Geankoplis, 1997) Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/ volume tangki Ukuran Tangki Filter 177,995kg/jam 0,5 jam Volume air Va = 0,458 m 996,4 kg/m Volume total = 4/ x 0,458 m = 0,4610 m Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 1,05 x 0,4610 = 0,4841 m.di Hs - Volume silinder tangki (Vs) = 4 Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = : 1 Vs = 0,4841 m =. Di 4. Di 4 Di = 0,77 m; H =,00 m Tinggi penyaring = ¼ x,00 m = 0,5800 m Tinggi air = ¾ x,00 m = 1,7400 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4

142 Tinggi tutup tangki = ¼ (0,77) = 0,19 m Tekanan hidrostatis, Pair = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x 1,7400 m = 16988,1776 Pa = 16,988 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 16,988 kpa + 101,5 kpa = 118,1 kpa Maka, P design = (1,05) (118,1 kpa) = 14,88 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1,650 psia = 8718,714 kp (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki : PD t SE 0,6P (14,88kPa) (0,77m) (87.18,714 kpa)(0,8) 0,6.(14,88kPa) 0,0007m 0,071in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,071 in + 1/8 in = 0,151 in 14. Pompa Utilitas (PU-07) Fungsi Jenis : memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas-01 : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 177,995 kg/jam = 0,848 lbm/s Densitas air () = 996,400 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s

143 0,848 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,195 lbm/ ft = 0,016 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,016 ft /s ) 0,45 ( 6,195 lbm/ft ) 0,1 = 0,966 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1¼ in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,80 in = 0,1149 ft Diameter Luar (OD) : 1,660 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 0,016ft /s 1,046ft/s 0,0104ft v t N Re ρ vd μ Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen. 6,195 1,046 0, Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 1741,4905 dan /D = = 0,0004 0,1149 ft 1741,4905 maka harga f = 0,0060 (Geankoplis,1997 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,01 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,046 = 0,097 ft.lbf/lbm (,174)

144 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,046 = 0,059 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0060) 0. 1,046 0,1149..,174 = 0,1656 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,065 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,979 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 0 ft 0 0,979 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -0,979 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -0,979 = - 0,8 x Wp Wp = 7,87 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 177,995 0, = lbm / s 7,87 ft. lbf / lbm = 0,0581 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s

145 15. Tangki Utilitas (TU-01) Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 grade C Kondisi penyimpanan : Temperatur 8 C dan tekanan 1 atm Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 8 o C Laju massa air = 177,995 kg/jam = 1,577 lbm/s Densitas air = 996,4 kg/m = 6,195 lbm/ft (Geankoplis, 1997) Kebutuhan perancangan = jam Perhitungan Ukuran Tangki : 177,995kg/jam jam Volume air, Va = 4,1494 m 996,4 kg/m Volume tangki, V t = 1, 4,1494 m = 4,979 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = : 1 V πd H 4 1 4,979 m πd D 4 4,979 m πd 8 D = 1,6171 m ; Tinggi cairan dalam tangki = Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik = H =,456 m volume cairan x tinggi silinder volume silinder P hid = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x,014 m = 1974,9001 Pa (4,1494)(,456) =,014 m = 6,617 ft (4,979)

146 = 19,749 kpa Tekanan operasi, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 19, ,5 kpa = 11,0599 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05)( 11,0599 kpa) = 17,119 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (17,119 kpa) (1,6171m) t (8718,714 kpa)(0,8) 1,(17,119 0,0015 m 0,0581in kpa) Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,0581 in + 1/8 in = 0,181 in 16. Pompa Utilitas (PU-08) Fungsi : memompa air dari Tangki Utilitas -01 ke cation exchanger Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 56,5014 kg/jam = 0,0,046 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,046 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,0006 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991)

147 =,9 (0,0006 ft /s ) 0,45 ( 6,195 lbm/ft ) 0,1 = 0,89 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/4 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0,0006 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 1,909 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,195 lbm/ ft )(1,909 ft / s)(0,04 ft) = 0,0005lbm/ft.s = 60,860 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 60,860 dan /D = = 0,001 0,04 ft maka harga f = 0,0085 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,0150 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,909 = 0,0451 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,909 = 0,0601 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c

148 = 4(0,0085) 0. 1,909 0,04..,174 = 0,910 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,001 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,06 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v Maka P 1 P Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s 0 0 ft 0 1,06 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -1,06 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -1,06 = -0,8 x Wp Wp = 6,79 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 56,5014 0, = lbm / s 6,79 ft. lbf / lbm = 0,0017 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s 17. Tangki Pelarutan Asam Sulfat H SO 4 (TP-0) Fungsi : Membuat larutan asam sulfat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA 0 grade A

149 Kondisi pelarutan : Temperatur = 8 C ; Tekanan = 1 atm H SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat) Laju massa H SO 4 = 0,0 kg/jam Densitas H SO 4 = 1061,7 kg/m = 66,9 lb m /ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan Faktor keamanan Ukuran Tangki = 0 hari = 0 0,0 kg/jam 0hari Volume larutan, Vl = 0,471 m 0,051061,7kg/m Volume tangki, V t = 1, 0,471 m = 0,545 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : 4 Maka: 1 V πd H ,545m πd D 4 1 0,545 m πd D = 1,0591 m ; H = 0,885 m Tinggi larutan H SO 4 dalam tangki = Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 1061,7 kg/m x 9,8 m/det x 0,885 m = 9,186 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa = volume cairan x tinggi silinder volume silinder 0,471 1,0591 0,545 = 0,885 m =,8954 ft P operasi = 9,186 kpa + 101,5 kpa = 110,5076 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05) (110,5076 kpa) = 116,09 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959)

150 Allowable stress = 1650 psia = 1109,85 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (116,09) (0,794m) (1109,85 kpa)(0,8) 1,(116,09 0,0005m 0,00in Faktor korosi = 1/8 in kpa) Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,00 in + 1/8 in = 0,145 in Daya Pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/ E/Da = 1 L/Da = ¼ W/Da = 1/5 J/Dt = 1/1 ; Da = 1/ x 0,794 m = 0,648 m ; E = 0,648 m ; L = ¼ x 0,648 m = 0,066 m ; W = 1/5 x 0,648 m = 0,050 m ; J = 1/1 x 0,794 m = 0,066 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H SO 4 5 = 0,01 lb m /ftdetik (Kirk & Othmer, 1991) Bilangan Reynold, ρ N Da N Re (Geankoplis, 1997) μ N Re c 66,801 5 a 1 (0,190x0,8686) 0, ,504 N p.n.d ρ P (Geankoplis, 1997) g Dengan menggunakan gambar.4-4 Geankoplis maka nilai N p pada N Re = 4167,504 adalah 4,5

151 5 4,5 (1put/det).(0,8686,808ft) (66,9lbm/ft,174lbm.ft/lbf.det P 4,584 0,008 Hp ft.lbf/det x 1Hp 550ft.lbf/det Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 0,008 = 0,0104 hp 0,8 ) 18. Pompa Utilitas (PU-09) Fungsi : memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke penukar kation (cation exchanger) Jenis : pompa injeksi Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur = 8 C - Densitas H SO 4 () = 1061,7 kg/m = 66,9 lb m /ft (Geankoplis, 1997) - Viskositas H SO 4 () = 0,01 lb m /ftdetik = 1, Pa.s (Kirk & Othmer, 1991) - Laju alir massa (F) = 0,0 kg/jam = 0,00000 lb m /detik F 0,0lbm/detik Laju alir volume, Q 0, ft /s ρ 66,9 lb /ft m Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 s (Timmerhaus,1991) =,9 (0, ft /s ) 0,45 ( 66,9 lbm/ft ) 0,1 = 0,0078 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft

152 Inside sectional area : 0,0004 ft 0, ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft / s = 0,0007 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (66,9 lbm/ ft )(0,0007 ft / s)(0,04 ft) = 0,01 lbm/ft.s = 0,09 (laminar) Aliran adalah laminar, maka : f = 16/N Re = 16/0,09 = 17,6018 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, = 4, ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,0007 = 1, ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,0007 = 1, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(17,6018) 0. 0,0007 0,04..,174 = 5, ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 0, = 8, ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 0,005 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997)

153 dimana : v 1 = v Maka P 1 P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 Ws = -0,005 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -0,005 = -0,8 x Wp Wp = 5,0067 ft.lbf/lbm 0 ft 0 0,005ft. lbf / lbm W 0 s Daya pompa : P 0,0 0, = m x Wp = lbm / s 5,0067 ft. lbf / lbm 1 hp x 550ft. lbf / s = 0, Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp 19. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi : Mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 grade C Kondisi penyimpanan : Temperatur = 8 C Tekanan = 1 atm Data : Laju massa air = 56,5014 kg/jam = 0,0567 m /jam Densitas air = 996,4 kg/m = 6,195 lbm/ft (Geankoplis,1997) Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 0 Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 1.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:

154 - Diameter penukar kation = ft = 0,9144 m - Luas penampang penukar kation = 9,6 ft Tinggi resin dalam cation exchanger =,5 ft = 0,760 m Tinggi silinder = 1,,5 ft =,0 ft Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 ft Rasio axis = : 1 Tinggi tutup = 1 1 0,9144 0,86 ft (Brownel & Young, 1959) Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,86 m + (0,9144 m) =,0574 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x 0,760 m = 7,496 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 7,496 kpa + 101,5 kpa = 108,7646 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05) (108,7646 kpa) = 114,08 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (114,08kPa) (0,9144m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(114,08kPa) 0,0007m 0,095in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,095 in + 1/8 in = 0,1545 in 0. Pompa Utilitas (PU-10) Fungsi : memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger Jenis : pompa sentrifugal

155 Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 56,5014 kg/jam = 0,046 lb m /s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,046 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,0006 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0006 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 0,89 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/4 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,00 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,0450 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0,0006 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 1,909 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,195lbm/ ft )(1,909 ft / s)(0,04ft) = 0,0005lbm/ft.s = 60,860 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 60,860 dan /D = = 0,0067 0,04 ft maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997)

156 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,0150 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,909 = 0,05 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,909 = 0,0601 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,008) 0. 1,909 0,04..,174 = 0,8798 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,001 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,0075 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v Maka P 1 P Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s 0 Ws = -1,0075 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -1,0075 = -0,8 x Wp 0 ft 0 1,0075 ft. lbf / lbm W 0 s

157 Wp = 6,594 ft.lbf/lbm Daya pompa : P 56,5014 0, = m x Wp = lbm / s 6,594 ft. lbf / lbm 1 hp x 550ft. lbf / s = 0,0017 Hp 1. Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi : Tempat membuat larutan NaOH Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-8, grade C Jumlah : 1 Data : Laju alir massa NaOH = 0,01 kg/jam = 0,7506 kg/hari Waktu regenerasi = 4 jam NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m = 94,766 lbm/ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor keamanan = 0%, Perhitungan Ukuran Tangki (0,7506kg / hari)(0hari) Volume larutan, (V 1 ) = (0,04)(1518kg / m ) Volume tangki = 1, x 0,709 m = 0,4450 m Volume silinder tangki (Vs) = π Di Hs 4 = 0,709 m (Brownel & Young, 1959) Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 1 : 1 Maka : Vs = Di 4 0,4450 m Di = 4 Di = 0,70 m Hs = Di = 0,70 m

158 Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tinggi silinder volume silinder (0,709 m )(0,70m) 0,4450m = = 0,605 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 1518 kg/m x 9,8 m/det x 0,605 m = 8,96 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 8,96 kpa + 101,5 kpa =110,88 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (110,88 kpa) = 115,806 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (115,806 kpa) (0,70m) (87.18,714kPa)(0,8) 1,(115,806 kpa) 0,0006m 0,06 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,06 in + 1/8 in = 0,150 in Daya Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x 0,70 m = 0,410 m E/Da = 1 ; E = 0,410 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,401 m = 0,060 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,401 m =0,048 m

159 J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,70 m = 0,060 m dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas NaOH 4% = 4, lbm/ft.det (Kirk & Othmer, 1991) Bilangan Reynold, ρ N Da NRe (Geankoplis, 1997) μ 94, ,7907 x,808 N Re 4 4, ,6540- N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.D a ρ P ( McCabe,1999) K T = 6, g 6,.(1put/det) c 7,45 f 0, (0,7907,808ft) (94,766lbm/ft,174lbm.ft/lbf.det 1hp t.lbf/det x 550 ft.lbf/det hp P Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =. Pompa Utilitas (PU-11) Fungsi Jenis 0,0104 = 0,010 hp 0,8 ) (McCabe,1999) : memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan natrium hidroksida ke penukar anion (anion exchanger) : pompa injeksi

160 Bahan konstruksi : commercial steel Jumlah : 1 Kondisi operasi: - Temperatur = 8 C - Densitas NaOH () = 1518 kg/m = 94,766 lb m /ft (Perry, 1999) - Viskositas NaOH()= 4, lb m /ftdetik = 6, Pa.s (Kirk & Othmer, 1991) - Laju alir massa (F)= 0,01 kg/jam = 0, lbm/s F 0,01 lbm/detik - Laju alir volume, Q 0, ft /s ρ 94,766 lb /ft m Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0, ft /s ) 0,45 (94,766 lbm/ft ) 0,1 = 0,0068 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0, ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft v D Bilangan Reynold : N Re = / s = 0,0005 ft/s (94,766 lbm/ ft )(0,0005ft / s)(0,04 ft) = -4 4,00.10 lbm/ft.s =,4951 Aliran adalah laminar, maka : f = 16/N Re = 16/,4951 = 6,416 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1

161 0, = 1, ft.lbf/lbm =0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,0005 = 5, ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,0005 = 7, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(6,416) 0. 0,0005 0,04..,174 = 1, ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 0, =, ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1, ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s -4 maka : 0 0 ft 0 1,6.10 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -0,0001 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -0,0001 = -0,8 x Wp Wp = 7,500 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 0,01 0, = lbm / s 7,500 ft. lbf / lbm s 1 hp x 550ft. lbf / s

162 = 0, Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp. Penukar Anion (anion exchanger) (AE) Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, Grade B Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur = 8 0 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 56,5014 kg/jam Densitas air = 996,4 kg/m (Geankoplis, 1997) Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 0 Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 1., The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion = ft = 0,9144 m - Luas penampang penukar anion = 9,6 ft Tinggi resin dalam anion exchanger =,5 ft = 0,760 m Tinggi silinder = 1,,5 ft = ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 m Rasio axis = : 1 (Brownel & Young, 1959) Tinggi tutup = 1 1 H s 0,5 x 0,9144 0,86m Sehingga, tinggi anion exchanger = 0, (0,86) = 1,716 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l

163 = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x 0,760 m = 7,496 kpa Tekanan operasi = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 7,496 kpa + 101,5 kpa = 108,7646 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05)(108,7646) kpa = 114,08 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (114,08kPa) (0,9144m) (87.18,714kPa)(0,8) 1,(114,08kPa) 0,0007m 0,095in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,095 in + 1/8 in = 0,1545 in 4. Pompa Utilitas (PU-1) Fungsi : memompa air dari anion exchanger ke deaerator Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur = 8 C - Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lb m /ft (Geankoplis, 1997) - Viskositas air () = 0,8007 cp = 0,0005 lb m /ftjam (Geankoplis, 1997) - Laju alir massa (F) = 56,5014 kg/jam = 0,046 lb m /detik F 0,046lbm/detik Laju alir volume, Q 0,0006 ft /s ρ 6,195 lb /ft m Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0006 ft /s ) 0,45 (6,195lbm/ft ) 0,1

164 = 0,89 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/4 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,00 ft Diameter Luar (OD) : 0,40500 in = 0,0450 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0,0006 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 1,909 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,195 lbm/ ft )(1,909 ft / s)(0,04 ft) = 0,0005lbm/ft.s = 60,860 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 60,860 dan /D = = 0,001 0,00ft maka harga f = 0,0065 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,0150 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,909 = 0,0451 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,909 = 0,0601 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c

165 = 4(0,0065) 0. 1,909 0,04..,174 = 0,6974 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,001 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 0,8477 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = 100 kpa P = 7 kpa P P , ,5547 6,196 4,6485 Maka Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 0 ft 4,6485 0,8477 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -6,496 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -6,496 = -0,8 x Wp Wp = 79,70 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 56,5014 0, = lbm / s 79,70 ft. lbf / lbm = 0,0050 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s 5. Deaerator (DE) Fungsi Bentuk : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

166 Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8, Grade C Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur = 50 0 C Tekanan Kebutuhan Perancangan : 4 jam = 1 atm Laju alir massa air = 56,5014 kg/jam Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft (Perry, 1999) Faktor keamanan = 0 a. Perhitungan Ukuran Tangki : 56,5014 kg/jam 4 jam Volume air, Va = 1,61 m 996,4 kg/m Volume tangki, V t = 1, 1,61 m = 1,64 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = : 1 V πd H 4 1 1,61 m πd D 4 1,61 m πd 8 Maka: D =,05 m ; H =,458 m Tinggi cairan dalam tangki = 1,61 x, 458 =,7881 m 1,64 b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki =,05 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 1 Tinggi tutup = x,05m 0,5576 m (Brownel & Young, 1959) 4 Tinggi tangki total =,458 + (0,5576) = 4,4610 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x,7881 m = 7,11 kpa

167 Tekanan operasi = 1 atm = 100 kpa P = 7,11 kpa kpa = 17,11 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (17,11 kpa) = 1,58 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kp (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (1,58kPa) (,05m) (87.08,714kPa)(0,8) 1,(1,58 0,001 m 0,084in Faktor korosi = 1/8 in kpa) Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,084 in + 1/8 in = 0,09 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/ in (Brownel & Young, 1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/ in. 6. Pompa Utilitas (PU-1) Fungsi : memompa air dari deaerator ke ketel uap ke Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur = 8 C - Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,195 lb m /ft (Geankoplis, 1997) - Viskositas air () = 0,8007 cp = 1,971 lb m /ftjam (Geankoplis, 1997) - Laju alir massa (F) = 56,5014 kg/jam = 0,046 lb m /detik F 0,046lbm/detik Laju alir volume, Q 0,0006 ft /s ρ 6,195 lb /ft Desain pompa : Asumsi : aliran laminar m

168 Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0006 ft /s ) 0,45 (6,195 lbm/ft ) 0,1 = 0,89 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/4 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0,0006 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 1,909 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,195 lbm/ ft )(1,909 ft / s)(0,04 ft) = 0,0005lbm/ft.s = 60,860 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 60,860 dan /D = = 0,001 0,04 ft maka harga f = 0,0065 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,0150 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,909 = 0,0451 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,909 = 0,0601 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c

169 = 4(0,0065) 0. 1,909 0,04..,174 = 1,0461 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1, = 0,001 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,1964 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v Maka P 1 P Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s 0 Ws = -1,1964 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -1,1964 = -0,8 x Wp Wp = 8,9955 ft.lbf/lbm 0 ft 0 1,1964 ft. lbf / lbm W 0 s Daya pompa : P 56,5014 0, = m x Wp = lbm / s 8,9955 ft. lbf / lbm 1 hp x 550ft. lbf / s = 0,005 Hp 7. Ketel Uap (KU) Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Ketel pipa api Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Carbon steel

170 Data : dari deaerator : Massa = 56,5014 kg/jam = 14,56 lbm/jam H liquid pada 80 0 C = 76,8 kj/kg = 161,9974 btu/lbm Dari kondensat bekas Massa = 6,0055 kg/jam = 570,6574 lbm/jam H liquid pada 50 0 C = 1678, kj/kg = 71,5505 btu/lbm H pada 50 0 C = 54,8 kj/kg = 109,45 btu/lbm H 1 = H 1 = m x H 1 l 90 1 m m m x H l 15 14,56x 161, ,6574x 71, ,56 570, ,970Btu/lbm H = H H 1 H = 109,45 61,970 = 471,975 Btu/lbm W = 14, ,6574 = 695,174 lbm/jam W = 4,5x P x 970, H (Caplan, 1980) P = 695, ,975 4,5 970, 9,8010 hp Menghitung Jumlah Tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft /hp. Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft /hp = 9,8010 hp x 10 ft /hp = 98,0100 ft Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : Panjang tube Diameter tube = 18 ft = 1 ½ in Luas permukaan pipa, a = 0,95 ft / ft Sehingga jumlah tube (N t ) Sehingga jumlah tube =

171 N t = (98,0100ft A ' = L x a 18ft x0,95 ft / ft ) N t = 1,9516 N t = 14 buah 8. Pompa Utilitas (PU-14) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas (TU-1) ke menara pendingin air Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 16,690 kg/jam = 0,199 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,199 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,001 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,001 ft /s ) 0,45 ( 6,195 lbm/ft ) 0,1 = 0,497 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : ¾ in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,840 in = 0,0687 ft Diameter Luar (OD) : 1,050 in = 0,0875 ft Inside sectional area : 0,007 ft 0,001ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0071ft = 0,8405 ft/s

172 v D Bilangan Reynold : N Re = (6,196 lbm/ ft )(0,8405 ft / s)(0,0686 ft) = 0,0005lbm/ft.s = 6671,019 Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 6671,019 dan /D = = 0,0007 0,0686 ft maka harga f = 0,0065 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, = 0,0055 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,8405 = 0,0165 ft.lbf/lbm (,174) v check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,8405 = 0,00 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0065) 50.0,8405 0,0686..,174 = 0,079 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 0, = 0,0110 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : = 0,68 ft.lbf/lbm

173 P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 50 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s maka : 50 ft 0 0,68 ft. lbf / lbm W 0 0 Ws = -50,68 ft.lbf/lbm s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -50,68 = -0,8 x Wp Wp = 6,884 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 16,690 0, = lbm / s 6,884 ft. lbf / lbm = 0,0 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp 1 hp x 550ft. lbf / s 9. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 70C menjadi 0C Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 5 Grade B Jumlah unit : 6 unit Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (T L ) = 70 C = 158 F Suhu air keluar menara (T L1 ) = 0 C = 86 F Suhu udara (T G1 ) = 8 C = 8,4F Dari Gambar 1-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, T w = 80F. Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,0 kg uap air/kg udara kering

174 Dari Gambar 1-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,5 gal/ft menit Densitas air (70C) = 977,81 kg/m (Geankoplis, 1997) Laju massa air pendingin = 404,91 kg/jam Laju volumetrik air pendingin = 404,91 / 977,81 = 4,158 m /jam Kapasitas air, Q = 4,158 m /jam 64,17 gal/m / 60 menit/jam = 18,1654 gal/menit Faktor keamanan = 0% Luas menara, A = 1, x (kapasitas air/konsentrasi air) = 1, x (18,1654 gal/menit) /(1,5 gal/ft. menit)= 14,5 ft Laju alir air tiap satuan luas (L) = (404,91 kg/jam).(1 jam).(,808ft) (14,5 ft ).(600s).(1m ) = 0,800 kg/s.m Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 0,6917 kg/s.m Perhitungan tinggi menara : Dari Pers. 9.-8, Geankoplis, 1997 : Hy 1 = (1, ,88 x 0,0).10 (8 0) +, (0,0) = 840,08 J/kg Dari Pers , Geankoplis, 1997 : 0,6917 (Hy 840,08) = 0,800 (4187).(70-0) Hy = 8596,08 J/kg Hy. 10^ (J/kg) TL ( o C) Garis kesetimbangan Gambar LD. Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)

175 1/(Hy-hy*) Ketinggian menara, z = G. (Geankoplis, 1997) M.k G.a.P Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin Hy. 10 hy*.10 1/(Hy-hy*) 97, 84,01 0, ,85 101,919 0, , ,68 0, , ,55 0,0504 0,1000 0,0800 0,0600 0,0400 0,000 0, hy* Gambar LD. Kurva Hy terhadap 1/(Hy* Hy) Luasan daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.: Hy Hy1 dhy = 0,9159 Hy * Hy Estimasi k G.a = 1, kg.mol /s.m (Geankoplis, 1997). Maka ketinggian menara, z = 0,6917 (0,9159) 9 (0, )(1, ) = 1,7867 m = m Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 1-15, Perry, 1999, diperoleh tenaga kipas 0,0 Hp/ft. Daya yang diperlukan = 0,0 Hp/ft 14,5 ft = 0,460 hp Digunakan daya standar 5 hp

176 0. Pompa Utilitas (PU-15) Fungsi : memompa air pendingin 0 o C dari menara pendingin air ke unit proses Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 404,91 kg/jam =,4706 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s,4706 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,097 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,097 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 1,565 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,5480 in = 0,957 ft Diameter Luar (OD) : 4 in = 0, ft Inside sectional area : 0,0687 ft 0,097 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0687 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 0,578 ft/s (6,196lbm/ ft )(0,578ft / s)(0,957ft) = 0,0005lbm/ft.s = 19760,958 Karena N Re > 4000, maka aliran turbulen.

177 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 19760,958 dan /D = = 0,000 0,957 ft maka harga f = 0,0048 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, = 0,006 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,578 = 0,0078 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,578 = 0,0104 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0048) 0. 0,578 0,957..,174 = 0,0101 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 0, = 0,005 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,061 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 0 ft

178 ,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 0 ft 0 0,061ft. lbf / lbm W 0 Ws = - 0,061 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 0,061 = -0,8 x Wp Wp = 7,5451 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 404,91 0, = lbm / s 7,5451ft. lbf / lbm = 0,1687 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s 1. Pompa Utilitas (PU-16) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas - 01 ke tangki utilitas-0 Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = kg/jam = 0,614 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,614lbm / s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,0098 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0098 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 0,841 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :

179 Ukuran nominal : 1 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,0490 in = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) : 1,150 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,0060 ft 0,0098ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0060 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 1,6411 ft/s (6,195lbm/ ft )(1,6411 ft / s)(0,0874ft) = 0,0005lbm/ft.s = 1658,085 Karena N Re >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 1658,085 dan /D = = 0,0005 0,0874 ft maka harga f = 0,0068 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,009 ft.lbf/lbm =0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,6411 = 0,069 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,6411 = 0,087 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0068) 0. 1,6411 0,0874..,174 = 0,907 ft.lbf/lbm

180 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 1,6411 = 0,0419 ft.lbf/lbm 1,174 = 1 0 Total friction loss : F = 0,6000 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v P 1 = P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s maka 0 ft 0 0,6000ft. lbf / lbm W 0 0 Ws = -0,6 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -0,6 = -0,8 x Wp Wp = 8,5 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) s Daya pompa : P , = m x Wp = lbm / s 8,5ft. lbf / lbm 1 hp x 550ft. lbf / s = 0,046 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp. Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) Fungsi : Tempat membuat larutan klorin untuk proses klorinasi air domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Plate steel, SA-167, Tipe 04 Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur = 8 0 C

181 A. Volume tangki Tekanan Kaporit yang digunakan = 1 atm = ppm Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa kaporit = 0,009 kg/jam Densitas larutan kaporit 70% = 17 kg/m = 79,4088 lbm/ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 90 hari 0,009kg/jam x 4jam/hari x90 hari Volume larutan, (V 1 ) = 0,7 x17kg/m = 0,0069 m Faktor kelonggaran = 0%, maka : Volume tangki = 1, x 0,0069 m = 0,008 m B. Diameter dan tebal tangki Volume silinder tangki (Vs) Vs = π Di Hs 4 dimana : Vs = Volume silinder (ft ) Ditetapkan Di Hs = Diameter dalam silinder (ft) = Tinggi tangki silinder (ft) (Brownell & Young, 1959) : Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = : Maka : Vs = Di 8 Di 0,008 = 8 Di = 0,1919 m Hs = 0,878 m Tinggi cairan dalam tangki =,0069m 0,008m 0 x 0,878 m 0,98m Tebal dinding tangki

182 - P Hidrostatis = x g x h = 17 kg/m x 9,8 m/s x 0,98 =,9897 kpa Tekanan operasi, 1 atm = 101,5 kpa P =, ,5 = 104,147 kpa Faktor keamanan untuk tekanan = 5% P desain = 1,05 x (104,147) = 109,505 kpa Allowable stress (s) = 8718,714 kpa Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in (Timmerhaus, 1991) Tebal dinding silinder tangki : t = t = PD SE 1,P (109,505)(0,1919) (87.18,714)(0,8) 1,(109,5718) t = 0,000 m = 0,0059 in C. Daya Pengaduk tipe pengaduk : plat 6 balde turbin impeller jumlah baffle : 4 buah untuk turbin standar (Mc Cabe, 1999), diperoleh : Dt/Da =, ; Da= 1/ x 0,1919 m = 0,0640 (Brown, 1978) E/Da = 1 ; E= 0,0640 m L/Da = ¼ ; L= ¼ x 0,0640 m = 0,0160 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,0640 m = 0,018 m J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,1919 m = 0,0160 m Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas kaporit 70% = 6, lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1991) Bilangan Reynold,

183 N Re = N(Di) (79,4088)(1)(0,0640,808) 6, = 4 = 50,9496 N Re < , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K P T.n N Re.D g K T = 6, c 5 a, ρ 5 6,.(1put/det).(0,098ft) (79,4088lbm/ft P (5,40.10 )(,174lbm.ft/lbf.det ) -9 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = Maka daya motor yang dipilih 1/0 hp ) x, =, hp 0,8 1hp 550 ft.lbf/det. Pompa Utilitas (PU-17) Fungsi : memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas-0 Jenis : pompa injeksi Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 0,009 kg/jam = 1, lbm/s Densitas kaporit () = 17 kg/m = 79,4088 lbm/ft Viskositas kaporit () = 6, cp = 4, lbm/ft.s 6 1, lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 79,4088lbm/ ft =, ft /s Desain pompa : Di,opt = (Q) 0,6 () 0,18 (Timmerhaus,1991)

184 = (, ft /s ) 0,6 (4, lbm/ft ) 0,18 = 0,0014 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft -8,04.10 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft v D Bilangan Reynold : N Re = / s = 0,0001 ft/s (79,4088lbm/ ft )(0,0001 ft / s)(0,04ft) = -7 4, lbm/ft.s = 17,1490 (Laminar) Aliran adalah laminar, maka : f = 16/N Re = 16/17,1490 = 0,077 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 (0,0001) 1 0 =, ft.lbf/lbm =0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) (0,0001) (,174) = 7, ft.lbf/lbm v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) (0,0001) (,174) = 9, ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D.. = 4(0,07). g c 0. 0,0001 0,04..,174 = 1, ft.lbf/lbm

185 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c Total friction loss : F (0,0001) = 4, ft.lbf/lbm 1,174 = 1 0 = 1, ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = P Z = 0 ft,174 ft / s 0,174 ft. lbm/ lbf. s Ws = -0 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -0 = -0,8 x Wp Wp = 5 ft.lbf/lbm 8 0 ft 0 1,66.10 ft. lbf / lbm 0 W s Daya pompa : P 0,009 0, = m x Wp = lbm / s 5 ft. lbf / lbm 1 hp x 550ft. lbf / s = 7, Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp 4. Tangki Utilitas (TU-0) Fungsi : Menampung air dari tangki utilitas 1 untuk keperluan air domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, grade B Jumlah : 1

186 Kondisi operasi : Temperatur Tekanan Laju massa air = 8C = 1 atm = kg/jam Densitas air = 996,4 kg/m (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 4 jam Faktor keamanan Perhitungan: a. Volume tangki = kg/jam 4 jam Volume air, Va = 4,1041 m 996,4 kg/m Volume tangki, V t = 1, 4,0906 m = 8,950 m b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = : 1 V πd H 4 1 8,950m πd D 4 8,950 m πd 8 Maka, D =,9069 m, H = 4,604 m 4,0906 m Tinggi air dalam tangki = 8,9087m x 4,604m =,67 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x,67 m = 5,456 kpa Tekanan operasi = 1 atm = 101,5 kpa P = 5,456 kpa + 101,5 kpa = 16,781 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (16,781 kpa) =14,60 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959)

187 Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kp (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (14,60) (,9069 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(14,60 0,00m 0,1179in kpa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1179 in + 1/8 in = 0,49 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownel & Young, 1959) 5. Pompa Utilitas (PU-18) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas-0 ke kebutuhan domestik Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = kg/jam = 0,614 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,614lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,16 lbm/ ft = 0,0098 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0098 ft /s ) 0,45 ( 6,195 lbm/ft ) 0,1 = 0,841 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in Schedule number : 40

188 Diameter Dalam (ID) : 1,0490 in = 0,0874 ft Diameter Luar (OD) : 1,150 in = 0,1096 ft Inside sectional area : 0,0060 ft 0,0098ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0060 ft v D Bilangan Reynold : N Re = = 1,6411 ft/s (6,195lbm/ ft )(1,6411 ft / s)(0,0874ft) = 0,0005lbm/ft.s = 1658,085 Karena N Re >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046ft Pada N Re = 1658,085 dan /D = = 0,0005 0,0874 ft maka harga f = 0,0065 Friction loss : (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,009 ft.lbf/lbm =0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,6411 = 0,068 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,6411 = 0,087 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0065) 0. 1,6411 0,0874..,174 = 0,75 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c

189 Total friction loss : F 1,6411 = 0,0419 ft.lbf/lbm 1,174 = 1 0 = 0,587 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s maka 0 ft 0 0,587ft. lbf / lbm W 0 0 Ws = - 0,587 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 0,587 = -0,8 x Wp Wp Daya pompa : P = m x Wp = 8,84 ft.lbf/lbm , = lbm / s 8,84 ft. lbf / lbm = 0,046 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s 6. Pompa Utilitas (PU-19) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas -01 ke kebutuhan air proses Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : P = 1 atm

190 T = 8 o C Laju alir massa (F) = 56,5014 kg/jam = 0,046 lbm/s Densitas air () = 996,400 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,046 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm/ ft = 0,0006 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0006 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 0,89 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal Schedule number : 40 : 1¼ in Diameter Dalam (ID) : 1,80 in = 0,1149 ft Diameter Luar (OD) : 1,660 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 0,0006ft /s 0,0104ft v t N Re ρ vd μ Karena N Re < 4000, maka aliran laminar. 0,055ft/s 6,195 0,055 0, Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,0800 maka harga f = 16/Re = 16/711,0800 = 0,05 (Geankoplis, 1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, = 0,0000 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,055 = 0,0001 ft.lbf/lbm (,174)

191 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,055 = 0,0001 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,05) 0. 0,055 0,1149..,174 = 0,0010 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 0, = 0,00004 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,001 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v Maka P 1 P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 0 ft 0 0,001 ft. lbf / lbm W 0 Ws = - 0,001 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 0,001 = -0,8 x Wp Wp = 7,5016 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 56,5014 0, = lbm / s 7,5016 ft. lbf / lbm = 0,004 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s

192 7. Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi Bentuk : Menyimpan bahan bakar Solar : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, grade B Jumlah : 1 Kondisi operasi Laju volume solar : Temperatur 0 C dan tekanan 1 atm = 95,007 ltr/jam Densitas solar = 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 7 hari Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) = 95,007 ltr/jam x 7 hari x 4 jam/hari =15960,6 L = 15,9606 m Volume tangki, V t = 1, 15,9606 m = 19,157 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 1 V πd H ,157 m πd D 4 19,157 m 1,5708D D =,016 m ; Tinggi cairan dalam tangki = H = 4,60 m = 15,104 ft volume cairan x tinggi silinder volume silinder Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = (15,104)(4,60) =,861 m (19,157) = 890,071 kg/m x 9,8 m/det x,861 m =,4608 kpa Tekanan operasi, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi =, ,5 kpa = 14,7858 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05)(14,7858 kpa) = 141,551 kpa

193 Joint efficiency = 0,8 (Brownel & Young, 1959) Allowable stress = 1650 psia = 8718,714 kpa (Brownel & Young, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (141,551 kpa) (,016m) t (87.18,714kPa)(0,8) 1,(141,551 0,00m 0,090in kpa) Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0, /8 in = 0,170 in 8. Pompa Utilitas (PU-0) Fungsi : memompa solar dari tangki solar ke ketel uap Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur = 8C - Densitas solar () = 890,071 kg/m = 55,56 lb m /ft (Perry, 1999) - Viskositas solar () = 1,1 cp = 7, lb m /ftjam (Perry, 1999) Laju volume (Q) = 95,007 ltr/jam =, m /detik = 0,0009 ft /s Desain pompa : Asumsi : aliran laminar Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0009 ft /s ) 0,45 (55,56 lbm/ft ) 0,1 = 0,0076 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft

194 Diameter Luar (OD) Inside sectional area : 0,0004 ft : 0,4050 in = 0,08 ft 0,0009 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft =,98 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D f = 0,041 Friction loss : (55,56 lbm/ ft )(,98ft / s)(0,04ft) = -4 7,9.10 lbm/ft.s = 9,459 (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,04 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),98 = 0,165 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),98 = 0,1687 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,041) 0.,98 0,04..,174 = 1,48 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c, = 0,0844 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,6466 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997)

195 dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 Ws = - 1,6466 ft.lbf/lbm 0 ft 0 1,6466 ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 1,6466 = -0,8 x Wp Wp = 7,058 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 0,0009 0, = lbm / s 7,058 ft. lbf / lbm = 0,00 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp 1 hp x 550ft. lbf / s 9. Pompa Utilitas (PU-1) Fungsi : memompa solar dari tangki solar ke generator Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur = 8C - Densitas solar () = 890,071 kg/m = 55,56 lb m /ft (Perry, 1999) - Viskositas solar () = 1,1 cp = 7, lb m /ftjam (Perry, 1999) Laju volume (Q) = 95,007 ltr/jam = 0,0000 m /detik = 0,0009 ft /s Desain pompa : Asumsi : aliran laminar

196 Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0009 ft /s ) 0,45 (55,56 lbm/ft ) 0,1 = 0,0076 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0,0009 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft =,89 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D f = 0,0041 Friction loss : (55,56 lbm/ ft )(,89ft / s)(0,04ft) = -4 7,9.10 lbm/ft.s = 9,459 (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,04 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),89 = 0,165 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),89 = 0,1687 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0041) 0.,89 0,04..,174 = 1,48 ft.lbf/lbm

197 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c, = 0,0844 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,6466 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 0 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 0 ft 0 1,6466 ft. lbf / lbm W 0 Ws = - 1,6466 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 1,6466 = -0,8 x Wp Wp = 7,058 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 0,0009 0, = lbm / s 7,058 ft. lbf / lbm = 0,000 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s 40. Pompa Refrigeran (PU-) Fungsi : memompa cairan Propana dari tangki penampung sementara ke refrigerasi Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi:

198 - Temperatur = -185C - Densitas propana () = 581, kg/m = 6,8 lb m /ft (Perry, 1999) - Viskositas propana () = 0,1980 cp = 0,4790 lb m /ftjam (Perry, 1999) Laju volume (Q) = 0,0001 m /detik = 0,005 ft /s Desain pompa : Asumsi : aliran turbulen Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,005 ft /s ) 0,45 (0,4790 lbm/ft ) 0,1 = 0,4860 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0,005 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 8,661 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D f = 0,0060 Friction loss : (6,8lbm/ ft )(8,661ft / s)(0,04ft) = 0,4790lbm/ft.s = 5945,1196 (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 8, = 0,589 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 8,661 = 1,7487 ft.lbf/lbm (,174)

199 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 8,661 =,16 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 5 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0006) 5. 8,661 0,04..,174 = 1,040 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 8, = 1,1658 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 7,00 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 5 ft,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s 0 5 ft 0 7,00 ft. lbf / lbm W 0 Ws = -6,00 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -6,00 = -0,8 x Wp Wp = 77,541 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 05,65 0, = lbm / s 77,541 ft. lbf / lbm = 0,0177 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/ Hp s 1 hp x 550ft. lbf / s

200 41. Pompa Refrigeran (PU-) Fungsi : memompa cairan Propana dari refrigerasi ke proses Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur = -188C - Densitas propana () = 556,5 kg/m = 4,741 lb m /ft (Perry, 1999) - Viskositas propana () = 0,1656 cp = 0,4006 lb m /ftjam (Perry, 1999) Laju volume (Q) = 0,0001 m /detik = 0,006 ft /s Desain pompa : Asumsi : aliran laminar Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,006 ft /s ) 0,45 (0,4006 lbm/ft ) 0,1 = 0,498 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft 0,006 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 9,0457 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D f = 0,0055 (4,741lbm/ ft )(9,0457ft / s)(0,04ft) = 0,4006lbm/ft.s = 60,9474 (Geankoplis,1997)

201 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 9, = 0,658 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 9,0457 = 1,9074 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 9,0457 =,54 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 5 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,0055) 5. 9,0457 0,04..,174 = 1,1991 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A1 A v.. g c 9, = 1,716 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 7,5571 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 5 ft,174ft / s,174ft. lbm/ lbf. s 0 Ws = - 6,5571 ft.lbf/lbm 5 ft 0 7,5571ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp

202 -6,571 = -0,8 x Wp Wp = 78,1964 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 05,65 0, = lbm / s 78,1964ft. lbf / lbm = 0,0179 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/ Hp 1 hp x 550ft. lbf / s 4. Tangki Penyimpanan Refrigeran C H 8 (TP-06) Fungsi : Menyimpan C H 8 untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 0 Grade B Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = -156C Laju alir massa = 05,65 kg/jam = 556,5 kg/m (Ullman, 005) Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Perhitungan: a. Volume tangki 05,65 kg / jam 0hari4 jam/ hari Volume bahan,v l = = 65,57 m 556,5 kg / m Volume tangki, V t = (1 + 0,) x 65,57 m = 18,6866 m b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan : Tinggi shell : diameter (H s : D = 5 : 4) Tinggi head : diameter (H h : D = 1 : 4) - Volume shell tangki ( V s )

203 1 V s = D H 4 5 V s = D 16 - Volume tutup tangki (V h ) Tinggi head (H h ) = 1 / 4 D V h = D H 4 h = /4 D ( 1 / 4 D) = /16 D (Walas,1988) - Diameter dan tinggi shell V = V s + V h 18,6866 = 5 D D + D = 6,4674 m = 54,6 in H s = 5/4 x 6,4674 m = 8,084 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 6,4674 m H h Hh 1 = D 6, 4674 D 4 = 1,6168 m H t (Tinggi tangki) = H s + H h = 9,7011 m d. Tebal shell tangki 65,57 m Tinggi bahan dalam tangki = x 8,084 m = 6,768 m 18,6866 m = x g x l P Hidrostatik P 0 = 556,5 kg/m x 9,8 m/det x 6,768 m= 6,741 kpa = Tekanan operasi = 1 atm = 100 kpa Faktor kelonggaran = 0 % P design = (1,)(16, ) = 164,0889 kpa Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownel & Young,1959) Allowable stress (S) = 150 psia = 14651,65 kpa Faktor korosi = 0,15 in Tebal shell tangki:

204 PD t 0,15 SE 1,P (164,0889 kpa) (54,6 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(164,0889kPa) 0,0 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) e. Tebal tutup tangki PD t 0,15 SE 1,P (164,0889 kpa) (54,6 in) 0,15 (14651,65 kpa)(0,8) 1,(164,0889kPa) 0,0 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 in (Brownel & Young,1959) 4. Refrigerant (RU) Fungsi Jenis : Mendinginkan cairan propana dari suhu -156 o C menjadi -188 o C : single stage refrigation cycle Data : Suhu propana masuk unit pendingin Suhu propana keluar unit pendingin = -156 o C = -1,8 o F = 117,15 K = -188 o C = -06,4 o F = 85,15 K Laju alir refrigeran = 65,57 kg/jam = 6,00 kmol/jam Perbedaan temperatur minimum Refrigerant = 10 o F = Propana (R-90) Kapasitas refrigasi kapasitas refrigasi = panas yang diserap chiller Q c Th = Cp. dt Tc = 5,554 kmol/jam x,84 kj/kmol = 56459,44 kj/jam

205 Menentukan coefficient of performance (COP) Pada titik (), T = (-06,4-10) o F = -16,4 o F = 79,59 K dari Tabel -9 Perry,1997 diperoleh : P =.10-9 bar H = 685,58 kj/kg S = 8,671 kj/kg K Pada titik (4), T = (-1,8 + 10) o F = -11,8 o F = 17,15 K dari Tabel -9 Perry,1997 diperoleh : P 4 =, bar H 4 = 140,5 kj/kg Tahap kompresi reversibel dan adiabatis dari saturated vapour pada langkah ke Superheated vapour pada langkah. S = S = 8,671 kj/kg K Diperoleh : H = 84,676 kj/kg (Perry, 1997) ΔH s = H - H = 84, ,58 = 149,096 kj/kg Efisiensi kompresor : 80% sehingga H - H = ΔH s = 149, , 7 kj/kg η 0,8 Coefficient of performance, : (H H 4 ) ω (Smith, 001) (H H ) (685,58-140,5) ω 186,7 =,955 Menentukan laju sirkulasi refrigerant m = Q c H H 4 = 56459,44kJ/jam (685,58140,5)kJ/kg = 105,0850 kg/jam

206