LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA PADA UNIT STERILIZER

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA PADA UNIT STERILIZER Kapasitas Pengolahan : 0 Ton/jam Basis Perhitungan : 1 Jam Operasi Satuan Massa : Kilogram 1. Sterilizer Tandan buah segar (TBS) dari lori dimasukkan ke dalam rebusan atau sterilizer. Dalam sterilizer TBS direbus untuk peroses sterilisasi sebelum diproses menjadi minyak. Temperatur perebusan 15 o C 15 o C, lama perebusan 890 menit. Kebutuhan steam 7,6%, exause steam 4,75% dan kondensat yang dibuang 4,51% sedangkan TBS yang masak 88% dari jumlah umpan yang direbus. (Buku Petunjuk Kerja PKS PTPN IV Adolina, 008) Ex.Steam 4,75% TBS 4 1 Steam 7,6% Sterilizer 5 TBS masak 88% TBS masak 98,7% Air 1,7% Kondensat 4,51% Minyak 0,55% Kotoran,9% Air 97,16% Neraca Massa : Neraca Massa Bahan Masuk Alur 1 : 1. TBS = 100% x kg/jam = kg/jam Alur : 1. Steam = 7,6% x kg/jam = kg/jam Neraca Bahan Keluar

2 Alur : 1. Kondensat = 4,51% x kg/jam = 10.5 kg/jam Minyak = 0,55 % x 10.5 kg/jam = 56,94 kg/jam Air = 97,16% x 10.5 kg/jam = ,975 kg/jam Kotoran =,9% x 10.5 kg/jam = 7,084 kg/jam Alur 4 : 1. Exshaust steam = 4,75% x kg/jam = 1.45 kg/jam Alur 5 : 1. TBS hasil rebusan = 88% x kg/jam = kg/jam TBS masak = 98,7% x kg/jam = 5.94,8 kg/jam Air = 1,7% x kg/jam = 456,7 kg/jam Tabel LA.1. Neraca Massa pada Sterilizer Komposisi Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 1 Alur Alur Alur 4 Alur 5 Minyak Air TBS TBS masak Kotoran Exshaust steam , ,975 7, ,7 5.94,8 Jumlah Total

3 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS PADA UNIT STERILIZER Basis Perhitungan Satuan Suhu referensi Tekanan : 1 jam operasi : kj : 5 o C = 98 K : 1 atm Tabel LB.1 Kapasitas panas zat cair untuk ikatan (J/mol.K) Ikatan Cp CH CH = CH CO 6,8 0,8 1,4 60,67 CH COOH Sumber : Perry, ,9 79,91 Asam Lemak Asam Lemak Jenuh Oktanoat Dekanoat Laurat Miristat Palmitat Stearat Asam Lemak Tak Jenuh Oleat Linoleat Linolenat Sumber : Yan Fauzi, 00 Tabel LB. Komposisi Asam Lemak Minyak Sawit Jumlah Atom C % Minyak Sawit % Minyak Inti Sawit

4 Sehingga diperoleh Cp untuk masingmasing senyawa: Cp Oktanoat (C8H16O) = 1 (CH) + 6 (CH) + 1 (COOH) = 1(6,8) + 6 (0,8) + 1 (79,91) = 6,8 + 18,8 + 79,91 = 99,01 J/mol K =,076 kj/kg K Cp Dektanoat (C10H0O) = 1 (CH) + 8 (CH) + 1 (COOH) = 1(6,8) + 8 (0,8) + 1 (79,91) = 6,8 + 4, ,91 = 59,77 J/mol K =,091 kj/kg K Cp Laurat (C1H4O) = 1 (CH) + 6 (CH) + 1 (COOH) = 1(6,8) + 4 (0,8) + 1 (79,91) = 6,8 + 0,8 + 79,91 = 40,5 J/mol K =,10 kj/kg K Cp Miristat (C14H8O) = 1 (CH) + 1 (CH) + 1 (COOH) = 1(6,8) + 1 (0,8) + 1 (79,91) = 6,8 + 64, ,91 = 481,9 J/mol K =,110 kj/kg K Cp Palmitat (C16HO) = 1 (CH) + 14 (CH) + 1 (COOH) = 1(6,8) + 14 (0,8) + 1 (79,91) = 6,8 + 45, + 79,91 = 54,05 J/mol K =,117 kj/kg K Cp Stearat (C18H6O) = 1 (CH) + 16 (CH) + 1 (COOH)

5 = 1(6,8) + 16 (0,8) + 1 (79,91) = 6, , ,91 = 60,81 J/mol K =,1 kj/kg K Cp Oleat (C18H4O) = 1 (CH) + 14 (CH) + (=CH) + 1 (COOH) = 1(6,8) + 14 (0,8) + (1,4) + 1 (79,91) = 6,8 + 45, + 4, ,91 = 584,7 J/mol K =,07 kj/kg K Cp Linoleat (C18H4O) = 1 (CH) + 1 (CH) + 4(=CH) +1 (COOH) = 1(6,8) + 1 (0,8) + 4 (1,4) + 1 (79,91) = 6,8 + 64, ,6 + 79,91 = 566,65 J/mol K =,0 kj/kg K Cp Linolenat (C18H4O)= 1 (CH) + 10 (CH) + 6(=CH)1 (COOH) = 1(6,8) + 10 (0,8) + 6 (1,4) + 1 (79,91) = 6,8 + 0,8 + 18, ,91 = 548,57 J/mol K =,770 kj/kg K Berat molekul : Oktanoat : C 8 H 16 O = 144 Dekanoat : C Laurat : C Miristat : C Palmitat : C Stearat : C Oleat : C Linoleat : C 10H 0 O 1H 4 O 14H 8 O 16H O 18H 6 O 18H 4 O 18H 4 O = 175 = 00 = 8 = 56 = 84 = 8 = 8 Linolenat : C18H 4 O = 8

6 Massa minyak : 56,94 kg Asam Lemak Jenuh Oktanoat = Dekanoat = Laurat = (1/100) x 56,94 kg = 0,569 kg Miristat = (/100) x 56,94 kg = 1,19 kg Palmitat = (4/100) x 56,94 kg =,78 kg Stearat = (8/100) x 56,94 kg = 15,945 kg Asam Lemak Tak Jenuh Oleat = (50/100) x 56,94 kg = 8,47 kg Linoleat = (14/100) x 56,94 kg = 7,97 kg Linolenat = (1/100) x 56,94 kg = 0,569 kg Fraksi mol untuk masingmasing komponen minyak : 0,569kg Mol laurat = 00kg / mol =, mol Mol miristat = Mol palmitat = Mol stearat = Mol oleat = Mol linoleat = 1,19kg 8kg / mol,78kg 56kg / mol 15,945kg 84kg / mol 8,47kg 8kg / mol 7,97kg 8kg / mol = 4, mol = 8, mol = 5, mol = 10, mol =,8.10 mol 0,569kg Mol linolenat = 8kg / mol Mol total = 7,86.10 mol =, mol Fraksi mol laurat =, mol 7,86.10 mol = 0,077

7 4, Fraksi mol miristat = 7,86.10 mol mol = 0,15 Fraksi mol palmitat = 8, mol 7,86.10 mol = 0,8 Fraksi mol stearat = 5, mol 7,86.10 mol = 0,150 Fraksi mol oleat = 10, ,86.10 mol mol = 0,71 Fraksi mol linoleat =,8.10 mol 7,86.10 mol = 0,054 Cp Minyak sawit = Y Laurat x Cp Laurat + Y Miristat x Cp Miristat + Y Palmitat x Cp Palmitat + Y Stearat x Cp Stearat + Y Oleat x Cp Oleat + Y Linoleat x Cp Linoleat + Y Linoleat x Cp Linolenat = (0,077 x,10 kj/kg.k) + (0,15 x,110 kj/kg.k) + (0,8 x,117 kj/kg.k) + (0,150 x,1 kj/kg.k) + (0,71 x,07 kj/kg.k) + (0,075 x,0 kj/kg.k) + (0,054 x,770 kj/kg.k) = (0,16 + 0,85 + 0, ,18 + 0,56 + 0,15 + 0,149) kj/kg K =,1 kj/kg.k Massa inti sawit= 1.95,667 kg Minyak = 50,6 % x 1.95,667 kg = 974,87 kg Oktanoat = 4/100 x 974,87 kg = 8,975 kg Dekanoat = 5/100 x 974,87 kg = 48,719 kg Laurat = 46/100 x 974,87 kg = 48,18 kg Miristat = 15/100 x 974,87 kg = 146,158 kg Palmitat = 7/100 x 974,87 kg = 68,07 kg Stearat = /100 x 974,87 kg = 9,1 kg

8 Oleat = 15/100 x 974,87 kg = 146,158 kg Linoleat = 5/100 x 974,87 kg = 48,719 kg Massa minyak = 974,87 kg Mol untuk masingmasing komponen minyak pada inti sawit : Oktanoat = Dekanoat = Laurat = Miristat = Palmitat = Stearat = Oleat = Linoleat = 8,975kg 144kg / mol 48,719kg 175kg / mol 48,18kg 00kg / mol 146,158kg 8kg / mol 68,07kg 56kg / mol 9,1kg 84kg / mol 146,158kg 8kg / mol 48,719kg 8kg / mol = 0,70 mol = 0,78 mol = 0,41 mol = 0,641 mol = 0,66 mol = 0,10 mol = 0,518 mol = 0,17 mol Mol total =,488 mol Fraksi mol Oktanoat = Dekanoat = Laurat = Miristat = 0,70mol,488mol 0,78mol,488mol 0,41mol,488mol 0,641mol,488mol = 0,109 = 0,11 = 0,096 = 0,58

9 0,66mol Palmitat =,488mol = 0,107 Stearat = Oleat = Linoleat = 0,10mol,488mol 0,518mol,488mol 0,17mol,488mol = 0,041 = 0,08 = 0,069 Cp Minyak inti sawit = Y Oktanoat x Cp Oktanoat + Y Dekanoat x Cp Dekanoat + Y Laurat x Cp Laurat + Y Miristat x Cp Miristat + Y Palmitat x Cp Palmitat + Y Stearat x Cp Stearat + Y Oleat x Cp Oleat + Y Linoleat x Cp Linoleat + Y Linolenat x Cp Linolenat. = (0,109 x,076) + (0,11 x,091) + (0,096 x,10) + (0,58 x,110) + (0,107 x,117) + (0,041 x,11) + (0,08 x,07) + (0,069 x,0) = 0,6 + 0,4 + 0,0 + 0, ,7 + 0, ,41 + 0,19 =,089 kj/kg.k Cp Kernel = Cp Minyak inti sawit + Cp abu =, ,88 =,971 kj/kg.k Cp Air = 4,1774 kj/kg K..(Perry, 1997) Cp Kelapa Sawit = Cp Minyak Sawit + Cp Minyak inti Sawit + Cp Cangkang + Cp Serat =,1 +, , ,84 = 17,114 kj/kg K Cp Biji = Cp Kernel + Cp Cangkang =, ,6084

10 1. Sterilizer = 14,5794 kj/kg K T = C Ex.Steam T = 0 0 C TBS 4 1 T =10 0 C Steam Sterilizer 5 T = C TBS Air T = 90 0 C Minyak Kotoran Air Panas Masuk : Alur 1 : Q = m x Cp x T = kg x 47,674 kj/kg K x 5 K = kj Alur : Q = m x Cp x T = kg x,176 kj/kg K x 105 K = ,44 kj Total panas masuk = ,44 kj Panas Keluar : Alur : Massa minyak : 15, kg Asam Lemak Jenuh Oktanoat = Dekanoat = Laurat = (1/100) x 56,94 kg = 0,569 kg Miristat = (/100) x 56,94 kg = 1,19 kg Palmitat = (4/100) x 56,94 kg =,78 kg Stearat = (8/100) x 56,94 kg = 15,945 kg Asam Lemak Tak Jenuh Oleat = (50/100) x 56,94 kg = 8,47 kg

11 Linoleat = (14/100) x 56,94 kg = 7,97 kg Linolenat = (1/100) x 56,94 kg = 0,569 kg Fraksi mol untuk masingmasing komponen minyak : 0,569kg Mol laurat = =, mol 00kg / mol Mol miristat = Mol palmitat = Mol stearat = Mol oleat = Mol linoleat = 1,19kg 8kg / mol,78kg 56kg / mol 15,945kg 84kg / mol 8,47kg 8kg / mol 7,97kg 8kg / mol = 4, mol = 8, mol = 5, mol = 10, mol =,8.10 mol 0,569kg Mol linolenat = 8kg / mol Mol total = 7,86.10 mol =, mol Fraksi mol laurat =, mol 7,86.10 mol = 0,077 Fraksi mol miristat = Fraksi mol palmitat = 4, mol 7,86.10 mol 8, mol 7,86.10 mol = 0,15 = 0,8 Fraksi mol stearat = 5, mol 7,86.10 mol = 0,150 Fraksi mol oleat = 10, ,86.10 mol mol = 0,71 Fraksi mol linoleat =,8.10 mol 7,86.10 mol = 0,054

12 Cp Minyak sawit = Y Laurat x Cp Laurat + Y Miristat x Cp Miristat + Y Palmitat x Cp Palmitat + Y Stearat x Cp Stearat + Y Oleat x Cp Oleat + Y Linoleat x Cp Linoleat + Y Linoleat x Cp Linolenat = (0,077 x,10 kj/kg.k) + (0,15 x,110 kj/kg.k) + (0,8 x,117 kj/kg.k) + (0,150 x,1 kj/kg.k) + (0,71 x,07 kj/kg.k) + (0,075 x,0 kj/kg.k) + (0,054 x,770 kj/kg.k) = (0,16 + 0,85 + 0, ,18 + 0,56 + 0,15 + 0,149) kj/kg K =,1 kj/kg.k Q minyak = 56,94 kg x,1 kj/kg.k x 65 = 7.891,0 kj Q Air = ,975 kg x 4,164 kj/kg.k x 65 K =.756.8,04 kj Q Kotoran = 7,084 kg x 0,88 kj/kg.k x 65 K = 1.59,06 kj Alur 4 : Q Ex.Steam = 1.45 kg x 4,145 kj/kg K x 85 K = ,46 kj Alur 5 : Q = m x Cp x T Q TBS = 5.94,8 kg x 47,674 kj/kg K x 75 K = ,6 kj Q Air = 456,7 kg x 4,164 kj/kg K x 75 K = ,566 kj Total panas keluar = ,1 kj Panas Masuk + Panas dibutuhkan = Panas Keluar Panas dibutuhkan = Panas keluar Panas Masuk

13 = , = ,04 kj Entalpi steam pada 70,1 kpa, T ; 10 o C =.17,6 kj/kg K (Saturated Steam) (Smith, 1987) Maka Steam yang dibutuhkan : m = dq = λ ,04kJ.17,6kJ/kg = ,9 kg Tabel LB.4 Neraca massa pada Sterilizer Kompoisisi Panas Masuk (kj) Panas Keluar (kj) TBS Minyak Air Kotoran Panas dibutuhkan Ex.Steam Alur 1 Alur Alur Alur 4 Alur , , , , , , , ,566 Jumlah , , , ,9 Total , ,48

14 LAMPIRAN C SPESIFIKASI STERILIZER 5.1 Ketel Rebusan (Sterilizer) Spesifikasi peralatan Sterilizer (ketel rebusan) (PKS. Adolina) Bahan : terbuat dari baja Panjang : 7 m Diameter : 10 cm Pintu : buah Tebal isolasi : 51,5 mm Tekanan normal : kg/cm Tekanan maksimum :,5 kg/cm Test pemadatan tek. : 7,0 kg/cm Temperatur kerja : 110 C 15 o C Jumlah : buah Tipe : horizontal Kapasitas : 910 lori Perhitungan: Kebutuhan kelapa sawit = kg/jam Siklus perebusan = 110 menit Ratarata isian lori =.500 kg Kapasitas rebusan = 910 lori Jumlah lori yang dibutuhkan untuk kg kelapa sawit = kg = 1 lori.500 kg/lori Jumlah ketel rebusan yang dibutuhkan untuk 1 lori = 1 lori x 1Ketel rebusan 9 lori = 1, buah = buah ketel rebusan Densitas TBS = 140 kg/m = 8,48 lbm/ft Kapasitas ketel rebusan per jam :

15 60 menit = 9 lori x.500 kg x buah ketel rebusan x 110 menit = 4.545,455 kg = 4,545 ton

16 LAMPIRAN D SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS 1. Pompa Air Sumur Bor (L411) Fungsi : untuk memompakan air sumur bor ke bak pengendapan. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 4,78 lbm/det F 4,78lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,558 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) =,9 x (0,558) 0,45 x (6,16) 0,1 = 5,19 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel LD1

17 Kecepatan linier, v = ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 = (6,16 lbm/ft )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = , Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk N Re = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 150 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980) L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 7,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 = 9 ft Panjang pipa total ( L) = , ,14 + 7,5 + 9 = 197,087 ft

18 Faktor gesekan, F = fv ΣL (0,045)(4,014) (197,087) = = 5, lbf/lbm gcd (,174)(0,419) Tinggi pemompaan, z = 0 ft g Static head, z. gc = 0 ft.lbf/lbm Δv Velocity head, = 0 gc Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = , = 5,5 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P = Ws.Q.ρ (5,5)(0,558)(6,16) = =,6 Hp Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan =,6 =,78Hp 0,8. Bak Pengendapan (H410) Fungsi: tempat penampungan sementara air sumur bor Laju alir (F) = ,76 kg/jam Kapasitas untuk kebutuhan (θ) = 1 hari Faktor kemanan = 0% Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m Tinggi bak = t

19 Jumlah bak (n) = 1 Misalkan: Panjang bak = 10t Lebar bak = 6t Volume bak (Vb) = p x l x t = 10t x 6t x t = 60t Volume bak (Vb) = F x θ x (fk + 1) ρ x n ,76 kg/jam x1hari x 4jam/hari x1, = 995,68 kg/m x1 = 1674,76 m Volume bak (Vb) = 60t Tinggi bak (t) = Vb 60 1/ 1674,718 = 60 1/ =,0m Panjang bak (p) = 10 x t = 10 x,0 m = 0, m Lebar bak (l) = 6 x t = 6 x,0 m = 18,198 m. Clarifier (H40) Fungsi: memisahkan endapan (flokkflok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu. Bahan konstruksi: carbon steel SA5, Grade B Laju alir air (F 1 ) = ,78 kg/jam Laju alir Al (SO 4 ) (F ) =,895 kg/jam Laju alir Na CO (F ) = 1,56 kg/jam Laju alir total (F) = F 1 + F + F = 57.90,196 kg/jam

20 Densitas Al (SO 4 ) Densitas Na CO =,71 gr/ml. (Perry,1997) =,5 gr/ml. (Perry,1997) Densitas air = 0,99568 gr/ml. (Perry, 1997) Reaksi koagulasi: Al(SO 4 ) + Na CO + H O Al(OH) + Na SO 4 + CO Perhitungan: Kecepatan terminal pengendapan: Menurut hukum Stokes: ( ρp ρ) gdp Us =.(Ulrich, 1984) 18µ Dimana: Us = Kecepatan terminal pengendapan, cm/det ρ s = Densitas partikel campuran pada 0 0 C ρ = Densitas larutan pada 0 0 C Dp = Diameter partikel = 0,00 cm...(perry, 1997) g = Percepatan gravitasi = 980 gr/cm.det µ = Viskositas larutan pada 0 0 C = 0,045 gr/cm.det Densitas larutan, 57.90,196 ρ = = 995,78 kg/m = 0,996 gr/cm = 6,1 lb/ft ,78,895 1, , Densitas partikel : ρ s, ,56 = =.786,5 kg/m =,786 gr/cm,895 1,

21 Sehingga: Us = (,786 0,996) 980 x (0,00) 18 x 0,045 = 0,011 cm/det Ukuran Clarifier Laju alir volumetrik, Q = F ,78 kg/jam x1jam/600det = ρ 995,596 kg/m Q = 0,016 m /det Sehingga : D = Q / D = 0, / = 6,4 m = 0,747 ft Tinggi clarifier : Ht = D = (6,4) = 9,486 m = 1,11 ft Waktu pengendapan: Ht t = = Us 9,486m x100cm/1m = 86.6,6 detik x 1jam/600 detik = 9,578 jam 0,0087 cm/det Direncanakan digunakan bahan konstruksi carbon steel SA5, grade B dari Brownell & Young, Item I, Appendix D, 1979, diperoleh data: Allowble working stress (S) = 1750 Psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatis, Ph = ( 1,11 1) 6,1 = 1,994 psi 144 Tekanan desain, P = 1, x (14,7 + 1,994) =, psi

22 Tebal dinding clarifier: t = = PD SE 1,P + CA (,psi)(0,747 ft)(1in/ft) (1.750 psi)(0,8) 1,(,psi) + 0,15 = 0,51 in Dari tabel 5.4 Brownell & Young 1979, dipilih tebal tangki 5/8 in Daya clarifier P = 0,006 D (Ulrich, 1984) Dimana: P = daya yang dibutuhkan, kw Sehingga, P = 0,006 x (0,747) =,58 Hp 4. Tangki pelarut Alum (M41) Fungsi: Membuat larutan alum (Al (SO 4 ) Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi: Plate steel SA167, tipe 04 Kondisi pelarutan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm (Al (SO 4 ) yang digunakan 0 ppm (Al (SO 4 ) yang digunakan berupa larutan 0% (% berat) Laju alir (Al (SO 4 ) =,895 kg/jam Densitas (Al (SO 4 ) 0% = 1.6 kg/jam = 85,09 lbm/ft.. (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor keamanan = 0%

23 Perhitungan: Ukuran tangki:,895kg/jam x 4 jam/hari x 0hari Volume larutan, V 1 = = 5,097 m 0, x1.6kg/m Volume tangki (Vt) = 1, x 5,097 m = 6,116 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = 1 4 πd H 6,116 m 1 = πd D 4 6,116 m = πd 8 D = 1,71 m Maka: D = 1,71 m = 5,678 ft H =,597 m = 8,519 ft 6,116 m Tinggi Al (SO 4 ) dalam tangki = 1 π (1,71m) 4 =,6 m = 8,50 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA167, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, ph = ( 8,50 1)85, = 4,449 psi Faktor keamanan tekanan = 0%

24 Tekanan desain, P = 1, x (14,7 + 4,449) psi =,978 psi Tebal dinding silinder tangki: t = t = PD SE 1,P + CA (,978 psi)(5,678ft)(1in/ft) + 0,15 in (18750 psi)(0,8) 1,(,978 psi) t = 0,177 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki /16 in. Daya pengaduk: Dt/Di =, Baffel = 4....(Brown, 1978) Dt = 5,678 ft Di = 1,560 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas Al (SO 4 ) 0% = 6,7 x 10 4 lbm/ft.det.(kirk Othmer, 1967) Bilangan reynold, ρ N D N RE = µ (85,09)(1)(1,560) = 0.74,840 6,7.10 = 4 Dari gambar.4 (Geankoplis, 198)untuk N re = 0.74,840 diperoleh Npo = 0,4 5 NpoN Di ρ Sehingga: P =. (Geankoplis, 198) gc P = 5 (0,4)(1) (1,560) (85,09) = 9,77,174 Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor = 9,77 0,8 = 1,16 Hp

25 5. Tangki Pelarut Soda Abu (M4) Fungsi: membuat larutan sada abu (Na CO ) Bentuk: selinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA167, tipe 04 Data: Kondisi pelarutan: Temperatur = 0 0 C Tekanan = 1 atm NaCO yang digunakan = 7 ppm NaCO yang digunakan berupa larutan 0% (% berat) Laju alir massa NaCO = 1,56 kg/jam. Densitas NaCO 0% = 1.7 kg/m = 8,845 lbm/ft. Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuran tangki: 1,56kg/jam x 4 jam/hari x 0 hari Volume larutan, V 1 = =,86 m 0, x1.7 kg/m Volume tangki (Vt) = 1, x,86 m =,91 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = 1 4 πd H,91 m 1 = πd D 4,91 m = πd 8 D =,879 m

26 Maka: D =,879 m = 14,164 ft H = 4,18 m = 14,164 ft,91m Tinggi Na CO dalam tangki = 1 π (,879m) 4 = 0,51 m = 1,709 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA167, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, ph = ( 1,709 1)85, = 0,418 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x (14,7 + 0,418) psi = 18,141 psi Tebal dinding silinder tangki: t = t = PD SE 1,P + CA (18,141psi)(9,444 ft)(1in/ft) + 0,15 in = 0,19 (18750 psi)(0,8) 1,(18,141psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 4/16 in. Daya pengaduk: Dt/Di =, Baffel = 4....(Brown, 1978) Dt = 9,444 ft Di =,148 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps

27 Viskositas Al (SO 4 ) 0% =,69 x 10 4 lbm/ft.det.(kirk Othmer, 1967) Bilangan reynold, N RE ρ N D = (Geankoplis, 198) μ (8,845)(1)(,148) =.4.894,,69.10 = 4 Dari gambar.44,geankoplis,198, N re =.4.894, diperoleh Npo = 0,5 5 NpoN Di ρ Sehingga: P =. (Geankoplis, 198) gc P = 5 (0,5)(1) (,148) (8,845) = 8,9,174 Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor = 8,9 0,8 = 10,66 Hp 6. Pompa Bak Pengendapan (L41) Fungsi : untuk memompakan air sumur bor ke bak pengendapan. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 4,78 lbm/det

28 F 4,78lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,558 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 =,9 x (0,558) 0,45 x (6,16) 0,1 = 5,19 in Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel Kecepatan linier, v = Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ = (6,16 lbm/ft )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = , Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk N Re = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 5 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980)

29 L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 7,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 = 9 ft Panjang pipa total ( L) = 5 + 5, ,14 + 7,5 + 9 = 7,087 ft Faktor gesekan, F = fv ΣL (0,045)(4,014) (7,087) = = 1,98 lbf/lbm gcd (,174)(0,419) Tinggi pemompaan, z = 10 ft g Static head, z. gc = 0 ft.lbf/lbm Δv Velocity head, = 0 gc Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = ,98 = 11,98 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P = Ws.Q.ρ (11,84)(0,558)(6,16) = = 0,75 Hp Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan = 0,75 = 0,94Hp 0,8

30 7. Sand Filter (H40) Fungsi : untuk menyaring partikelpartikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA5, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Laju alir massa (F) = ,78 kg/jam = 4,78 lbm/det Faktor keamanan = 0% Sand filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi Perhitungan: Ukuran Sand Filter Volume air, Va = ,78 kg/jam x 0,5jam 995,68 kg/m = 14,57 m Volume tangki Vt = 1, x 14,57 m = 17,444 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : V = 1 4 πd H 17,444 m 1 = πd (D) 4 17,444 m 1 = πd D =,1 m

31 Maka: D =,1 m = 7,18 ft H = 4,46 m = 14,66 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA167, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki: t = t = PD SE 1,P + CA (17,64 psi)(7,18ft)(1in/ft) + 0,15 in = 0,176 (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki /16 in. 8. Pompa clarifier (L41) Fungsi : untuk memompakan air clarifier ke sand filter. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C

32 Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 4,78 lbm/det F 4,78lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,558 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) =,9 x (0,558) 0,45 x (6,16) 0,1 = 5,19 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel Kecepatan linier, v = Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ = (6,16 lbm/ft )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = , Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk NRe = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045

33 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 5 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980) L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 7,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 = 9 ft Panjang pipa total ( L) = 5 + 5, ,14 + 7,5 + 9 = 7,087 ft Faktor gesekan, F = fv ΣL (0,045)(4,014) (7,087) = = 1,98 lbf/lbm gcd (,174)(0,419) Tinggi pemompaan, z = 10 ft g Static head, z. gc = 0 ft.lbf/lbm Δv Velocity head, = 0 gc Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = ,98 = 11,98 ft.lbf/lbm

34 Tenaga pompa, P = Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Ws.Q.ρ (11,84)(0,558)(6,16) = = 0,75 Hp Tenaga pompa yang dibutuhkan = 0,75 = 0,94Hp 0,8 9. Menara Air (F440) Fungsi : untuk mendistribusikan air untuk berbagai kebutuhan. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : carbon steel SA5, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 4,78 lbm/det Faktor keamanan = 0% Kebutuhan perancangan = 6 jam Perhitungan: Ukuran Menara Air Volume air, Va = ,78 kg/jam x 6 jam 995,68 kg/m Volume tangki Vt = 1, x 48,899 m = 418,679 m 1 4 = 48,899 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 5 : 6 V = πd H

35 418,679 m 1 = πd (6/5D) 4 418,679 m = (/10) πd D = 7,61 m Maka: D = 7,61 m = 5,05 ft H = 9,157 m = 0,041 ft Tinggi air dalam tangki = Tebal dinding tangki 48,899 m 1 π (7,61m) 4 = 7,6 m Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA5, Grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki: t = t = PD SE 1,P + CA (17,64 psi)(5,05ft)(1in/ft) + 0,15 in = 0,01 in (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 5/16 in.

36 10. Pompa Sand Filter (L441) Fungsi : untuk memompakan air dari sand filter ke menara air. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 4,78 lbm/det F 4,78lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,558 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) =,9 x (0,558) 0,45 x (6,16) 0,1 = 5,19 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel Kecepatan linier, v = Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ

37 (6,16 lbm/ft = )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = , Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk N Re = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 0 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980) L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 7,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 = 9 ft Panjang pipa total ( L) = 0 + 5, ,14 + 7,5 + 9 = 77,087 ft Faktor gesekan, F = fv ΣL (0,045)(4,014) (77,087) = =,07 lbf/lbm gcd (,174)(0,419) Tinggi pemompaan, z = 10 ft g Static head, z. gc = 10 ft.lbf/lbm

38 Δv Velocity head, = 0 gc Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = ,07 = 1,07 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P = Ws.Q.ρ (1,07)(0,558)(6,16) = = 0,761 Hp Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan = 0,761 = 0,951Hp 0,8 11. Cation Exchanger (T450) Fungsi : untuk mengurangi kesadahan air. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA5, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm H SO 4 yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 5,6 lbm/det Faktor keamanan = 0% Perhitungan:

39 Ukuraran cation exchanger Dari tabel 1.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: Diameter permukaan katiaon: 5 ft = 0,6096 m Luas penampang penukar kation =,14 ft Tinggi resi dalam cation excahanger = 5 ft Tinggi silinder = 1, x 5 ft = 6 ft = 1,887 in Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : 1 Maka: H = ½ D = ½ (0,6096) = 0,048 m Sehingga tinggi cation exchanger = 1, ,048 =,15 m = 6,9995 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA5, Grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding tangki kation exchanger: t = t = PD SE 1,P + CA (17,64 psi)(5ft)(1in/ft) + 0,15 in = 0,847 in (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 7/16 in.

40 1. Tangki Pelarutan H SO 4 (M451) Fungsi : untuk membuat larutan asam sulfat. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA167, tipe 04 Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm H SO 4 yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) Densitas H SO 4 (ρ) = 1.87 kg/m = 85,5874 lbm/ft..(perry, 1997) Laju alir massa HSO 4 (F) = 91,887 kg/jam Kebutuhan perancangan : 1 hari Faktor keamanan : 0% Perhitungan: Ukuran angki Volume air, Va = 91,887 kg/jam x 4 jam/hari x 1hari 0,5 x 1.87 kg/m =,179 m Volume tangki Vt = 1, x,179 m =,815 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 4 : V = 1 4 πd H,815 m 1 = πd (/4D) 4,815 m = /16 πd D = 1,864 m Maka: D = 1,864 m = 6,114 ft H = 1,98 m = 4,585 ft

41 Tinggi air dalam tangki =,815 m 1 π (1,864 m) 4 = 1,98 m Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA5, grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki: t = t = PD SE 1,P + CA (17,64 psi)(6,114 ft)(1in/ft) + 0,15 in = 0,168 in (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki /16 in. Daya pengaduk: Dt/Di =, Baffel = 4....(Brown, 1978) Dt = 6,114 ft Di =,08 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas Al (SO 4 ) 0% =,494 x 10 lbm/ft.det.(kirk Othmer, 1967) N RE ρ N D =..(Geankoplis, 198) μ

42 (85,5874)(1)(,08) = ,10, = 4 Dari gambar.44 Geankoplis,198, untuk N re = ,10 diperoleh Npo = 0,41 5 NpoN Di ρ Sehingga: P =. (Geankoplis, 198) gc P = 5 (0,41)(1) (,08) (85,5874) = 8,45,174 Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor = 8,45 0,8 = 47,91 Hp 1. Pompa Menara Air (L451) Fungsi : untuk memompakan air dari menara ke cation exchanger. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 5,47 lbm/det F 5,47 lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,568 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) =,9 x (0,568) 0,45 x (6,16) 0,1 = 5,170 in

43 Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel Kecepatan linier, v = Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ = (6,16 lbm/ft )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = , Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk N Re = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 0 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980) L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft

44 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 7,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 = 9 ft Panjang pipa total ( L) = 0 + 5, ,14 + 7,5 + 9 = 77,087 ft Faktor gesekan, F = fv ΣL (0,045)(4,014) (77,07) = =,07 ft.lbf/lbm gcd (,174)(0,419) Tinggi pemompaan, z = 15 ft g Static head, z. gc = 15 ft.lbf/lbm Δv Velocity head, = 0 gc Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = ,07 = 17,07 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P = Ws.Q.ρ (17,07)(0,568)(6,16) = = 1,095 Hp Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan = 1,095 = 1,69Hp 0,8

45 14. Anion Exchanger (F460) Fungsi : untuk mengurangi kesadahan air. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : carbon steel SA5, Grade B Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm H SO 4 yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Laju alir massa (F) = 9.64,456 kg/jam = 5,891 lbm/det Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuraran anion exchanger Dari tabel 1.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: Diameter permukaan katiaon: 5 ft = 0,6096 m Luas penampang penukar kation =,14 ft Tinggi resi dalam cation excahanger = 5 ft Tinggi silinder = 1, x 5 ft = 6 ft = 1,887 in Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : 1 Maka: H = ½ D = ½ (0,6096) = 0,048 m Sehingga tinggi cation exchanger = 1, ,048 =,15 m = 6,9995 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA5, Grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data:

46 Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding tangki anion exchanger: t = t = PD SE 1,P + CA (17,64 psi)(5ft)(1in/ft) + 0,15 in = 0,847 in (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 7/16 in. 15. Tangki Pelarutan NaOH Fungsi : untuk membuat larutan NaOH. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA167, tipe 04 Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm NaOH yang digunakan memiliki konsentrasi 10% (% berat) Densitas NaOH (ρ) = kg/m = 94,577 lbm/ft..(perry, 1997) Laju alir massa NaOH (F) = 0,05 kg/jam Kebutuhan perancangan : 1 hari Faktor keamanan : 0% Perhitungan:

47 Ukuran tangki 0,07 kg/jam x 4 jam/hari x 1hari Volume air, Va = 0,1 x kg/m = 0,004 m Volume tangki Vt = 1, x 0,004 m = 0,005 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = 1 4 πd H 0,005 m 1 = πd (/D) 4 0,005 m = /8 πd D = 0,161 m Maka: D = 0,161 m = 0,58 ft H = 0,41 m = 0,790 ft Tinggi air dalam tangki = Tebal dinding tangki 1 4 0,004 m π (0,161m) = 0, m = 0,66 ft Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA5, grade B. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki:

48 t = PD SE 1,P + CA t = (17,64 psi)(0,58 ft)(1 in/ft) + 0,15 in = 0,18 in (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki /16 in. Daya pengaduk: Dt/Di =, Baffel = 4....(Brown, 1978) Dt = 0,58 ft Di = 0,176 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas NaOH 10% = 4,0 x 10 4 lbm/ft.det..(kirk Othmer, 1967) N RE ρ N D =....(Geankoplis, 198) μ (94,577)(1)(0,176) = 6.809,895 4,0.10 = 4 Dari gambar.44 Geankoplis, 198, untuk N re = 5.769,59 diperoleh Npo = 0,6 5 NpoN Di ρ Sehingga: P =. (Geankoplis, 198) gc P = 5 (0,6)(1) (0,16) (94,577) = 0,000,174 Efesiensi penggerak motor = 80% Daya motor penggerak = 0,000 0,8 = 0,0005 Hp 16. Pompa cation exchanger (L461) Fungsi : untuk memompakan air dari cation exchanger ke anion exchanger. Jenis : Pompa sentrifugal

49 Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft...(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,76 kg/jam = 4,78 lbm/det F 4,78lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,558 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) =,9 x (0,558) 0,45 x (6,16) 0,1 = 5,19 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel Kecepatan linier, v = Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ = (6,16 lbm/ft )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = ,

50 Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk N Re = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 10 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980) L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 7,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 = 9 ft Panjang pipa total ( L) = , ,14 + 7,5 + 9 = 57,087 ft Faktor gesekan, fv ΣL (0,045)(4,014) (57,087) F= = = 1,55 ft. gcd (,174)(0,419) Tinggi pemompaan, z = 15 ft g Static head, z. gc = 15 ft.lbf/lbm Δv Velocity head, = 0 gc

51 Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = ,55 = 16,55 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P = Ws.Q.ρ (16,55)(0,558)(6,16) = = 1,04 Hp Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan = 1,04 = 1,04Hp 0,8 17. Tangki kaporit (F490) Fungsi : untuk membuat larutan tangki kaporit. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : plate steel SA167, tipe 04 Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm Ca(ClO) yang digunakan memiliki konsentrasi 50% (% berat) Densitas Ca(ClO) (ρ) = 1.7 kg/m = 79,411 lbm/ft..(perry, 1997) Laju alir massa Ca(ClO) Kebutuhan perancangan : 1 hari Faktor keamanan : 0% Perhitungan: (F) = 0,0004 kg/jam

52 Ukuran tangki 0,0004kg/jam x 4jam/hari x 1hari Volume air, Va = 0,1 x1.7 kg/m = 0,007 m Volume tangki Vt = 1, x 0,007 m = 0,0084 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = 1 4 πd H 0,0084 m 1 = πd (/D) 4 0,0084 m = /8 πd D = 0,19 m Maka: D = 0,19 m = 0,69 ft H = 0,88 m = 0,944 ft Tinggi air dalam tangki = Tebal dinding tangki 0,007 m 1 π (0,19 m) 4 = 0,05 m Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA167, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki:

53 t = PD SE 1,P + CA t = (17,64 psi)(0,69 ft)(1 in/ft) + 0,15 in = 0,19 in (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) 18. Tangki Penampungan air umpan ketel (L501) Fungsi : untuk menampung air umpan ketel sebelum didistribusikan. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : carbon steel SA5, Grade B Kondisi penyimpanan: Temperatur : 0 0 C Tekanan : 1 atm Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m....(perry, 1997) Laju alir massa air umpan ketel = 48.1,8 kg/jam Kebutuhan perancangan : 1 hari Faktor keamanan : 0% Perhitungan: Ukuran tangki Volume air, Va = 48.1,8 kg/jam x 4 jam/hari 995,68 kg/m x1hari = 11,81 m Volume tangki Vt = 1, x 11,81 m = 14,85 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = 1 4 πd H 14,185 m 1 = πd (/D) 4 14,185 m = /8 πd

54 D =,9 m Maka: D =,9 m = 7,5 ft H =,48 m = 11,79 ft Tinggi air dalam tangki = Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik: P = ρ x g x l ,81m π (,9m) =,864 m = 995,68 kg/m x 9,8 m/det x,864 m = 7.945,949 Pa = 7,945 kpa Tekanan operasi = 1 atm = 101,5 kpa P = 7,945 kpa + 101,5 kpa = 19,7 kpa Faktor kelonggaran = 5% Tekanan desain, P = (1,05)(19,7) = 19,7 kpa Join efisiensi = 0,8...(Brownell & Young, 1959) Allowble stress = psi = ,98 kpa..(brownell & Young, 1959) Tebal dinding tangki: t = t = PD SE 1,P + CA (15,7kPa)(8,507 ft)(1in/ft) + 0,15 in = 0,1 in (87.099,98 kpa)(0,8) 1,(15,7kPa) Dari tabel 5.4 Brownell & Young dipilih tebal tangki 4/ Pompa Air umpan ketel Fungsi : untuk memompakan air dari tangki air umpan ketel ke dearator. Jenis : Pompa sentrifugal

55 Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,9 kg/jam = 0,94 lbm/det F 4,51 lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,94 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) =,9 x (0,94) 0,45 x (6,16) 0,1 = 4,87 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel Kecepatan linier, v = Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ = (6,16 lbm/ft )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = ,

56 Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk N Re = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 5 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980) L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 1,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 =,5 ft Panjang pipa total ( L) = 5 + 5, ,14 + 1,5 +,5 = 60,7 ft Faktor gesekan, F = fv ΣL (0,045)(4,014) (60,7) = = 1,6 ft.lbf/lbm gcd (,174)(4,014) Tinggi pemompaan, z = 15 ft g Static head, z. gc = 15 ft.lbf/lbm Δv Velocity head, = 0 gc

57 Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = ,6 = 16,6 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P = Ws.Q.ρ (16,6)(0,94)(6,16) = = 0,740 Hp Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan = 0,740 = 0,95Hp 0,8 0. Daerator (E510) Fungsi: Menghilangkan gasgas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi: carbon steel SA5, Grade B Kondisi pelarutan: Temperatur : 90 0 C Tekanan : 1 atm Laju massa air = 59,14 kg/jam Densitas air = 995,68 kg/jam = ,9 lbm/ft.. (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuran tangki: ,9 kg/jam x 4 jam/hari x1hari Volume larutan, V 1 = = 96,959 m 995,68 kg/m Volume tangki (Vt) = 1, x 96,659 m = 115,990 m

58 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = 4 1 πd H 115,99 m 1 = πd D 4 115,99 m = πd 8 D = 4,618 m Maka: D = 4,618 m = 15,150 ft H = 6,97 m =,76 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi carbon steel SA5, Grade B Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: Allowble working stress (S) = psi Effesiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in..(timmerhaus, 1980) Tekanan hidrostatik, Po = 1 atm =14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 0% Tekanan desain, P = 1, x 14,7 psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki: t = t = PD SE 1,P + CA (17,64 psi)(15,150 ft)(1in / ft) + 0,15 in = 0,1 in (18750 psi)(0,8) 1,(17,64 psi) Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki ¼ in.

59 1 Pompa Daerator (E511) Fungsi : untuk memompakan air dari dearator ke ketel uap. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : comercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 0 C Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m = 6,16 lbm/ft..(perry, 1997) Viskositas (µ) = 0,8007 cp = 1,97 lbm/ft.jam (Kirk Othmer, 1967) Laju alir massa (F) = ,9 kg/jam = 0,94 lbm/det F 4,51 lbm/det Laju alir volume (Q) = = ρ 6,16lbm/ft = 0,94 ft /det Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0,1 (Timmerhaus, 1980) =,9 x (0,94) 0,45 x (6,16) 0,1 = 4,87 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal = 5 in Schedul pipa = 40 Diameter dalam (ID) = 5,047 in = 0,419 ft Diameter luar (OD) = 5,56 in = 0,46 ft Luas penampang (a 1 ) = 0,19 ft Bahan konstruksi = comercial steel Kecepatan linier, v = Q 0,558ft /det = = 4,014ft/det a 0,19 ft 1 ρ v D Bilangan Reynold, N RE = µ

60 (6,16 lbm/ft = )(4,014 ft/det)(0,419 ft)(600det/jam) 1,97lbm/ft.jam N RE = , Dari Appendix C1, Foust, 1980, untuk bahan pipa comercial steel dan diameter pipa 5,047 in diperoleh ε/d = 0,001 Dari Appendix C, Foust, 1980, untuk N Re = , dan ε/d = 0,001 diperoleh f = 0,045 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus L 1 = 5 ft 1 buah gate fully open (L/D = 1, Appendix Ca, Foust, 1980) L = 1 x 1 x 0,419 ft = 5,447 ft buah standart elbow 90 0 (L/D = 0, Appendix Ca, Foust,1980) L = x 0 x 0,419 ft = 5,14 ft 1 buah inward protecting pipe intrance (k = 0,78, Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 4 = 1,5 ft 1 buah protecting pipe exit (k = 1 Appendix Cc dan Cd, Foust, 1980) L 5 =,5 ft Panjang pipa total ( L) = 5 + 5, ,14 + 1,5 +,5 = 60,7 ft Faktor gesekan, F = fv ΣL (0,045)(4,014) (60,7) = = 1,6 ft.lbf/lbm gcd (,174)(4,014) Tinggi pemompaan, z = 15 ft

61 g Static head, z. gc = 15 ft.lbf/lbm Δv Velocity head, = 0 gc Pressure head, ΔP = 0 ρ W s g Δv ΔP = z F gc gc ρ = ,6 = 16,6 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P = Ws.Q.ρ (16,6)(0,94)(6,16) = = 0,740 Hp Untuk efesiensi pompa 80%, maka: Tenaga pompa yang dibutuhkan = 0,740 = 0,95Hp 0,8 Boiler (Q440) Fungsi Jenis Bahan konstruksi : Menyediakan uap untuk keperluan proses : Water tube boiler : Carbon steel Data : Uap jenuh yang digunakan bersuhu C pada tekanan 101, Kpa (14,7 Psi). Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 1180,6 Btu/lbm. Kebutuhan uap = ,9 Kg/jam = ,58 lbm/jam Perhitungan: Menghitung daya ketel uap: 4,5 x P x 970, W = H

62 Dimana: P = Daya boiler, Hp Maka: P = W = Kebutuhan uap,lbm/jam H = Kalor laten, Btu/lbm ,58 lbm/jam x1180,6 btu/lbm 4,5x 970, P = 11,707 Hp Menghitung jumlah tube: Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft /Hp..(Kern,1965) = 11,707 Hp x 10 ft /Hp = 117,07 ft Direncanakan dengan menggunakan tube dengan spesifikasi: Panjang tube, L = 0 ft Diameter tube = in Luas permukaan pipa, a = 0,917 ft /ft Sehingga jumlah tube: A 117,07 ft NE = = L x a 0ft x 0,917ft = 169,96 buah /ft Maka jumlah tube yang dibutuhkan sebanyak 170 buah.

63 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI Dalam rencana Pra Rancangan Unit Sterilisasi (Sterilizer) pada Pabrik Kelapa Sawit digunakan asumsi sebagai berikut: 1. Pabrik beroperasi selama 0 hari.. Kapasitas pengolahan unit sterilisasi 0 ton/jam TBS.. Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang. 4. Harga alat disesuaikan dengan basis Maret 008 dimana nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah US$ 1 = 9.950, L.E.1. Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) L.E.1.1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Harga tanah lokasi pabrik = Rp /m (Sumber: Galang, 008) Luas tanah yang diperlukan = 1.77 m Harga tanah seluruhnya = 1.77 m x Rp /m = Rp , Biaya peralatan tanah 10% dari harga tanah seluruhnya (Petter & Timmerhaus,004). Biaya perataan tanah = 0,1 x Rp , = Rp , Total biaya tanah = Rp , + Rp , = Rp , LE1

64 B. Harga Bangunan Perincian harga bangunan dapat dilihat pada tabel LE1 Tabel LE1. Perincian Harga Bangunan No Jenis area Luas Harga Jumlah 1 Areal Proses Unit Sterilisasi Unit Pengolahan air Ruang Kontrol dan Listrik Ruang Boiler Jalan TOTAL C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut: C x = C y I I x y X X 1 m Dimana: C x = Harga alat pada tahun pembelian (008) C y = Harga alat pada kapasitas yang tersedia I x = Indeks harga pada tahun 008 I y X 1 = Indeks harga pada tahun yang tersedia = Kapasitas alat yang tersedia X = Kapasitas alat yang diinginkan m = Faktor eksponensial untuk jenis alat yang tersedia Untuk menghitung semua harga peralatan pada pabrik, digunakan metode Marshall R Swift Equipment Cost Indeks, Indeks yang digunakan adalah Chemical Engineering Plant Cost Indeks (Timmerhaus, 004).