LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi : 2000 ton/tahun Waktu kerja per tahun : 330 hari Basis perhitungan : 000 ton/tahun bahan baku RBDPs. Kapasitas produksi per jam 2000 ton tahun hari 000 kg x x x tahun 330 hari 24 jam ton 55,555 kg.jam Keterangan dari singkatansingkatan yang digunakan: RBDPs Refined Bleaching Deodorized Palm Stearin DEA dietanolamida DEN dietanolamina

2 No Tabel A. Tabel BM Senyawa senyawa Kimia yang digunakan BM (kg.kmol Senyawa Rumus Molekul ) Dietanolamina NH(C2H4OH)2 05,4 2 Natrium Metoksida NaOCH3 54,03 3 Metanol CH3OH 32,043 4 Dietil Eter (C2H5)2O 72,2 5 Gliserol C3H8O3 92,09 6 Tri Laurat C39H74O Tri Miristat C45H86O Tri Palmitat C5H98O Tri Stearat C57H0O Tri Arachidat C63H22O6 974 Tri Oleat C48H4O Tri Linoleat C48H98O Asam Laurat Dietanolamida C2H23ON(C2H4OH) Asam Miristat Dietanolamida C4H27ON(C2H4OH) Asam Palmitat Dietanolamida C6H3ON(C2H4OH) Asam Stearat Dietanolamida C8H35ON(C2H4OH) Asam Arachidat Dietanolamida C20H39ON(C2H4OH) Asam Oleat Dietanolamida C8H33ON(C2H4OH) Asam Linoleat Dietanolamida C8H3ON(C2H4OH)2 367

3 Tabel A.2 Menghitung BM ratarata RBDPs Panjang Persentase Senyawa Rantai BM ratarata (%) Karbon TriLaurat C TriMiristat C TriPalmitat C TriStearat C TriArachidat C TriOlein C8: TriLinolein C8: Trigliserida(RBDPs) Total Jadi, berat molekul ratarata RBDPs adalah 835,92929 kg.kmol Tabel A.3 Menghitung BM ratarata Dietanolamida Persentase Senyawa BM ratarata (%) Laurat Dea Miristat Dea Palmitat Dea Stearat Dea Arachidat Dea Oleat Dea Linoleat Dea Total 0,0000, , , , , , , , , , , , , , Jadi, berat molekul ratarata dietanolamida adalah 352, kg.kmol

4 Diketahui data :. Perbandingan mol dietanolamina dan RBDPs adalah 3 : 2. Jumlah katalis natrium hikdroksida yang digunakan (NaOCH3) sebanyak 0,3% dari total berat reaktan 3. Konversi RBDPs adalah 95 %. 4. Perbandingan NaOCH3 : Metanol : 3 (Bailey, 2005). Cara perhitungan yang digunakan adalah cara perhitungan alur maju. Basis perhitungan 000 ton/tahun (26, kg.jam) bahan baku, produksi yang diperoleh 5, kg.jam. Jadi untuk memperoleh produksi 55,555 kg.jam(2000 ton/tahun), maka bahan baku yang dibutuhkan 4773, kg / jam x26, kg / jam 5, kg / jam 55,555 kg/jam Berikut ini adalah perhitungan neraca massa pada setiap peralatan proses.. Mixer I (M40) Perhitungan : Alur 7 : Jumlah katalis natrium hikdroksida yang digunakan natrium metoksida sebanyak 0,3% dari total berat reaktan: F7NaOCH3 0,003 x (F2RBDPs + F9DEN) 0,003 x (55, , ) kg.jam 6, kg.jam N7NaOCH3 F7NaOCH3/ BM NaOCH3 6, kg.jam/ 54,03 kg.kmol 0, kmol.jam

5 Alur 6 : Dari data diketahui bahwa perbandingan berat NaOCH3 : Metanol : 3, dengan demikian : F6CH3OH 3 x F7 NaOCH3 6, kg.jam 8, kg.jam N6 CH3OH F6CH3OH / BM CH3OH 8, kg.jam/ 32,043kg.kmol 0, kmol.jam Neraca Massa Mixer (M40) Masuk Alur 7 Keluar Alur 8 (kg.jam ) (kg.jam) (kg.jam) NaOCH CH3OH Komponen Alur 6 F (kg.jam ) Total

6 2. Mixer I (M50) Alur 8 F8NaOCH3 6, kg.jam N7NaOCH3 0, kmol.jam F8CH3OH 8, kg.jam N8 CH3OH 0, kmol.jam Alur 4 N4DEN 3 x N2RBDPs 3 x, kmol.jam 5, kmol.jam F4DEN N4DEN x BM DEN 5, kmol.jamx 05 kg.kmol 570, kg.jam Alur 9 F8NaOCH3 6, kg.jam N7NaOCH3 0, kmol.jam F8CH3OH 8, kg.jam N8 CH3OH 0, kmol.jam F4DEN 570, kg.jam N4DEN 5, kmol.jam

7 3. Reaktor Amidasi (R0) Reaksi yang terjadi di dalam reaktor (R20) adalah : O O C R O OH CH2 CH2 OH CH2 CH2 OH O + HO 3RC N CH2 CH2 OH O +3HN R2 C O CH2 CH2 OH OH O C R 3 Trigliserida dietanolamin Dietanolamida Perhitungan : Alur 2 F2RBDPs 55,555 kg.jam N2RBDPs F2RBDPs /BM RBDPs 55,.555 kg.jam/835,92929.kmol, kmol.jam Alur 9 N9DEN 3 x N2RBDPs 3 x, kmol.jam 5, kmol.jam F9DEN N9DEN x BM DEN 5, kmol.jamx 05 kg.kmol 570, kg.jam N9NaOCH3 N2NaOCH3 0, kmol.jam Gliserol

8 F9NaOCH3 F2NaOCH3 6, kg.jam N9 CH3OH N2 CH3OH 0, kmol.jam F9 CH3OH F2 CH3OH 8, kg.jam Laju reaksi (r) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini : (Reklaitis, 983) Karena RBDPs merupakan reaktan pembatas (limiting reactant) dengan jumlah mol paling sedikit, maka laju reaksi dapat dihitung : r, x 0,95 ( ) r, kmol.jam N2RBDPs sisa N2RBDPs σrbdps., kmol.jam (, kmol.jam) 0, kmol.jam F2RBDPs sisa N2RBDPs x BM RBDPs 0, kmol.jam x 835,92929.kmol 75, kg.jam N2DEN sisa N9DEN σden. r 5, kmol.jam 3(, kmol.jam) 0, kmol.jam F2DENsisa N2DEN x BM DEN 0, kmol.jamx 05,4 kg.kmol 28, kg.jam NDENbereaksi 3 (, kmol.jam) 5, kmol.jam FDENbereaksi 5, kmol.jam x 05,4 kg.kmol 542, kg.jam N2DEA N9DEA +σdea. r

9 0 +3 (, kmol.jam) 5, kmol.jam F2DEA N2DEA x BM DEA (5, kmol.jamx 352, kg.kmol) 823,38297 kg.jam N2Gliserol σgliserol. r (, kmol.jam), kmol.jam F2Gliserol N2Gliserol x BM Gliserol, kmol.jamx 92 kg.kmol 58, kg.jam Neraca Massa Reaktor (R20) Komponen Masuk Alur 2 Alur 8 Keluar Alur 0 Alur 2 (kg.jam ) (kg.jam) (kg.jam) (kg.jam) RBDPs Dietanolamin Dietanolamida Gliserol NaOCH CH3OH F (kg.jam ) Total

10 4. Separator (H30) Disini terjadi pemisahan berdasarkan perbedaan massa jenis dari gliserol dan natrium metoksida. Gliserol yang keluar sebagai hasil samping 8 2 % dari bahan baku. (Bailey, 2005). Sehingga yang keluar sekitar 95 % dari jumlah total gliserol Perhitungan : Alur 2 F2DEA 823,38297 kg.jam F2DENsisa 28, kg.jam F2Gliserol 58, kg.jam F2NaOCH3 6, kg.jam F2RBDPs 75, kg.jam sisa Alur 3 F3Gliserol 58, kg.jamx , kg.jam N3Gliserol, kmol.jam Alur 4 F4DEA 823,38297 kg.jam F4DENsisa 28, kg.jam F4NaOCH3 6, kg.jam F4RBDPs 75, kg.jam F4Gliserol sisa F2Gliserol F3Gliserol (58, ,496492) kg.jam 7, kg.jam N4Gliserol 0, kmol.jam

11 Neraca Massa Separator (H30) Masuk Keluar Komponen Alur 2 Alur 3 Alur 4 (kg.jam ) (kg.jam ) (kg.jam) Dietanolamin Dietanolamida Gliserol RBDPs NaOCH3 F (kg.jam) Total Ekstraktor ( H330) Dietil eter DEA 4 DEN sisa Gliserol Natrium Metoksida RBDPs sisa 6 H330 7 DEA DEN sisa Gliserol Dietil eter Natrium Metoksida RBDPs sisa Kelarutan dietil eter sangat tinggi tetapi tidak mencapai 00 %. Oleh sebab itu ditambahkan dietil eter berlebih sebanyak,5 kali dari produk amida dan RBDPs sisa Perhitungan : Alur 4 F4DEA 823,38297 kg.jam F4DENsisa 28, kg.jam F4NaOCH3 6, kg.jam F4RBDPs 75, kg.jam sisa F4Gliserol 7, kg.jam Alur 6 F6Dietil eter,5 x (823, , ) kg.jam 2848,7089 kg.jam

12 N6Dietil eter F6Dietil eter / 72,2 kg.kmol 2848,7089 kg.jam / 72 kg.kmol 39, kmol.jam Alur 7 F7DEA 823,38297 kg.jam F7DENsisa 28, kg.jam F7NaOCH3 6, kg.jam F7RBDPs 75, kg.jam sisa F7Gliserol 7, kg.jam F6Dietil eter 2848,7089 kg.jam Neraca Massa Mixer (M 330) Masuk Alur 6 Keluar Alur 7 Dietanolamin (kg.jam ) (kg.jam) (kg.jam) Dietanolamida Gliserol Dietil eter RBDPs NaOCH3 F (kg.jam) Total Komponen Alur 4

13 6. Dekanter H340 Penggunaan dietil eter untuk mengikat senyawa non polar yaitu Dietanolamida dan RBDPs. Oleh karena itu dilakukan pemisahan karena didalam dekanter memiliki 2 sifat yaitu polar dan non polar. Diasumsikan dietanolamin yang keluar ke alur 9 sebesar 0 % dari jumlah dietanolamin yang masuk Perhitungan : Alur 7 F7DEA 823,38297 kg.jam F7DENsisa 28, kg.jam F7NaOCH3 6, kg.jam F7RBDPs 75, kg.jam sisa F7Gliserol 7, kg.jam F6Dietil eter 2848,7089 kg.jam Alur 8 F8NaOCH3, kg.jam F8Gliserol 2, kg.jam F8DENsisa 28, kg.jam x 0. 2, kg.jam Alur 9 F9DEA F9RBDPs 823,38297 kg.jam sisa 75, kg.jam

14 F9Dietil eter 2848,7089 kg.jam F9DENsisa 28, kg.jam x , kg.jam Neraca Massa Decanter (H340) Komponen Dietanolamin Dietanolamida Gliserol Dietil eter RBDPs NaOCH3 F (kg.jam) Total Masuk Alur 7 Alur 8 (kg.jam ) Keluar (kg.jam ) (kg.jam) Vaporizer (V350) Perhitungan : Alur 9 F9DEA F9RBDPs 823,38297 kg.jam sisa 75, kg.jam F9Dietil eter 2848,7089 kg.jam F9DENsisa 25, kg.jam Alur 20 F20DEA F20RBDPs 823,38297 kg.jam sisa F20DENsisa Alur 9 75, kg.jam 25, kg.jam

15 Alur 2 F2Dietil eter 2848,7089 kg.jam Neraca Massa Vaporizer (V350) Komponen Dietanolamida Dietil eter RBDPs Dietanolamin F (kg.jam) Total Masuk Alur 9 Alur 2 (kg.jam ) Keluar Alur 20 (kg.jam ) (kg.jam)

16 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis Perhitungan : jam operasi Suhu Referensi : 25oC atau 298oK L.B.. Kapasitas Panas (Cp) L.B... Kapasitas Panas (Cp) Padatan Dari Perry,997 tabel 2393 halaman 2453 diketahui kontribusi elemen atom untuk estimasi kapasitas panas (Cp) bahan berupa padatan, Tabel B. Kontribusi Estimasi Kapasitas Panas Elemen atom berupa padatan Elemen atom ΔE (J/mol.K) C 0.89 H 7.56 O 3.42 Na 26.9 Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan, Dimana, Cps kapasitas panas padatan pada suhu 298oK (J/mol.K) n jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni jumlah elemen atom i pada senyawa kapasitas panas padatan pada tabel 2393 halaman 2453

17 L.B..2 Kapasitas Panas (Cp) Cairan Untuk estimasi kapasitas panas bahan berupa cairan dapat dilihat berdasarkan konstribusi gugus atom, (Perry,997) Tabel B.2 Kontribusi Estimasi Kapasitas Panas berupa Cairan Ikatan Cpi (J/mol.K) CH CH CH 2.34 CH OH 44.7 NH CO O 35.5 N 3.38 Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan, Dimana, Cpl kapasitas panas padatan pada suhu 298oK (J/mol.K) n jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni jumlah elemen atom i pada senyawa kapasitas panas padatan pada tabel 2393 halaman 2453

18 Tabel B.3 Data Cp Beberapa Senyawa(J/mol.K) Senyawa a b c d e Metanol (l) E05 Air (l) E06 Metanol (g) E07.0E0 Dietileter (g) E E0 (Sumber : Reklaitis, 983) L.B..3 Perhitungan Kapasitas Panas (Cp) masingmasing bahan Cp NaOCH3 Na + O+ C + 3(H) 73,8 J/mol.K Cp C2H5OC2H5 2(CH3)+2(CH2)+O 69,55 J/mol.K Cp NH(CH2CH2OH)2 NH + 2(CH2 )+ 2(CH2)+2(OH) 254,85 J/mol.K Cp C3H8O3 2(CH2)+CH+3(OH) 25,78 J/mol.K Cp C3H25O6 (Tri Laurat) (3(CH3) + 32(CH2) + CH + 3(CO) + 3(O)) x %, J/mol.K Cp C45H86O6 (Tri Miristat) (3(CH3) + 38(CH2) + CH + 3(CO) + 3(O)) x.20202% 8, J/mol.K Cp C5H98O6 (Tri Palmitat) (3(CH3) + 44(CH2) + CH + 3(CO) + 3(O)) x % 024, J/mol.K Cp C57H0O6 (Tri Stearat) (3(CH3) + 50(CH2) + CH + 3(CO) + 3(O)) x % 88, J/mol.K Cp C63H22O6 (Tri Arachidat) (3(CH3)+56(CH2)+CH+3(CO)+3(O)) x % 8, J/mol.K Cp C48H4O6 (Tri Oleat) (3(CH3)+44(CH2)+4(CH)+3(CH)+3(CO)+3(O)) x %

19 524, J/mol.K Cp C48H98O6 (Tri Linoleat) (3(CH3)+38(CH2)+7(CH)+6(CH)+3(CO)+3(O)) x % 3, J/mol.K Jumlah Cp RBDPs Cp C3H25O2 (Tri Laurat)+ Cp C45H86O6 (Tri Miristat)+Cp C5H98O6 (Tri Palmitat)+ Cp C57H0O6 (Tri Stearat)+ Cp C63H22O6 (Tri Arachidat)+ Cp C48H4O6 (Tri Oleat)+ Cp C48H98O6 (Tri Linoleat) 780,0438 J/mol.K Cp C2H23ON(C2H4OH)2 CH3+4(CH2)+CO+2(OH)+N x % 0, J/mol.K Cp C4H27ON(C2H4OH)2 CH3+6(CH2)+CO+2(OH)+N x.20202% 8, J/mol.K Cp C6H3ON(C2H4OH)2 CH3+8(CH2)+CO+2(OH)+N x % 448, J/mol.K Cp C8H35ON(C2H4OH)2 CH3+20(CH2)+CO+2(OH)+N x % 37, J/mol.K Cp C20H39ON(C2H4OH)2 CH3+22(CH2)+CO+2(OH)+N x % 3, J/mol.K Cp C8H33ON(C2H4OH)2 CH3+32(CH2)+CH+CH+CO+2(OH) + N x % 345, J/mol.K Cp C8H3ON(C2H4OH)2 CH3+27(CH2)+2(CH)+2(CH)+CO+2(OH)+N x % 70, J/mol.K Jumlah Cp Dietanolamida o Cp H2O 25 C 94, J/mol.K 8, ,72 x 0(298) + (,339 x 03(2982)) + (,34 x 06(2983)) 74,85 J/mol.K Cp CH3OH 258,25 + 3,3582(298) + 0,06388(2982) + (,4056 x 05 (2983)) 80,78 J/mol.K

20 L.B.2 Panas Pembentukan Standar H0f(298) Dari Perry,997 tabel 2388 halaman 2349 diperoleh estimasi H0f(298) untuk ikatan (J/mol.K) Tabel B.4 Kontribusi Estimasi Panas Pembentukan Standar (ΔH0f298 ) Ikatan ΔH (J/mol) CH CH CH CH OH NH CO O N Na Besarnya harga pembentukkan standar, Dimana, ΔHof298 Panas pembentukan standar pada suhu 298oK(kJ/mol.K) n jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa Ni Jumlah elemen atom i pada senyawa L.B.2. Perhitungan Estimasi H0f(298) masing masing Senyawa, ΔHof298C2H5OC2H5 2(CH3)+2(CH2)+O 258, kj/mol o ΔH o ΔH f298 NaOCH3 f298 H2O ΔHof298 NH(CH2CH2OH)2 45,903 kj/mol 24,8352 kj/mol NH + 4(CH2) +2(OH) 376,88 kj/mol ΔHof298 C3H8O3 2(CH2)+CH+3(OH) (Geankoplis,C.J,2003) (Reklaitis, 983)

21 567,22 kj/mol ΔHof298 CH3OH 20,6672 kj/mol ΔHof298 C3H25O2 (Tri Laurat) 3(CH3) + 32(CH2) + CH + 3(CO) + 3(O) (Reklaitis, 983) x %, kj/mol o ΔH f298 C45H86O6 (Tri Miristat) 3(CH3) + 38(CH2) + CH + 3(CO)+ 3(O) x.20202% 20, kj/mol ΔHof298 C5H98O6 (Tri Palmitat) 3(CH3) + 44(CH2) + CH + 3(CO) + 3(O) x % 085,95505 kj/mol o ΔH f298 C57H0O6 (Tri Stearat) 3(CH3) + 50(CH2) + CH + 3(CO) + 3(O) x % 90, kj/mol ΔHof298 C63H22O6 (Tri Arachidat) 3(CH3)+56(CH2)+CH+3(CO)+3(O) x % 8, kj/mol o ΔH f298 C48H4O6 (Tri Oleat) 3(CH3)+86(CH2)+4(CH )+3(CH)+3(CO)+3(O) x % 705, kj/mol ΔHof298 C48H98O6 (Tri Linoleat) 3(CH3)+7(CH2)+7(CH)+6(CH)+3(CO)+3(O) x % 25, kj/mol Jumlah ΔHof298RBDPs ΔHof298 C3H25O2 + ΔHof298 C45H86O6 + ΔHof298 C5H98O6+ ΔHof298 C57H0O6 + ΔHof298 C63H22O6 + ΔHof298 C48H4O6 + ΔHof298 C48H98O6 2037,33423 kj/mol ΔHof298 C2H23ON(C2H4OH)2 CH3+4(CH2)+CO+2(OH)+N 0, kj/mol o ΔH f298 C4H27ON(C2H4OH)2 CH3+6(CH2)+CO+2(OH)+N

22 0,00808 kj/mol ΔHof298 C6H3ON(C2H4OH)2 CH3+8(CH2)+CO+2(OH)+N 57, kj/mol o ΔH f298 C8H35ON(C2H4OH)2 CH3+20(CH2)+CO+2(OH)+N 42,4808 kj/mol o ΔH f298c20h39on(c2h4oh)2 CH3+22(CH2)+CO+2(OH)+N 3, kj/mol ΔHof298 C8H33ON(C2H4OH)2 CH3+32(CH2)+CH+CH+CO+2(OH) + N 309, kj/mol ΔHof298C8H3ON(C2H4OH)2 CH3+27(CH2)+2(CH)+2(CH)+CO+2(OH)+N 58, kj/mol Jumlah ΔHof298Dietanolamida ΔHof298 C2H23ON(C2H4OH)2+ ΔHof298 C4H27ON(C2H4OH)2 + ΔHof298 C6H3ON(C2H4OH)2 + ΔHof298 o ΔH o ΔH o ΔH C8H35ON(C2H4OH)2 + f298c20h39on(c2h4oh)2 + C8H33ON(C2H4OH)2 f298 + f298c8h3on(c2h4oh)2 94,542 kj/mol Tabel B.5 Panas Penguapan (J/mol) Komponen ΔHvl CH3OH H2O Dietil eter L.B.3 Perhitungan Neraca Energi Persamaan persamaan neraca panas yang digunakan dalam perhitungan ini sebagai berikut : Perhitungan panas yang masuk dan keluar

23 (Smith,dkk. 2005) Perhitungan panas penguapan (Smith,dkk. 2005) Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : T T 2 2 dq r H r (T ) N CpdT out N CpdT out dt T T (Reklaitis, 983) Perhitungan Estimasi Kapasitas Panas (Cp) Perhitungan estimasi Cp (J.mol.K) dengan menggunakan persamaan Cp a + bt + ct2 + dt3,... Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T2 CpdT T a (T2 T ) b c 3 d (T2 T ) (T2 T ) (T2 T ) (Reklaitis, 983) Air pendingin yang digunakan dalam pabrik ini merupakan air yang memiliki suhu 20oC (293oK) dan selanjutnya keluar pada suhu 50oC (323oK) dengan tekanan atm. 8,296(293298) + (0,4728/2) x ( ) (,336 x 03/3) x ( ) + (,3424 x 06/4) x ( ) kj/mol kj / kg 8,296(320298) + (0,4728/2) x ( ) (,336 x 03/3) x ( ) + (,3424 x 06/4) x ( ) 879,024 kj/mol 04,3902 kj/kg

24 . Tangki Pemanas RBDPs (F0) Panas masuk ke tangki pemanas RBDPs Komponen m (kg) BM (kmol/kg) RBDPs Cp Δt Q n.cp.dt (kj/kmol.k) (K) (kj) n (kmol) Total Panas keluar ke Tangki Pemanas RBDPs BM Komponen m (kg) RBDPs Cp Δt Q n.cp.dt (kj/kmol.k) (K) (kj) (kmol/kg) n (kmol) Total dq Qkeluar Qmasuk (99692, ,46) kj 99846,46 kj Jadi untuk memanaskan RBDPs dibutuhkan panas sebesar 99846,46 kj, untuk memenuhi panas ini digunakan steam yang masuk pada suhu 20oC ; 2 bar dengan besar entalpi H (20oC) 2706 kj/kg. Kondensat yang keluar pada suhu 85 oc ; 0,59 bar dengan besar entalpi H(85oC) 2652 kj/kg

25 99846,46 kj ( ) kj/kg 849,00854 kg 2. Reaktor Dietanolamida (R20) Steam P 2 bar T 20oC RBDPs P,0325 bar T 75oC 2 Natrium Metoksida 9 Metanol DEN P,0325 bar T 30oC Metanol P,0325 bar T 75oC DEA 0 DEN sisa 2 RBDPs sisa R20 Gliserol Natrium Metoksida P 0,59 bar P,0325 bar T 85oC T 75oC Kondensat Reaksi yang terjadi, O O C R OH CH2 CH2 OH O CH2 CH2 OH O + HO 3RC N CH2 CH2 OH O + 3HN R2 C O CH2 CH2 OH OH O C R 3 Trigliserida dietanolamin Persamaan neraca energi : Panas masuk panas keluar + akumulasi Asumsi : keadaan steady state, sehingga akumulasi 0 Sehingga : panas masuk panas keluar Perhitungan panas reaksi pada keadaan standar : Dietanolamida Gliserol

26 Hr (298) [(3 x H0f, Dietanolamida + H0f, Gliserol) ( H0f, RBDPs+ 3 x H0f, Dietanolamina)] [((3 x 94,542) + 567,22 ) kj/mol) (2037, (3 x 376,88 kj/mol))] 222,72 kj/mol Dari Lampiran A, diperoleh harga laju reaksi, r, kmol/jam Panas masuk pada reaktor Cp Δt ΔH (kj/kmol.k) (K) n.cp.dt (kj) Komponen m (kg) BM (kmol/kg) n (kmol) RBDPs Dietanolamin N. Metoksida Metanol Total Panas masuk pada reaktor BM Cp Δt ΔH n.cp.dt (kj/kmol.k) (K) (kj) Komponen m (kg) (kmol/kg) Dietanolamida Gliserol N. Metoksida Dietanolamin sisa RBDPs sisa n (kmol) Total Panas masuk pada reactor Cp Komponen n (kmol) (kj/kmol) ΔHvl (kj/kmol) ΔH n.(cp.δt +ΔHvl) Metanol Total Total ΔHkeluar (73478, ,95) kj

27 34209,2 kj dq/dt Hr (298). r + Hout total Hin total 222,72 kj/kmol x, kmol + (34209,2 kj ,596) kj kj Jadi untuk memanaskan RBDPs dibutuhkan panas sebesar 34829,544 kj, untuk memenuhi panas ini digunakan steam yang masuk pada suhu 20oC ; 2 bar dengan besar entalpi H (20oC) 2706 kj/kg. Kondensat yang keluar pada suhu 85 oc ; 0,59 bar dengan besar entalpi H(85oC) 2652 kj/kg kj ( ) kj/kg kj 3. Vaporizer (V360) Panas masuk Evaporizer BM Cp Δt Q n.cp.dt (kj/kmol.k) (K) (kj) Komponen m (kg) (kmol/kg) Dietanolamida Dietil Eter RBDPs sisa Dietanolamin sisa 05 n (kmol)

28 Total Panas keluar Evaporizer BM Cp Δt Q n.cp.dt (kj/kmol.k) (K) (kj) Komponen m (kg) (kmol/kg) Dietanolamida RBDPs sisa Dietanolamin sisa 05 n (kmol) Total Panas keluar Evaporizer Cp Komponen n (kmol) (kj/kmol) ΔHvl (kj/kmol) ΔH n.(cp.δt +ΔHvl ) Dietil Eter Total Total ΔHkeluar (09684, ,853) kj ,3725 kj dq Qkeluar Qmasuk (258076, ,09043) kj 99662,282 kj Jadi untuk memanaskan RBDPs dibutuhkan panas sebesar 99662,282 kj, untuk memenuhi panas ini digunakan steam yang masuk pada suhu 20oC ; 2 bar dengan besar entalpi H (20oC) 2706 kj/kg. Kondensat yang keluar pada suhu 85 oc ; 0,59 bar dengan besar entalpi H(85oC) 2652 kj/kg 99662,282 kj ( ) kj/kg 3697,44967 kj

29 4. Heat Exchanger (cooler ) (E 2) Air dingin masuk pada Heat Changer (cooler ) Cp Komponen n (kmol) (kj/kmol) ΔHvl (kj/kmol) ΔH n.(cp.δt +ΔHvl ) Metanol Total Air dingin keluar pada Heat Changer (cooler ) BM Cp Δt Q n.cp.dt Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) (kj/kmol.k) (K) (kj) Metanol Total dq Qkeluar Qmasuk 23, kj 2339,49524 kj 207,5676 kj Jadi panas yang diserap oleh air pendingin sebesar 207,5676 kj, maka digunakan air pendingin dengan termperatur masuk 20oC(293oK) ;,0325 bar dan keluar pada 50oC (323oK) ;,0325 bar. H(20oC) kj/mol; H(50oC ) 879,024 kj/kmol Jumlah air pendingin yang dibutuhkan, n Qair pendingin / H(323oK) H(293oK) 207,5676 kj / (879,024 (374.4)) kj/kmol kmol

30 m n x BM kmol x 8 kg/kmol kg 5. Heat Exchanger (cooler 2) (E 3) Air dingin masuk pada Heat Changer (cooler 2) BM Cp Δt Q n.cp.dt (kj/kmol.k) (K) (kj) Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) Dietanolamida Gliserol Dietanolamin sisa RBDPs sisa N.Metoksida Total

31 Air dingin keluar pada Heat Changer (cooler 2) BM Cp Δt Q n.cp.dt (kj/kmol.k) (K) (kj) Komponen m (kg) (kmol/kg) n (kmol) Dietanolamida Gliserol Dietanolamin sisa RBDPs sisa N.Metoksida Total dq Qkeluar Qmasuk (26863, ,94) kj 24768,0723 kj Jadi panas yang diserap oleh air pendingin sebesar 24768,0723 kj, maka digunakan air pendingin dengan termperatur masuk 20oC(293oK) ;,0325 bar dan keluar pada 50oC (323oK) ;,0325 bar. H(20oC) kj/mol; H(50oC ) 879,024 kj/kmol Jumlah air pendingin yang dibutuhkan, n Qair pendingin / H(323oK) H(283oK) 24768,0723 kj / (879,024 (374.4)) kj/kmol kmol m n x BM kmol x 8 kg/kmol kg.

32 6. Heat Exchanger (cooler 3) (E 36) Air dingin masuk pada Heat Changer (cooler 3) Cp Komponen n (kmol) (kj/kmol) ΔHvl (kj/kmol) ΔH n.(cp.δt +ΔHvl ) Dietil Eter Total Air dingin keluar pada Heat Changer (cooler 3) BM Cp Komponen m (kg) (kmol/kg) N (kmol) Dietil Eter Total dq Δt (kj/kmol.k) (K) Q n.cp.dt (kj) Qkeluar Qmasuk (33485, ,853) kj 4906,03 kj Jadi panas yang diserap oleh air pendingin sebesar 4906,03 kj, maka digunakan air pendingin dengan termperatur masuk 20oC(293oK) ;,0325 bar dan keluar pada 50oC (323oK) ;,0325 bar. H(20oC) kj/mol; H(50oC ) 879,024 kj/kmol Jumlah air pendingin yang dibutuhkan, n Qair pendingin / H(323oK) H(283oK) 4906,03 / (879,024 (374.4)) kj/kmol

33 kmol m n x BM kmol x 8 kg/kmol kg.

34 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN. Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak, tutup dan alas datar Ada 4 buah tangki penyimpanan yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu :. F0 : Menyimpan RBDPs untuk kebutuhan 5 hari 2. F20 : Menyimpan dietanolamin untuk kebutuhan 30 hari 3. F320 : Menyimpan gliserol untuk kebutuhan 0 hari 4. F360 : Menyimpan dietanolamida untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Carbon Steel SA285 Grade C Perhitungan untuk Tangki Bahan Baku RBDPs (F0) Kondisi operasi : Temperatur (T) Tekanan (P) : 75oC (348 K) : atm Laju alir massa (F) 55,555 kg/jam Densitas RBDPs 96,5 kg/m3 Waktu tinggal (t) 5 hari Faktor kelonggaran (fk) 20% a). Volume tangki (VT) Kebutuhan RBDPs 55,555 kg/jam Kebutuhan untuk hari 36363,63636 kg /hari Kebutuhan untuk 5 hari 888,88 kg /5 hari Volume larutan (Vc ) m

35 kg 888,88 jam 96,5 kg / m 3 98,38377 m3 b). Tinggi tangki (HT) dan tinggi cairan dalam tangki (HC) Volume silinder (VS) VT Dt2 H S 4 Direncanakan : Tinggi silinder (HS) : Diameter (Dt) 4:3 Sehingga : 4 VT Dt2 H S Dt2 Dt Dt3,0467 Dt Volume tangki (VT ) VT ( + 20 %) (98,38377 m3) 238, m3 Diameter tangki (Dt) VT,0467 Dt3 Dt VT, ,059825,0467 / 3 / 3 6, m 240, in Jari jari tangki (R) R Dt 2 (6, m) 2 3, m 20,59 in Tinggi silinder (Hs),

36 Ht Hs Hs 4 Dt 3 4 (6, m) 3 8, m 320, in Tinggi cairan (Hc), Hc (0,2) Hs 0,8 (8, m) 6, m c). Tekanan desain (Pdesain) Po 4,696 psia atm Phidrostatik g Hc kg m 96,5 3 9,8 2 (6, m) m s 58480,6055 Pa 8, psia Poperasi Po + Phidrostatik (4, , ) Psia 23, psia Pdesign ( + fk) Poperasi ( + 0,2) (23, Psia) 27, psia, atm d). Tebal shell tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA285, Grade C, sebagai berikut Efisiensi sambungan (E) 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004) Allowable working stress (S) 959) psia (Brownell dan Young.

37 Faktor korosi (C) 0,25 in/tahun (Brownell dan Young. 959) Umur alat direncanakan (A) d 0 tahun PR + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) SE 0,6 P Dimana : d tebal tangki bagian silinder (in) P tekanan desain (psia) R Jari jari dalam tangki (in) / D/2 S Stress yang diizinkan 27, psia 20,59 in in 0,25 (0tahun) 3,750 psia 0,85 0,6 27, psia tahun d d, in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah ¾ in atau,75 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA285, Grade C, sebagai berikut : Efisiensi sambungan (E) 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004) Allowable working stress (S) psia (Brownell dan Young. 959) Faktor korosi (C) 0,25 in/tahun (Brownell dan Young. 959) Umur alat direncanakan (A) dh 0 tahun PDt + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) 2 SE 0,2 P Dimana : dh tebal head tangki (in) P tekanan desain (psia) Dt diameter tangki (in) S Stress yang diizinkan

38 d 27, psia 240, in in 0,25 (0tahun) 2 x 3,750 psia 0,85 0,2 27, psia tahun d, in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah,75 in. e). Tebal Jaket Pemanas Diameter dalam, Dij Dt + 2 (tebal tangki) 240, in + 2 (,75 in) 243, in Jari jari (R) d 2,909 in 27, psia 2, in 0,25 in (0tahun) 3,750 psia 0,85 0,6 27, psia tahun, in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah,75 in. Diameter luar jacket, Doj 2 x tebal jaket + Dij 2 x, , in 247, in

39 Tabel LC. Analog perhitungan untuk tiap tangki untuk tutup datar sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: Tangki Waktu simpan (hari) F0 5 F20 Volume tangki (m3) Diameter tangki (m) Tinggi tangki Jumlah 238, , , , , , F , , , F , ,2303 0, Tangki Penyimpanan bentuk silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Ada 4 buah tangki penyimpanan yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu :. F30 : Menyimpan dietil eter sementara untuk kebutuhan hari 2. F40 : Menyimpan dietil eter untuk kebutuhan 0 hari 3. F60 : Menyimpan metanol sementara untuk kebutuhan hari 4. F70 : Menyimpan metanol untuk kebutuhan 0 hari Bahan konstruksi : Carbon Steel SA285 Grade C Perhitungan untuk Tangki Bahan Baku RBDPs (F0) Kondisi operasi : Temperatur (T) Tekanan (P) : 30oC (303 K) : atm Laju alir massa (F) 2848,7089 kg/jam Densitas dietil eter 73,4 kg/m3 Waktu tinggal (t) 0 hari Faktor kelonggaran (fk) 20%

40 a). Volume tangki (VT) Kebutuhan Dietileter 2848,7089 kg/jam Kebutuhan untuk hari 68369,05965 kg /hari Kebutuhan untuk 0 hari ,5965 kg /0 hari Volume larutan (Vc ) m Volume tangki (VT ) kg ,5965 jam 73,4 kg / m 3 958, m3 ( + 20 %) (958, m3) 50, m3 b). Tinggi tangki (HT) dan tinggi cairan dalam tangki (HC) Volume silinder (VS) VT Dt2 H S 4 Direncanakan : Tinggi silinder (HS) : Diameter (Dt) 4:3 Tinggi head : Diameter (Dt) :4 Sehingga : 4 VS Dt2 H S Dt2 Dt Dt3,0467 Dt Volume head ellipsoidal (Vh) Vh R 3 x Dt2 x Dt Dt3 0,308 Dt Volume tangki (VT ) VT VS + Vh 50, m3,0467 Dt3 + 0,308 Dt3 Dt 50,026235,775 9, m Sehingga desain tangki yang digunakan / 3

41 Diameter tangki (Dt) 9, m x 39,73 in m 390, in Jari jari tangki (R) Dt 2 (9, m) 2 4, m x 39,73 in m 95, in Tinggi silinder (Hs), 4 Dt 3 4 (9, m) 3 3, m x 39,73 in m 520,88535 in Tinggi head ellipsoidal (Hh) Dt 4 (9, m) 4 2, m x 97, in Tinggi tangki (HT) HT HS + Hh (3, , ) m 5, m 68, in Tinggi cairan (Hc), Hc (0,2) Hs 0,8 (3, m) 0, m 39,73 in m

42 46, in c). Tekanan desain (Pdesain) Po 4,696 psia atm Phidrostatik g Hc kg m 73,4 9,8 2 (0, m) 3 m s 73989,558 Pa 0, psia Poperasi Po + Phidrostatik (4,696 +0, ) Psia 9, psia Pdesign ( + fk) Poperasi ( + 0,2) ( Psia) 30, psia 2, atm d). Tebal silinder tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA285, Grade C, sebagai berikut Efisiensi sambungan (E) 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004) Allowable working stress (S) psia (Brownell dan Young. 959) Faktor korosi (C) 0,25 in/tahun (Brownell dan Young. 959) Umur alat direncanakan (A) d PR + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) SE 0,6 P Dimana : d 0 tahun tebal tangki bagian silinder (in) P tekanan desain (psia) R Jari jari dalam tangki (in) / D/2 S Stress yang diizinkan

43 30, psia 95, ,750 psia 0,85 0,6 30, d d, in in in 0,25 (0tahun) psia tahun Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 2 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA285, Grade C, sebagai berikut : Efisiensi sambungan (E) 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004) Allowable working stress (S) psia (Brownell dan Young. 959) Faktor korosi (C) 0,25 in/tahun (Brownell dan Young. 959) Umur alat direncanakan (A) dh 0 tahun PDt + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) 2 SE 0,2 P Dimana : dh tebal head tangki (in) P tekanan desain (psia) Dt diameter tangki (in) S Stress yang diizinkan d 30, psia 390, in 2 x 3,750 psia 0,85 0,2 30, d in 0,25 (0tahun) psia tahun, in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah 2 in.

44 Tabel LC.2 Analog perhitungan untuk tiap tangki untuk tutup ellipsoidal sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: F30 Waktu simpan (hari) 0, , , F40 0 5, , , F60 5, , , F , , , Tangki Volume tangki (m3) Diameter tangki (m) Tinggi tangki Jumlah 3. Cooler Ada 3 buah cooler yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu :. E2 : menurunkan temperatur metanol sebelum masuk ke F30 2. E33 : menurunkan temperatur R20 sebelum masuk ke H30 3. E35 : menurunkan temperatur dietil eter sebelum masuk ke H60 Jenis : Double Pipe Heat Exchander Dipakai : pipa 2 x in IPS, 2 ft hairpin 4 Jumlah : unit Perhitungan untuk cooler (E2) Fluida panas Laju alir fluida masuk 8,3994 kg/jam 40,564 lbm/jam Temperatur awal (T) 75 C 67 F Temperatur akhir (T2) 30 C 86 F Q fluida panas masuk 2387, kj/jam 2262,5687 btu/jam Fluida dingin Laju alir fluida dingin 25,3825 kg/jam 55,959 lbm/jam Temperatur awal (t) 20 C 68 F Temperatur akhir (t2) 50 C 22 F Panas yang diserap (Q) 250,5792 kj/jam 2038,2705 btu/jam () t beda suhu sebenarnya

45 Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 67 F Temperatur yang lebih tinggi t2 22 F t 45 F T2 86 F Temperatur yang lebih rendah t 68 F t2 8 F T T2 8 F Selisih t2 t 54 F t2 t 27 F Δt Δt 2 2,3 log Δt Δt LMTD ,3 log 45 29, 4666 F (2) Tc dan tc Tc T T ,5 F 2 2 tc t t F 2 2 Fluida panas Anulus Fluida dingin Inner Pipe 3) flow area anulus D2 2,067 0,723 ft 2 D,66 0,383 ft 2 aa De D 2 D D 2 4 D D D (3 ) 2 0,0083 ft,38 0,5 ft 2 (Tabel, kern) ap D 2 4 0,004 ft 2 2 0,076 (4) kecepatan massa Ga W aa Ga 40,564 lbm 4905,4670 0,0083 jam. ft 2 (5) Pada Tc 26,5 0F Dari Gambar 5 (Kern,950,hal.825) μ 0,020 cp μ 0,020 x 2,42 0,0290 lbm/ft.jam (4 ) kecepatan massa Gp W ap Gp 55,959 lbm 5390,2064 0,004 jam. ft 2 (5 ) Pada Tc 95 0F Dari Gambar 4 (Kern, 950, hal.823) μ 0,0095 cp μ 0,0095 x 2,42 0,0230 lbm/ft.jam Re p Re p Dp G p 0,5 5390, ,7547 0,0230

46 Re a Re a Da G a (6 ) Dari Gambar 24 (Kern, 950, 0, , ,76 0,0290 (6) Dari Gambar 24 (Kern,950,hal.834) JH 72 (7) Pada Tc 26,5 F c 0,620 Btu/lbm. 0,620. 0,0290 0,028 3,2 h (8) 3,5676 Btu/(jam)( h i 0, 4 k c. 3 JH D e k W 0,028 72,2 0,076 o c 0,6 Btu/lbm.0F 3 0,6. 0,0230 0,0099 3,23 (8 ) k 0,028 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 3 Dari Gambar 2 (Kern,950,hal.804) c. k Dari Gambar 3 (Kern,950,hal.805) c. k (7 ) Pada Tc 95 0F k 0,0099 Btu/(jam)(ft2)(0F/ft) 0 hal.834) JH 60 k c. JH De k 0, ,5 5, W,23 Btu/(jam)( 0, 4 ft 2 )( 0 F ) (9 ) Koreksi hio ke permukaan pada OD ft 2 )( 0 F ) h io h i ID 0,5 5,4692 OD 0,383 2,8600 Btu/(jam)(ft 2 )( 0 F ) (0) clean averall coefficient, Uc UC h io h o 2,8600 x 3,5676 h io h o 2,8600 3,5676 6,5778 Btu/(jam)(ft 2 )( 0 F ) () UD Rd ketentuan 0,002 RD 0,002 UD UC 6,5778 U D 6,4924 btu/jam ft 2 F (2) luas permukaan yang diperlukan Q UD x A x Δ t A Q 2262,5687,8267 ft 2 U D t 6,4924 x 29,4666 L yang diperlukan, ,879 ft 0,435

47 27,879,328 hairpain 24 Berarti dibutuhkan 2 hairpain (48 ft) (3) A x 48 x 0,435 20,8800 ft2 (4) Menghitung Ud dan Rd sebenarnya, Q 2262,5687 A t 20, ,466 Ud 3,6774 Btu/(hr)(ft 2 )( 0 F ) Uc Ud 6,5778 3,6774 UcxUd 6,5778 x 3,6774 Rd 0,99 (hr)(ft 2 )( 0 F ) / Btu () De Pressure drop (D2 D) 0,0339 ft Rea De' Ga 0, ,4670 0, ,2386 f 0,0035 0,264 0, ,2386 0,42 s ; ρ x 62,5 62,5 lb/ft3 (2) 2 Fa 4 fg a L 2 g 2 D e 4 0,005 x4905, ,5 2 0,0339 0,0006 ft (3) Pressure drop ( ) Rep 26962,7547 f 0,0035 0,264 0, ,7547 0,42 s 0,7900, ρ x 62,5 49,3750 lb/ft3 (2 ) V Ga 4905, ,5 Fp 0,028 Fps V 2 0, Fi 2 2g' 2 32,2 0,02296 ft 4 fgp 2 L 2 g 2 D 4 0,0045 x 5390, , ,5 0,00070 ft (3 )

48 (0,0006 0,02296) 62,5 44 0,0002 psi Pa 0, , , psi Pp P yang diperbolehkan <0 psi Pp yang diperbolehkan < 0 psi Maka spesifikasi dapat diterima Maka spesifikasi dapat diterima Tabel LC.3 Analog perhitungan untuk tiap cooler sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: Cooler Jumlah Panjang Hairpin Hairpin E2 E33 E Fluida Panas (Anulus) Δpa Ga lbm/jam.ft2 (Psia) 4.905, , , Fluida Dingin (Inner Pipa) ΔP diizinkan ΔPp GP lbm/jam.ft2 (Psia) 5.390, < , < , < 0 4. Pompa Ada 3 buah pompa dengan jenis sentrifugal yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu :. P : memompa fluida dari F0 menuju R20 2. P2 : memompa fluida dari F20 menuju R20 3. P3 : memompa fluida dari F30 menuju F40 4. P4 : memompa fluida dari F40 menuju M50 5. P5 : memompa fluida dari M50 menuju R20 6. P6 : memompa fluida dari F60 menuju F70 7. P7 : memompa fluida dari F70 menuju M P22 : memompa fluida dari R20 menuju H30 9. P3 : memompa fluida dari H30 menuju M P32 : memompa fluida dari H30 menuju F320. P33 : memompa fluida dari M330 menuju H P34 : memompa fluida dari H34 0 menuju V P36 : memompa fluida dari V350 menuju F360 Bahan : commercial steel

49 Perhitungan untuk Pompa F : 55,52 kg/jam 3 0, lbm/s 57,2823 lbm/ft3 ρ : 96,5 kg/m Q : (0, /57,2823) ft3/s 0,0626 ft3/s 0, m3/det μ :,6786 cp 0,0028 lbm/ft.s Perhitungan perencanaan pompa, ). Diameter pipa ekonomis Diopt 3,63 (Q)0,45 (ρ)0,3 (Pers 25,Peters,2004) 3,63 (0,000459)0,45 (96,5)0,3 0, m,09567 ft Dipilih material pipa commercial steel in Schedule 40 (App.A.5, Geankoplis (2003) dengan spesifikasi sebagai berikut : Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,049 in 0,08747 ft 0, m Diameter Luar (OD) :,35 in 0,09583 ft Inside sectional area : 0,006 ft x 005 m2 2).Kecepatan ratarata fluida dalam pipa Kecepatan linier, v Q A 0,0626 ft 3 / s 0,006 ft 2 2,70274 ft/s 0, m/s Sehingga, NRe v D 757,2823 lbm/ft 3 2,70274 ft/s 0,08747 ft 0,0028 lbm/ft.s 984,94 (aliran turbulen) 3). Faktor gesekan (f) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4,6 x 05 (Geankoplis. 2003) Maka ε/d 4,6 x 05/ 0, ,00726

50 Maka harga f 0,007 4). Friction loss Contraction loss pada keluaran tangki 0,55 (0, ) 2 x 2 0,86626 J/kg Friction pada pipa lurus Panjang pipa lurus 0 m 4(0,007) 0 x (0, ) 2 x 0, , J/kg Friction pada buah elbow 90o (0,75) (0, ) 2 2 x 0, ,00678 J/kg Friction pada buah check valve (2) (0, ) 2 2 x 0, ,08082 J/kg Expansion loss pada tank entrance (0, ) 2 0,33932 J/kg 2 Friksi (ΣF), ΣF (0, , , , ,33932) J/kg 4,657 J/kg

51 4,657 J/kg x ft.lb f / lbm 2,9890 J / kg,37724 ft.lb f / lbm Energi mekanik yang diterima fluida, Ws ; Persamaan Bernoulli 2 P P (v2 v2 ) g ( z2 z ) 2 F Ws 0... (Geankoplis. 2003) 2 Dimana : v v2 ; Δv2 0 ; P P2 ; ΔP 0 Tinggi pemompaan ΔZ 6 ft Ws v 2 g P P + z ΣF , g c gc 2, ft.lb f / lbm efisiensi pompa, η 80 % Ws η x Wp Wp 2, /0,8 Wp 5, ft.lb f / lbm Daya pompa (P), P (Wp) (Q) (ρ) / 550 (5,475505) (0,0626) (57,2823) / 550 0, hp

52 Tabel LC.4 Analog perhitungan untuk tiap pompa sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: Laju alir (kg/jam) Doptimum(in) ID (in) V(ft/s) L /4 L / / /4 L L L L L /4 /4 /4 /4 /4 L L /2 /4 L L L /2 3/4 /4 L 22 L F Daya(hp) (ft.lbf/lbm) Daya standart (hp) Laju alir (kg/hari) Pompa LC9 Mixer Ada 2 buah mixer yang digunakan dalam pabrik dietanolamida, yaitu :. M 40 : Untuk mencampur metanol dan natrium metoksida 2. M 50 : Untuk mencampur dietanol amin dengan campuran natrium metoksida dan metanol Bentuk : silinder tegak, alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA285 Grade. C Jumlah : 2 unit Kondisi operasi : Temperatur (T) Tekanan (P) Faktor kelonggaran (fk) 20% : 30oC (303 K) : atm

53 Perhitungan Mixer (M40) Komposisi umpan masuk ke Mixer (M40) Komponen Metanol N. Metoksida Total F(kg/jam) Berat,xi % F 25, kg/jam Q 0, m3/jam ρ F Q ρ (kg/m3) , kg/jam 3 0, m / jam 020, kg/m3 x lb / ft kg/m 3 63, lb / ft 3 μcampuran xi. μmetanol + xi. μn.metoksida (0.75 x 0.68 cp) + (0.25 x 0.7cP) 0,6875 cp x 6,797 x 0 4 lb / ft. det cp 0, lb / ft. det Desain tangki, μ (Cp) Q (m3/jam)

54 a). Volume tangki (VT) Kebutuhan umpan 25, kg/jam Volume bahan (Vc ) F xt kg 25, jam x jam 020, kg / m 3 0, m3 Volume tangki (VT ) VT ( + 20 %) (0, m3) 0, m3 b). Tinggi tangki (HT) dan tinggi cairan dalam tangki (HC) Volume silinder (VS) VT Dt2 H S 4 Direncanakan : Tinggi silinder (HS) : Diameter (Dt) 4:3 Tinggi head : Diameter (Dt) :4 Sehingga : 4 VS Dt2 H S Dt2 Dt Dt3,0467 Dt Volume 2 head ellipsoidal (Vh) Vh R 3 x Dt2 x Dt ( Dt3 ) 0,2667 Dt Volume tangki (VT ) VT VS 0, m3 Dt + Vh,0467 Dt3 0, ,3083 0, m x / 3 39,73 in m + 0,2667 Dt3

55 ,48082 in 0, ft Jari jari tangki (R) R Dt 2 (0, m) 2 0, m x 39,73 in m 5, in Tinggi silinder (Hs), Hs 4 Dt 3 4 (0, m) 3 0, m x 39,73 in m 4, in Tinggi head ellipsoidal (Hh) Dt 4 (0, m) 4 0, m x 2, in Tinggi tangki (HT) HT HS + Hh (0, , ) m 0, m 7, in 39,73 in m

56 Tinggi cairan (Hc), HC VC. H T VT 0, m3 x 0, m 0, m3 0, m x 39,73 in m 4, in c). Tekanan desain (Pdesain) Po 4,696 psia atm Phidrostatik g Hc kg m 020, ,8 2 (0, m) 3 m s 3725,0785 Pa 0, psia Poperasi Po + Phidrostatik (4, , ) Psia 5, psia Pdesign ( + fk) Poperasi ( + 0,2) (5, psia) 8, psia, atm d). Tebal silinder tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA285, Grade C, sebagai berikut : Efisiensi sambungan (E) Allowable working stress (S) 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004) psia (Brownell dan Young. 959) Faktor korosi (C) 0,25 in/tahun (Brownell dan Young. 959) Umur alat direncanakan (A) d 0 tahun PR + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) SE 0,6 P

57 Dimana : d tebal tangki bagian silinder (in) P tekanan desain (psia) R Jari jari dalam tangki (in) / D/2 S Stress yang diizinkan 8, psia,48082 in 0,25 in (0tahun) 3,750 psia 0,85 0,6 8, psia tahun d d, in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah,5 in. e). Tebal tutup tangki (d) Direncanakan tebal tutup tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA285, Grade C, sebagai berikut : Efisiensi sambungan (E) 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004) Allowable working stress (S) psia (Brownell dan Young. 959) Faktor korosi (C) 0,25 in/tahun (Brownell dan Young. 959) Umur alat direncanakan (A) dh 0 tahun PDt + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) 2 SE 0,2 P Dimana : dh tebal head tangki (in) P tekanan desain (psia) Dt diameter tangki (in) S Stress yang diizinkan d 8, psia,48082 in in 0,25 (0tahun) 2 x 3,750 psia 0,85 0,2 8, psia tahun d, in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah,5 in. f). Perhitungan perencanaan ukuran pengaduk

58 Datadata perencanaan ukuran pengaduk, (Geankoplis,2003) Jenis pengaduk Flat six blade turbine Jumlah buffle (R) 4 Dimana: Hc tinggi cairan dalam tangki (ft) Da diameter pengaduk (ft) Dt diameter tangki (ft) J lebar buffle (ft) E tinggi daun pengaduk dari dasar tangki (ft) Adapun datadata pengaduk standar sebagai berikut, (McCabe,dkk,999) Da /3 (Dt) /3 (0, ft) E (Da) 0, ft L ¼ (Da) 0,25(0, ft) 0, ft 0, ft Adapun datadata pengaduk jenis Flat six blade turbine, sebagai berikut (Geankoplis,2003) W /5 (Da) /5 (0, ft) 0, ft J /2 (0, ft) 0, ft /2 (Dt) Dimana: W Lebar blade (daun) pengaduk (ft) L panjang blade(daun) pengaduk (ft) n 60 putaran per menit putaran per detik Bilangan Reynold (Nre)

59 / det x (0, ft) 2 x 63, lb / ft 3 0, lb / ft. det 80564,4427 Bilangan daya (Np) Untuk Nre 80564,4427, Np 4,5 Daya pengaduk (P) 4,5 x 63, lb / ft 3 x 3 x (0, ft) 32,74 lb. ft / lbf. det ,86772 ft.lbf/det Dimana hp 550 ft.lbf/det Sehingga : P 39,86772 ft.lbf/det x hp 550 ft / lbf. det 0, hp Efisiensi 80 % P 0, hp 0.8 0, hp Tabel LC.5 Analog perhitungan untuk tiap mixer sehingga diperoleh spesifikasi seperti pada tabel berikut: Mixer F (kg/jam) M Volume tangki (m3) Diameter tangki (m) Tinggi tangki (m) Tinggi cairan (m) P desain (Psia) Tebal silinder (in) Daya (hp)

60 LC Dekanter (M340) Fungsi :Untuk memisahkan produk amida dari pengotornya Bentuk : silinder horizontal Jenis : Horizontal continuous cleaning decanter centrifuge Bahan : Carbon steel, SA285 Grade. C Jumlah : unit Kondisi operasi : Temperatur (T) Tekanan (P) Faktor kelonggaran (fk) : 30oC (303 K) : atm 20% Komposisi umpan masuk Dekanter (M340) Komponen RBDPs F(kg/jam) Berat,xi % ρ (kg/m3) 96.5 Μ (Cp).6786 Q (m3/jam) ln Cp ln Cp x % berat Dietanolamida Dietanolamin Dietil eter Gliserol N.Metoksida Total F 4790,57826 kg/jam Q 5, m3/jam ρ F Q

61 4790,57826 kg/jam 3 5, m / jam 804, kg/m3 x lb / ft kg/m 3 50, lb / ft 3 μ exp (,302686) 3, cp x 6,797 x 0 4 lb / ft. det cp 0, lb / ft. det Lapisan bawah (A), terdiri dari : Komponen Dietanolamin Gliserol N.Metoksida Total Berat,xi F(kg/jam) % F 7,03393 kg/jam Q 0,04642 m3/jam ρa F Q ρ (kg/m3) μ (Cp) Q (m3/jam) ,03393 kg/jam 3 0,04642 m / jam 65,58 kg/m3 x lb / ft kg/m 3 72,76463 lb / ft 3 Lapisan atas (B), terdiri dari : Komponen F(kg/jam) Berat,xi % ρ (kg/m3) μ (Cp) Q (m3/jam) RBDPs Dietanolamida Dietanolamin

62 Dietil eter F Total ,544 kg/jam Q 5, m3/jam ρb F Q ,544 kg/jam 3 5, m / jam lb / ft 3 803,4748 kg/m x kg/m ,598 lb / ft 3 Perhitungan waktu pemisahan : Dimana t : waktu pisah (jam) ρb ρa densitas zat cair A dan B (kg/m3) t 00 x 3, ,58 803,4748, jam 6,4269 menit Desain tangki decanter a). Volume tangki Volume cairan F xt 4790,57826 kg / jam x, jam 804, kg/m 3 6, m3 Faktor kelonggaran 20 %, maka untuk isi penuh Volume tangki 6, m3 0,8 7, m

63 b). Diameter dan panjang shell Volume shell tangki, Vs Di2 L 4 Direncanakan L : Di 3 : Vs 3 Di3 4 2,355 Di3 Volume tutup tangki, Ve Di3 4 Volume tangki, V Vs+2Ve 3 7, m 2, Di3 Di, m 56,22554 in R 28,277 in L 4, m Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup diameter tangki Rasio axis 2:, m Tinggi tutup Di x 2 2, x 2 2 0, m c). Tebal shell tangki 6, m 3 Tinggi cairan dlm tangki x, m 3 7, m, m d). Tekanan desain (Pdesain) Po 4,696 psia atm Phidrostatik g Hc 804, kg m 9,8 2 (, m) 3 m s

64 9006,096007Pa, psia Poperasi Po + Phidrostatik (4,696 +, ) Psia 6, psia Pdesign ( + fk) Poperasi ( + 0,2) (6, psia) 9, psia, atm d). Tebal silinder tangki (d) Direncanakan tebal silinder tangki menggunakan bahan konstruksi Carbon steel, SA285, Grade C, sebagai berikut : Efisiensi sambungan (E) 0,85 (Timmerhaus, dkk. 2004) Allowable working stress (S) psia (Brownell dan Young. 959) Faktor korosi (C) 0,25 in/tahun (Brownell dan Young. 959) Umur alat direncanakan (A) d 0 tahun PR + (CA) (Timmerhaus, dkk. 2004) SE 0,6 P Dimana : d tebal tangki bagian silinder (in) P tekanan desain (psia) R Jari jari dalam tangki (in) / D/2 S Stress yang diizinkan d d 9, psia 28,277 in 3,750 psia 0,85 0,6 9, in 0,25 (0tahun) psia tahun, in Dari tabel 5.4 (Brownell dan Young. 959), maka dipilih tebal tangki standar adalah,5 in. Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair (ZT), m

65 4773,544 Tinggi zat cair berat (ZA) (, ), m 4790,57826 Z A 2 ZT B A ZA B A Maka ketinggian limpahan zat cair berat dari lantai tangki, ZA B + ZT A ZA2 B A 803, ,4748, , ,58 65,58, m LC2 Sentrifusi (F30) Fungsi :Untuk mendapatkan gliserol menuju ke tangki gliserol (F320) Jenis : tubular bowl centrifuge Bahan : Carbon steel, SA285 Grade. C Jumlah : unit Kondisi operasi : Temperatur (T) Tekanan (P) : 75oC (348 K) : atm Tabel LC.8 Komposisi umpan masuk sentrifusi ρ (kg/m3) Q (m3/jam) Dietanolamida Dietanolamin Komponen RBDPs F(kg/jam) Berat,xi % Gliserol N.Metoksida Total F 2092, kg/jam Q 2, m3/jam 0, L/s

66 F Q ρ 2092, kg/jam 3 2, m / jam 004,72948 kg/m3 Sg Sg sampel campuran densitas densitas sampel densitas (laboratorium Operasi Teknik kimia,200) water densitas campuran water 004,72948 kg/m 3 kg/m 3 004,72948 kg/m3 Perhitungan, Daya Sentrifusi (P) 5,984 (00) Sg Q (N. rp)2 (Perry dan Green. 999) Dimana, Sg specific gravity campuran Q laju alir volumetrik campuran (m3/jam) N laju putar rotor (rpm) rp radius bucket (m) Dengan, Diamater Bucket 30 in Radius Bucket (rp) 5 in (0,389 m) Laju putaran (N) 600 rpm Maka, P (5,984) (00) (004,72948) (0,578476) [(.200) (0,389)]2 0, hp Maka dipilih sentrifusi dengan daya ¼ hp. LC3 Ekstraktor Bentuk : silinder tegak, alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA285 Grade. C