LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi = kg/tahun = 101,905 kg/jam Waktu operasi = 0 hari = 790 jam 1 hari = 4 jam Basis perhitungan = 1 jam operasi Untuk mencapai kapasitas produksi, dilakukan trial basis tandan kosong kelapa sawit. Basis Tandan Kosong Kelapa Sawit = kg/hari = 15,0000 kg/jam Kemurnian furfural yang dihasilkan = 98 % x 101,905kg/jam = 99,9654 kg/jam Furfural mengandung % toluena = % x 101,905 kg/jam = 1,9551 kg/jam Asumsi : Holoselulosa dan A-selulosa dianggap sama, maka holoselulosa tidak diikutsertakan dalam perhitungan neraca massa dan sisanya dianggap air. Tabel A.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit NO Parameter Kandungan (%) 1 Lignin,60 Α- selulosa 45,80 Holoselulosa 71,80 4 Pentosan 5,90 5 Kadar Abu 1,60 (Sumber : Purwito dan Firmanti, 005) Tabel A. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit yang digunakan dalam perhitungan Neraca Massa (Asumsi) NO Parameter Kandungan (%) 1 Lignin,60 Α- selulosa 45,80 Pentosan 5,90 4 Kadar Abu 1,60 5 Air 4,1

2 1. MIXER PENGENCERAN (M-101) Asam Sulfat yang digunakan, F = 60 % massa TKKS F = 0,6 x 15,0000 = 1875,0000 kg/jam Kadar asam sulfat = 6 % F Asam Sulfat = 1875,0000 kg / jam 100 = 11,5000 kg/jam F Air = 1875,0000 kg / jam 100 = 176,5000 kg/jam Pengenceran Asam Sulfat 6 % pada F dan F 9 menjadi 6 % pada F : V 1 N 1 + V N = V N V 1 (0,6) + 106,8750 = (1875,0000) (0,06) ( 1875,0000 )(0,06) 106,8750 V 1 = 0,6 F = 15,650 kg/jam = 15,650 kg/jam F Asam Sulfat = 6 15,650 kg / jam = 5,650 kg/jam 100 F Air = 64 15,650 kg / jam = 10,0000 kg/jam 100 Maka Air yang ditambahkan, F 0 : F 0 Air = 1875, ,650 = 1859,750 kg/jam

3 . MIXER (M-10) Neraca Total : F 4 + F 1 = F 5 Komponen pada alur 1, F 1 : F 1 Pentosan 5,90 = 15,0000 kg / jam 100 = 809,750 kg/jam F 1 Lignin,60 = 15,0000 kg / jam 100 = 706,500 kg/jam F 1 A-Selulosa 45,80 = 15,0000 kg / jam 100 = 141,500 kg/jam F 1 Air =,1 15,0000 kg / jam 100 = 18,150 kg/jam F 1 Abu 1,6 = 15,0000 kg / jam 100 = 50,0000 kg/jam Komponen pada alur 4, F 4 = F F 4 Asam sulfat F 4 Air = 11,5000 kg/jam = 176,5000 kg/jam Komponen pada alur 5, F 5 : F 5 Pentosan = F 1 Pentosan + F 4 Pentosan = 809, = 809,750 kg/jam F 5 Lignin = F 1 Lignin + F 4 Lignin = 706, = 706,500 kg/jam F 5 A-Selulosa = F 1 A-Selulosa+ F 4 A-Selulosa = 141, = 141,500 kg/jam F 5 Air = F 1 Air + F 4 Air = 18, ,5000

4 = 1890,650 kg/jam F 5 Abu = F 1 Abu + F 4 Abu = 50, = 50,0000 kg/jam F 5 Asam Sulfat = F 1 Asam Sulfat + F 4 Asam Sulfat = ,5000 = 11,5000 kg/jam. REAKTOR I (R-01) Untuk reaksi pembentukan pentosa dari pentosan, Konversi reaksi = 7% Waktu Tinggal = jam operasi (Wijanarko, dkk. 006) Massa Pentosan pada alur 6, F 6 Pentosan = 809,750 kg/jam Laju Pentosan yang habis bereaksi = = Massa 7 BM n , = 0,044 kmol/jam Reaksi pembentukan pentosa : (C 5 H 8 O 4 ) H O 10 C 5 H 10 O 5 Pentosan Air Pentosa 0,044 4,4761 4,4671 kmol/jam 590,848 80, ,414 kg/jam Pentosan yang bereaksi = mol pentosan x BM x n = 590,848 kg/jam Mol air bereaksi = 10 x 0,044 = 4,4761 kmol/jam Air yang bereaksi = 4,4761 x 18 = 80,5696 kg/jam

5 Untuk reaksi pembentukan glukosa dari selulosa, Konversi reaksi = 60% Waktu Tinggal = jam operasi (Wijanarko, dkk. 006) Massa selulosa pada alur 6, F 6 Selulosa = 141,500 kg/jam Laju selulosa yang habis bereaksi = Massa 60 BM n , = = 0,005 kmol/jam Reaksi pembentukan Glukosa : (C 6 H 10 O 5 ) H O 1000 C 6 H 1 O 6 Selulosa Air Glukosa 0,005 5,009 5,009 kmol/jam 858, , ,1667 kg/jam Selulosa yang bereaksi = mol Selulosa x BM x n = 858,7500 kg/jam Mol air bereaksi = 1000 x 0,005 = 5,009 kg/jam Air yang bereaksi = 5,009 x 18 = 95,4167 kg/jam Total air bereaksi = 80, ,4167 = 175,986 kg/jam Komponen pada alur 7,F 7 : F 7 Pentosan = F 6 Pentosan - Pentosan bereaksi = 809, ,848 = 18,51 kg/jam F 7 Lignin = F 6 Lignin = 706,500 = 706,500 kg/jam F 7 A-Selulosa = F 6 A-Selulosa Selulosa bereaksi = 141, ,7500 = 57,5000 kg/jam F 7 Air = F 6 Air - Air bereaksi = 1890, ,986 = 1714,687 kg/jam F 7 Abu = F 6 Abu = 50,0000 = 50,0000 kg/jam

6 F 7 Asam Sulfat = F 6 Asam Sulfat = 11,5000 = 11,5000 kg/jam F 7 Pentosa = Pentosa terbentuk = mol x BM = 4,4761 x 150 = 671,414 kg/jam F 7 Glukosa = Glukosa terbentuk = mol x BM = 5,009 x 180 = 954,1667 kg/jam 4. REAKTOR II (R-0) Untuk reaksi pembentukan Furfural dari pentosa : Konversi reaksi = 64% Waktu Tinggal = 1 jam Massa Pentosa pada alur 7, F 7 Pentosa = 671,414 kg/jam Massa 64 Laju Pentosa yang habis bereaksi = BM 100 = 671, =,8467 kmol/jam Reaksi dehidrasi : C 5 H 10 O 5 C 5 H 10 O 5 + H O Pentosa Furfural air,8647,8647 8,5941 kmol/jam 49, , ,696 kg/jam Pentosa yang habis bereaksi = mol x BM =,8647 x 150 = 49,7045 kg/jam Mol air terbentuk = x,8647 = 8,5941 kmol/jam Air terbentuk = mol x BM = 8,5941 x 18 = 154,696 kg/jam

7 Mol furfural yang terbentuk =,8647 kmol/jam Furfural yang terbentuk = mol x BM =,8647 x 96 = 75,0109 kg/jam

8 Komponen pada alur 8, F 8 : F 8 Pentosan = F 7 Pentosan = 18,51 kg/jam F 8 Lignin = F 7 Lignin = 706,500 kg/jam F 8 A-Selulosa = F 7 A-Selulosa = 57,5000 kg/jam F 8 Air = F 7 Air + Air terbentuk = 1714, ,696 = 869,4 kg/jam F 8 Abu = F 7 Abu = 50,0000 kg/jam F 8 Asam Sulfat = F 7 Asam Sulfat = 11,5000 kg/jam F 8 Pentosa = F 7 Pentosa - Pentosa bereaksi = 671,414 49,7045 = 41,7088 kg/jam F 8 Furfural = Furfural terbentuk = 75,0109 kg/jam F 8 Glukosa = F 7 Glukosa = 954,1667 kg/jam 5. VAPORIZER (V-01) Neraca Total F 8 = F 9 + F 10 Misalkan air pada alur 10= 5 % dari alur 8 Neraca pada alur 9, F 9 : F 9 Pentosan = F 8 Pentosan = 18,51 kg/jam F 9 Air = F 8 Air - F 10 Air = 1869,4 9,4666 = 1775,8657 kg/jam F 9 Pentosa = F 8 Pentosa = 41,7088 kg/jam F 9 Furfural = F 8 Furfural = 75,0109 kg/jam Neraca pada alur 10, F 10 : F 10 lignin = F 8 lignin = 706,500 kg/jam F 10 selulosa = F 8 selulosa = 57,5000 kg/jam

9 F 10 abu = F 8 abu = 50,0000 kg/jam F 10 asam sulfat = F 8 asam sulfat = 11,5000 kg/jam F 10 glukosa = F 8 glukosa = 954,1667 kg/jam F 10 Air = 5 % F 8 Air = 9,4666 kg/jam 6. KOLOM EKSTRAKSI (V-0) Ekstraksi Countercurrent tahap: Air-Furfural-Toluena Umpan (L) = F 1 Air + F 1 Furfural = 1775, ,0109 = 050,8767 kg/jam Air (L ) = F 1 Air = 1775,8657 kg/jam Pelarut (V ) = 1775,8657 0,5 = 80,5066 kg/jam F 1 Toluena = pelarut F ,446 toluena = 801, ,5 = 80, , 5515 = 1,9551 kg/jam 75,0109 Furfural pada umpan, X Ao = = 0, ,8657 Yo = 0 (Tidak ada furfural pada pelarut L) Konstanta Kesetimbangan sistem Air-Furfural-Toluena, K= 5,64 pada 5 o C (Perry, 1999) Setelah dilakukan ekstraksi, K * V ' E = = L' (5,64)(80,5066 ) = 6, ,8657 Untuk Ekstraksi countercurrent tahap, X X A A0 1 1 E E

10 X X A A ,056 6,056 = 0,0014 % Furfural terekstraksi = (1-0,0014) 100 = 99,858 % Maka, Alur 15: F 15 Furfural = 99,858 % F 10 Furfural = 0,9986 x 75,0109 = 74,61 kg/jam F 15 Toluena = 80,5066 kg/jam F 15 total = 8478,179 kg/jam Alur 1 : F 1 Pentosan F 1 Air F 1 Pentosa F 1 Furfural = 18,51 kg/jam = 1775,8657 kg/jam = 41,7088 kg/jam = F 1 Furfural - F 15 Furfural = 0,896 kg/jam 7. KOLOM DESTILASI (T-01) Umpan masuk, F 16 : KOMP BM F (kg/jam) N (kmol/jam) Fraksi Mol Furfural 96 74,61,8606 0,0 Toluena 9 80, ,1686 0,97 Total 8478,179 9,09 1,00

11 Neraca Total N 16 = N 0 + N Neraca Furfural :,8606 = 0,0 N 0 + 0,98 N...(1) Neraca Toluena : 89,1686 = 0,98 N 0 + 0,0 N...() Persamaan (1) dan () dieleminasi,8606 = 0,0 N 0 + 0,98 N x 0,0 89,1686 = 0,98 N 0 + 0,0 N x 0,98 0,057 = 0,0004 N 0 + 0,0196 N 87,80 = 0,9604 N 0 + 0,0196 N - 87,80 = -0,96 N 0 N 0 = 87,80 0,96 N 0 N = 90,9666 kmol/jam = N 16 - N 0 = 87,80-90,9666 = 0,909 kmol/jam Destilat keluar, N 0 = 90,9666 kmol/jam F 0 Furfural = %.F 0 = 1,89 kmol/jam = 174,6559 kg/jam F 0 Toluena Total F 0 = 0,98 %.F 0 = 89,147 kmol/jam = 810,5515 kg/jam = 876,075 kg/jam Bottom, F = 1,066 kmol/jam F Furfural = 0,98%.F = 1,041 kmol/jam = 99,9654 kg/jam F Toluena = 0,0 %.F = 0,01 kmol/jam = 1,9551 kg/jam Total F = 88,11 kg/jam Penentuan titik gelembung (buble point) umpan : Tekanan Uap ditentukan dengan rumus ln P (kpa) = A B / (T + C) Data Bilangan Antoine : Tabel A. Data Bilangan Antoine

12 Komponen A B C Toluena 1,9 056,96 17,65 (kpa, o C) (Smith, dkk, 005) Furfural 16, ,88 5,6168 (kpa,k) (Reklaitis,198) K = Pa dengan : P = 1 atm P Trial T = 114,7 C (87,88 K) Tabel A.4 Trial Titik Didih Umpan Masuk Kolom Distilasi Komponen Yif Pi Ki Xif = Yif/Ki αif = Ki/Khk Toluena 0, ,7701 1,18 0,869 4,905 Furfural 0,04,194 0,89 0,158 1,0000 total 1 0,9987 Oleh karena x i = yif/ki= 1,00 1, maka bubble point umpan adalah 114,7 C atau 87,88 K Penentuan titik embun (dew point) distilat : Trial T = 11, C (86,45K) Tabel A.5 Trial Titik Embun Distilat Komponen Yid Pi Ki Yid/Ki αid Toluena 0,98 109,08 1,0790 0,908 4,9546 Furfural 0,0,0665 0,178 0,0918 1,0000 total 1 1,0001 yid Oleh karena = 1,0001 1, maka dew point destilat adalah 11, C (86,45K) K i Penentuan titik gelembung (bubble point) bottom : Trial T = 160,6 C (4,75K) Tabel A.6 Trial Titik Gelembung Bottom

13 Komponen Xib Pi Ki Xib.Ki αib Toluena 0,000 47,1008,456 0,0685,6045 Furfural 0, ,976 0,9504 0,914 1,0000 total 1 0,9999 yi = Ki.Xib = 1 Oleh karena K i.x i = 0,9999 1, maka bubble point bottom adalah 160,6 C (4,75K) Menghitung laju refluks distilat (R) : Laju refluks distilat dihitung dengan menggunakan metode Underwood : α i.x Fi 1 q α Φ i α i.x Di R Dm 1 (Geankoplis, 1997) α Φ i Umpan masuk dalam keadaan jenuh (q = 0), maka 1 q = 1 sehingga: α i.x Fi 1 q = 1 α Φ (Geankoplis,1997) Trial = 1,55 Tabel A.7 Penentuan nilai i α i.xfi komponen xi,f α i =1 α Φ Toluena 0,869 4,905 1,550 Furfural 0,158 1,0000-0,550 total 0,9987 1,0000 i α i.x Fi komponen xi,d α i α Φ Toluena 0,98 4,9546 1,4189 Furfural 0,0 1-0,076 i

14 total 1,0000 1,81 R Dm α i.x Di 1 α Φ i R Dm + 1 = 1,81 R Dm = 0,81 R D = 1,5 R Dm (Geankoplis,1997) R D = 1,5. 0,81 R D = 0,570 Refluks distilat : L = R D x D = 0,570 x 90,9666 = 5,097 kmol/jam Maka,Alur 1, F 1 = L : Total F 1 = 5,097 kmol/jam = 4790,8970 kg/jam F 1 Furfural = 0,98%.F 19 = 1,0406 kmol/jam = 99,8971 kg/jam F 1 Toluena = 0,0 %.F 19 = 50,9891 kmol/jam = 4690,9999 kg/jam F 19 = F 1 + F 0 Total F 19 = 5, ,9666 = 14,9964 kmol/jam = 1.167,1044 kg/jam F 19 Furfural = 1, ,819 =,8599 kmol/jam = 74,550 kg/jam F 19 Toluena = 50, ,147 = 140,164 kmol/jam = 1.89,5514 kg/jam F 17 (Vd) = F 19 Total F 17 = 14,9964 kmol/jam = 1.167,1044 kg/jam F 17 Furfural =,8599 kmol/jam = 74,550 kg/jam F 17 Toluena = 140,164 kmol/jam = 1.89,5514 kg/jam

15 Menghitung laju bottom pada reboiler : Vd = ((q-1) x F umpan) + Vb, dengan q = uap jenuh = 1 Vd = 0 + Vb Vb = Vd Vb = F17 Vb = 5,055 kmol/jam Lb = Vb + B atau Lb = Ld + (q x F) dengan q = 0 Maka Lb = Ld Lb = 6,0881 kmol/jam F 18 (Lb) Total F 18 = 6,0881 kmol/jam =.645,5707 kg/jam F 18 Furfural = 1,66 kmol/jam =.11,1686 kg/jam F 18 Toluena = 4,718 kmol/jam = 44,401 kg/jam F (Vb) Total F = 5,055 kmol/jam =.54,650 kg/jam F Furfural = 0,50 kmol/jam =.111,0 kg/jam F Toluena = 4,7005 kmol/jam = 4,4470 kg/jam

16 9. FILTER PRESS F 10 Lignin = 706,500 kg/jam F 10 selulosa = 57,5000 kg/jam F 10 abu = 50,0000 kg/jam f 10 asam sulfat = 1,5000 kg/jam F 10 glukosa = 954,1667 kg/jam F 10 air = 9,4666 kg/jam Diinginkan Glukosa, air dan Asam sulfat pada alur 6 hanya 5%dari umpan Lignin A-Selulosa Abu Asam Sulfat Glukosa Air F glukosa 6 = 5% F 10 glukosa F asam sulfat 6 = 5% F 10 asam sulfat Fair 4 = 5% F 10 air 10 FILTER PRESS 6 Glukosa Asam Sulfat 5 Lignin Air A-Selulosa Abu Glukosa Asam Sulfat Air F 5 Lignin = F 10 Lignin = 706,500 kg/jam F 5 selulosa = F 10 selulosa = 57,5000 kg/jam F 5 abu = F 10 abu = 50,0000 kg/jam f 5 asam sulfat = F 10 asam sulfat = 5,650 kg/jam F 5 glukosa = F 10 glukosa = 47,708 kg/jam F 5 air = 5 %.F 10 air = 4,67 kg/jam F 6 asam sulfat = F 10 asam sulfat - F 5 asam sulfat = 106,8750 kg/jam F 6 glukosa = F 10 glukosa - F 5 glukosa = 906,458 kg/jam F 6 air = F 10 air - F 5 air = 88,79 kg/jam

17 10. FLASH DRUM I Glukosa Asam Sulfat air 6 7 FLASH DRUM 8 Asam Sulfat air Glukosa Air Asumsi : F 7 Air = 70% F 6 Air Neraca Total F 6 = F 7 + F 8 Komponen pada alur 7, F 7 : F 7 Air = 70 88,79 kg / jam = 6,155 kg/jam 100 F 7 Asam Sulfat = F 6 Asam Sulfat = 106,8750 kg/jam F 6 asam sulfat = 106,8750 kg/jam F 6 glukosa = 906,458 kg/jam F 6 air = 88,79 kg/jam F 7 asam sulfat = 106,8750 kg/jam F 7 air = 6,155 kg/jam F 8 glukosa = 906,458 kg/jam F 8 air = 6,680 kg/jam Komponen pada alur 8, F 8 : F 8 Air = F 6 Air F 7 Air = 88,79 6,155 = 6,680 kg/jam F 8 Glukosa = F 6 Glukosa = 906,458 kg/jam

18 11. DRIFTLOSS POINT F + F = F 0 F 0 Furfural F 0 Toluena Total F 0 = 174,6559 kg/jam = 801,5515 kg/jam = 876,075 kg/jam F merupakan zat yang hilang dari F 0 akibat penguapan dan driftloss. Asumsi kehilangan yang terjadi sebesar % dari F 0 dimana % dari F 0 adalah furfural.sehingga alur F hanya terdiri dari furfural dan F hanya terdiri dari toluena. Maka, F = F 0 Furfural = 174,6559 kg/jam F Furfural = 174,6559 kg/jam F = F 0 F = 876,075 kg/jam - 174,6559 kg/jam = 801,5515 kg/jam F Toluena = 801,5515 kg/jam 1. MIXING POINT 4 MIXING POINT Toluena Toluena 1 Toluena F + F 4 = F 1 F Toluena F 1 Toluena = 801,5515 kg/jam = 80,5066 kg/jam Maka, Toluena tambahan yang diperlukan, F 4 adalah : F 4 Toluena = F 1 Toluena - F Toluena = 80,5066 kg/jam - 801,5515 kg/jam = 1,9551 kg/jam

19 Satuan Operasi : J/jam Temperatur Referensi : 5 0 C Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut: Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar. Q = H = T T ref n x Cp x dt (Smith,Van Ness, 1975) Perhitungan C pl (kkal/g 0 C) dengan menggunakan metode Chueh dan swanson dimana konstribusi gugusnya adalah: Tabel LB.1 Kapasitas Panas Liquid Gugus Harga -CH - 7,6 -CH (ring) 4,4 -CH ( not ring) 5 -O- 8,4 -OH- 10,7 -C- 1,76 -C=O H 1,66 -CH OH 17,5 (Sumber : Lyman, 198) Perhitungan C ps padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison, dimana nilai kontribusi unsur atom : Tabel LB. Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison Unsur Atom Ei

20 C H 7.56 O 1,4 (Sumber: Perry, 1999) Rumus metode Hurst dan Harrison : C ps = n i. i1 Ei Dimana : C ps = Kapasitas panas padatan pada 98,15 K (J/mol.K) n N i = Jumlah unsur atom yang berbeda dalam senyawa = Jumlah unsur atom i dalam senyawa Ei = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada tabel LB. Persamaan umum untuk menghitung kapasitas panas gas dengan menggunakan metode Rihani dan Doraiswany, dimana kontribusi gugusnya adalah : Tabel LB. Kapasitas Panas Gas Cpg T K = a + bt + ct + dt [ J/mol K ] Gugus a b x10 c x10 4 d x10 6 -CH - 0,945,16-0,1197 0, CH (ring) -,5,4158-0,816 0, O-,8461-0,0100 0,0454-0,0078 -OH- 6,518-0,147 0, ,0016 -C=O H,5184 0,947 0,0614-0, C- -5,807 4,4541-0,408 0,0160 (Sumber : Lyman, 198) Perhitungan H vb (kkal/mol) dengan menggunakan metode Sastri, dimana kontribusi gugusnya adalah sebagai berikut : Tabel LB.4 Panas Laten [ kkal/mol ] Gugus H vo (kkal/mol)

21 -CH - 1,68 -CH (ring) 1,44 -O-,9 -OH- 9,8 -C=O H 5,7 -C- -1,6 (Sumber : Lyman, 198) T b /T c N >0,71 0,41 (Sumber : Lyman, 198) T b H vb = H vo 1 T c (Sumber : Lyman, 198) n Perhitungan panas penguapan Q = n. H vl (Smith,Van Ness, 1975) Perhitungan H o f (kkal/mol) dengan menggunakan metode Verma dan Doraiswamy, dimana kontribusi gugusnya adalah

22 Tabel LB.5 Kapasitas Panas Penguapan Gugus Harga -CH - -4,94 -CH -1,9 -C- 0,6 -O- -4, -OH- -4,8 -CHO- -9,71 (Sumber :Reid, 1977) Perhitungan H f 0 (kkal/mol) dengan menggunakan metode Benson et al, dimana kontribusi gugusnya adalah: Tabel LB.6 Tabel Kontribusi Gugus dengan Metode Benson et al Gugus H -CH- -0,64 -OH -08,04 -CH- 9,89 O,09 -CH (Sumber: Perry, 1999) Rumus metode Benson et al : Dimana : 0 f 98 0 f 98 68,9 n i1. i Hi = entalpi pembentukan pada 98,15 K (kj/mol)

23 n N i Hi Menghitung = jumlah grup atom yang berbeda dalam molekul = jumlah grup atom i di dalam molekul = nilai dari kontribusi gugus atom pada tabel LB.6 selulosa : 0 f 98 0 f 98 0 f 98 68,9 n i1. i Hi = 68,9 + 5.( -CH- ) +.( -OH- ) +.( -O- ) + 1. ( -CH - ) = 68,9 + 5.(9,89) +.(-08,04) +.(-1,) + 1.(-0,64)] 0 f 98 = 68, , , , ,64 0 f 98 0 f 98 = J/mol Menghitung glukosa : 0 f 98 0 f 98 0 f 98 0 f 98 68,9 n i1. i Hi = 68,9 + 6.(-OH-) + 1(COH) + 4. (CH) + 1. (-CH-) = 68,9 + 6.(-08,04) + 1.(,09) + 4.(9,89) + 1.(-0,64) = 68,9 148,4 +, ,56 0,64 0 f 98 0 f 98 = J/mol Perhitungan panas reaksi H r5 o C H f5 o C (C 5 H 8 O 4 )n = J/mol H f5 o C C 5 H 10 O 5 H f5 o C C 5 H 4 O H f5 o C H O = J/mol = J/mol = J/mol Reaksi I : (C 5 H 8 O 4 )n + n H O C 5 H 10 O 5 ; n = 10 o 0 0 H r5 C = i i f C produk f 5 C reak tan 0 0 =. C510O C 5H 8O n f 5 C f 5 C 0 f 5 C = J / mol J / mol H O

24 = J/mol Reaksi II : (C 6 H 10 O 5 ) H O 1000C 6 H 1 O 6 o 0 0 H r5 C = i i f C produk f 5 C reak tan = C O 0 1. C H O f C f C f 5 C = J / mol J / mol = J/mol H O Reaksi III : 10 C 5 H 10 O 5 Asam 10 C 5 H 4 O + 90 H O o 0 0 H r5 C = i f 5 C i produk f 5 C reak tan = C5 4O O C 5H10O5 f 5 C f 5 C f 5 C = J / mol J / mol = J/mol Nilai kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing komponen : 1. Pentosan (C 5 H 8 O 4 )n Cp l = 50 (- CH (ring)) + 10 (-CH(not ring)) +10(-O-) + 90 (-OH) = 80 kal/mol 0 C = 650 J/ mol 0 C Gugus A B x 10 - C x 10-4 D x (-OH) 90(6,518) 90(-0,147) 90(0,0414) 90(-0,0016) 650(-CH=) 650(-,5) 650(,4158) 650(-0,816) 650(0,008015) 10(-O-) 10(,8461) 10(-0,0100) 10(0,0454) 10(-0,0078) Total 476, ,49-1,84,478 Cp g = 476, , T-1, T +, T Cp g = 1860,598 J/ mol 0 C. Pentosa (C 5 H 10 O 5 ) Cp l = 4(- CH (ring)) + 4(-OH) +1(-O-) + 1 (-CH ) Cp l = 19,45 J/mol 0 C

25 Gugus A B x 10 - C x 10-4 D x (-OH) 4(6,518) 4(-0,147) 4(0,0414) 4(-0,0016) 4 (-CH=) 4(-,5) 4(,4158) 4(-0,816) 4(0,008015) 1 (-O-) 1(,8461) 1(-0,0100) 1(0,0454) 1(-0,0078) 4 (-CH ) 1(0,945) 1(,16) 1(-0,1197) 1(0,00596) Total 15,199 15,507-1,051 0,0546 Cp g = 15, , T-1, T + 0, T Cp g = 18,9 J/mol 0 C. Selulosa Cp = 6. E c E H + 5. E o Cp = 6.(10,89) + 10.(7,56) + 5.(1,4) Cp = 65,4 + 75,6 + 67,1 Cp = 08,04 J/mol 0 K 4. Glukosa Cp = 6. E c + 1. E H + 6. E o Cp = 6.( 10,89) + 1.( 7,56) + 6.( 1,4) Cp = 99,775 kj/mol.k 5. Furfural (C 5 H 4 O ) Cp l = 16,8 J/mol 0 C (Reklaitis, hal 658) Cp g = 95,065 J/mol 0 C (Reklaitis, hal 64) 6. Asam Sulfat (H SO 4 ) Cp l = 185,56 J/mol 0 C 7. Air (H O) Cp l = 74,878 J/mol 0 C (Reklaitis, hal 660) Cp g =,594 J/mol 0 C (Reklaitis, hal 644) 8. Abu (CaCO ) Cp = 8,4 + 4, , T J/mol 0 C (Himmelblau, 1996) 9. Lignin Cp = 1700 J/mol 0 C

26 LE-9 Nilai panas laten penguapan/entalpi penguapan (H vl ) untuk komponen : 1. Pentosa (C 5 H 10 O 5 ) H vl = 1,40 J/mol. Furfural (C 5 H 4 O ) H vl = 414, J/mol (Reklaitis, hal 68). Air (H O) H vl = 40656, J/mol (Reklaitis, hal 640) 4. Asam Sulfat (H SO 4 ) H vl = 098,5 J/mol (Perry, 1997) Berat molekul komponen (gr/mol) Titik didih ( 0 C) Pentosa Pentosan 1 14 Asam Sulfat 98 0 Furfural Air Toluena 9 110,64 Steam Saturated steam pada 47,15 kpa 00 0 C, H vl (00 0 ) = 198,6 kj/kg (Reklaitis, 198) Air pendingin H(8 o C) = 117, kj/kg (Reklaitis, 198) H(60 o C) = 51,1 kj/kg (Reklaitis, 198) λ = H[8 o C] H[60 o C] = 117, 51,1 = -1,8 kj/kg = J/kg

27 LB.1 Heater I n r Panas Alur masuk = H ( T) ( H ( T ) ns s1 n = nsh (0) ( H (5) s1 0 = N Cp dt N Cp dt N Cp dt N Cp AsamSulfat ASelulosa dt N Cp Air lignin dt Abu N Cp Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk pada Heater I Komponen massa (kg) BM (kg/kmol) N (mol) Cp dt Q(J/jam) Pentosan Pentosan 809, , ,9 Asam sulfat 11, , , ,51 Air 1890, ,7 74,9 9949,65 Lignin 706, , , A-Selulosa 141, , , ,97691 Abu ,09 499, , ,919 Total 50851,8 n r Panas Alur Keluar = H ( T) ( H ( T ) ns s1 n = nsh (100) ( H (5) s1 = N Cp dt N Cp dt N Cp dt N Cp AsamSulfat Pentosan dt N Cp Air ASelulosa dt Abu N Cp Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar pada Heater I Komponen massa (kg) BM (kg/kmol) N (mol) Cp dt Q(J/jam) Pentosan , ,85 Asam sulfat 11, , ,96 Air ,7 5615, ,8 Lignin , A-Selulosa 141, , , ,64586 Abu ,09 499, , ,097 Total , lignin dt dt

28 Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m = Q H vl = ,5J/jam J/kg = 67,75 kg/jam Tabel LB.9 Neraca Panas Heater I Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q ,8 Q , Qsteam ,5 - Total , Total , LB. Reaktor I (R-01) Reaksi I : (C 5 H 8 O 4 ) H O 10C 5 H 10 O 5 r 1 = 4,4 mol/jam H r5 o C = J/mol r 1 H r1 = J/mol Reaksi II : (C 6 H 10 O 5 ) H O 1000C 6 H 1 O 6 r = 5, mol/jam H r5 o C = J/mol r H r = J/mol Panas Alur Masuk Reaktor I = Panas Alur Keluar Heater I Alur 7 = , J/jam n r Panas Alur Keluar (Q7) = H ( T ) ( H ( T ) ns s1 n = nsh (150) ( H (5) s N Cp AsamSukfat dt N Cpl Air dt 150 N. Hvl N Cpg Air 100

29 N Cp Pentosa dt N Cpl Pentosan dt N.Hvl N Cpg Pentosan N Cp A Selulosa dt N Cp Glukosa dt N Cp lignindt 5 N Cp Abu dt Tabel LB.10 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-01) Komponen Pentosan Asam sulfat Air Lignin A-Selulosa Abu Pentosa Glukosa Total massa (kg) 18,51 11,5 1714, ,5 57, , ,1667 BM (kg/kmol) , N (mol) Cpl dt Hvl Cpl dt Q(J/jam) 1, , , ,8, , , , , , , ,5 1461, , 40656, , , , , , 7709, , , Panas yang dibutuhkan : Q = Q7 Q6+ r1 Hr1 + r Hr = , + ( ) + ( ) = J/jam Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m= Q Hvl = J/jam J/kg = 819,767 kg/jam Tabel LB.11 Neraca Panas Reaktor I (R-01) Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q6 Qsteam Total , Q7 r Hr Total

30 LB. Reaktor II (R-0) Reaksi III : 10 C 5 H 10 O 5 Asam 10 C 5 H 4 O + 90 H O r = 48,7 mol/jam o H r5 C = J/mol r H r = J/mol Panas Alur Masuk Reaktor II = Panas Alur Keluar Reaktor I = J/jam Alur 8 n r Panas Alur Keluar (Q8) = H ( T ) ( H ( T ) N Cp ns s1 n = nsh (150) ( H (5) s1 AsamSukfat dt N Cpl Air dt N. Hvl N Cpg Air N Cp furfural N Cp Pentosa dt 14 5 N Cpl Pentosan dt 150 N. Hvl N Cpg Pentosan N Cp ASelulosa dt N Cp Glukosa dt N Cp lignin dt N Cp Abu dt Tabel LB.1 Perhitungan Panas Keluar pada Reaktor I (R-01) Komponen massa BM N (mol) Cpl dt Hvl Cpg dt Q(J/jam) (kg) (kg/kmol) Pentosan 18, , , 1018, ,57 Asam sulfat 11, , ,7 Air 1869, ,8 5615, , 1679, Lignin 706, , , A-Selulosa 57, , , ,7691 Abu , , ,008 Pentosa 41, ,9 991, ,65 Glukosa 954, , , Furfural 75, , , ,45 Total

31 Panas yang dibutuhkan : Q = Q8 Q7+ r Hr = ( ) = J/jam Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m= Q Hvl = J/jam J/kg = 1455,5465 kg/jam Tabel LB.1 Neraca Panas Reaktor II (R-0) Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q6 Qsteam Total Q7 r Hr Total LB.4 Vaporizer (V-01) Panas Masuk Vaporizer = Panas Keluar Reaktor II = J/jam Panas Keluar Vaporizer = Panas Alur 9 + Panas Alur 10 Alur 9 n Panas Alur 9 (Q9) = ns H (T ) ( H (T ) r s 1 n = ns H (170) ( H (5) s N Cp Furfural dt N Cp Air dt N Cp Pentosan dt 5 N Cp Pentosa dt

32 Tabel LB.14 Perhitungan Panas Keluar Alur 9 pada Vaporizer (V-01) Komponen Pentosan Air Pentosa Furfural Total massa (kg) BM (kg/kmol) N (mol) Cpl dt Hvl Cpg dt Q(J/jam) , , , , , 40656, 1,4 414, 5070,146 51,58 89, , , , , Alur 10 n ns H (T ) ( H (T ) r Panas Alur 10 (Q10) = s 1 n ns H (170) ( H (5) = s N Cp Asam Sulfat dt N Cp Abu dt N Cp Selulosa dt N Cp Glukosa 5 N Cp Lignin Tabel LB.15 Perhitungan Panas Keluar Alur 10 pada Vaporizer (V-01) Komponen massa (kg) BM (kg/kmol) N (mol) Cpl dt Q(J/jam) Asam Sulfat 11, , ,65 Lignin A-Selulosa Abu Glukosa Total ,8 499, , , , , , Panas yang dibutuhkan : Q = Q9 + Q10- Q8 = = J/jam Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m= Q Hvl = J/jam J/kg = 165,6685 kg/jam Tabel LB.16 Neraca Panas pada Vaporizer (V-01) Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q8 Qsteam Total Q9 Q10 Total

33 LB.5 Kondensor Subcooler Panas Masuk Kondensor Subcooler = Panas Keluar Vaporizer Alur 9 = J/jam n Panas Alur 11 (Q11) = ns H (T ) ( H (T ) r s 1 n = ns H (90) ( H (5) s N Cp Furfural dt N Cp Air dt N Cp Pentosan dt N Cp Pentosa dt Tabel LB.17 Perhitungan Panas Keluar Alur 11 pada Kondensor Subcooler Komponen Pentosan Air Pentosa Furfural Total Massa (kg) BM (kg/kmol) N (mol) 1 98,659 1,611 Cpl dt Hvl Cpg dt Q(J/jam) , , , , 40656, 1,4 414, ,694-5, , , , , Panas yang dilepaskan : Qc = Qout - Qin = = ,9 J/jam Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ = ,9 J / jam 1800 J / kg = 4058,644 kg/jam Tabel LB.18 Neraca Panas pada Kondensor Subcooler Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q Q11 Air Pendingin Total , Total

34 LB.6 Cooler I Panas Masuk Cooler I = Panas Keluar Kondensor Subcooler = J/jam n Panas Alur 1 (Q1) = ns H (T ) ( H (T ) r s 1 n = ns H (0) ( H (5) s N Cp Furfural dt N Cp Air dt N Cp Pentosan dt N Cp Pentosa dt Tabel LB.19 Perhitungan Panas Keluar Alur 1 pada Cooler I Komponen massa (kg) BM (kg/kmol) N (mol) Cpl dt Q(J/jam) Pentosan Air Pentosa Furfural Total , ,9 1597,6 811, , ,97 57,811986, ,4 Qc = Qout - Qin = 8694, = J/jam Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ = J / jam 1800 J / kg = 791,077 kg/jam Tabel LB.0 Neraca Panas pada Cooler I Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q Q1 Air Pendingin Total Total

35 LB.7 Heater II n Panas Alur Masuk (Q15) = ns H (T ) ( H (T ) r s 1 n = ns H (0) ( H (5) s N Cp Furfural dt N CpToluena dt Tabel LB.1 Perhitungan Panas Masuk Alur 15 pada Heater II Komponen massa (kg) BM (kg/kmol) N (mol) Cpl dt Q(J/jam) Furfural Toluena Total 74,61 80, ,1 860, , ,19 118, , , ,8 n Panas Alur Keluar (Q15) = ns H (T ) ( H (T ) r s 1 n = ns H (114,7) ( H (5) s 1 114, , 7 N Cp Furfural dt 5 N CpToluena dt Tabel LB. Perhitungan Panas Keluar Alur 16 pada Heater II Komponen Furfural Toluena Total Massa (kg) 74,61 80,5066 BM (kg/kmol) 96 9,1 N (mol) 860, ,7875 Cpl dt 14557, ,85851 Q(J/jam) , , ,4 Panas yang dibutuhkan : Q = Q16- Q15 = , ,8 = ,6 J/jam Banyak steam yang dibutuhkan adalah : m= Q Hvl = ,6 J/jam J/kg = 44,44 kg/jam

36 Tabel LB. Neraca Panas pada Heater II Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q ,8 Q ,4 Qsteam ,6 - Total ,4 Total ,4 LB.8 KOLOM DESTILASI (T-01) Untuk mengetahui suhu pada destilat, maka perlu perhitungan suhu umpan masuk sampai syarat Σ Ki.Xi = 1 terpenuhi. Hal ini telah dilakukan pada LAMPIRAN A. Oleh karena x i = yif/ki= 1,00 1, maka suhu umpan adalah 114,7 C atau 87,88 K dan titik embun (dew point) distilat adalah 11, C yid (86,45K). Oleh karena = 1,0001 1, maka dew point destilat adalah 11, C K i (86,45K). Maka, suhu destilat (D) adalah 11, C dan suhu Ld 11, C. Neraca keseluruhan untuk sistem adalah : FH F + q r = DH D + BH B + q c FH F = Panas Keluar Heater II = ,4 J/jam Menghitung DH D dan q c Panas masuk N Lb senyawa BP 5 Cp (l) dt H VL 114, 7 BP Cp (g) dt Tabel LB.4 Perhitungan Panas Masuk Kondensor (E-0) Komponen Vd BM N (mol) Cpl dt Hvl Cpg dt Q(J/jam) (Alur 17) (kg/kmol) Furfural 76, , , , -4465, ,5 Toluena 1979,076 9, , , ,5 551, , Total ,7

37 Panas keluar N Ld senyawa BP 5 Cpl dt H VL 11, BP Cpg dt N D senyawa BP 5 Cpl dt H VL 11, BP Cpg dt Tabel LB.5 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (Ld) Komponen Ld BM N (mol) Cpl dt Hvl Cpg dt Q(J/jam) (Alur 1) (kg/kmol) Furfural 101, , , , -4601, ,19 Toluena 4777,545 9, , , ,5 60, ,9 Total 60958,1 Tabel LB.6 Perhitungan Panas Keluar Kondensor (DH D ) Komponen D (Alur 0) BM (kg/kmol) N (mol) Cpl dt Hvl Cpg dt Q Q(J/jam) (J/jam) Furfural 174, ,9 177, , -4601, ,7 Toluena 801,5515 9,1 8901, , ,5 60, Total ,7 Qin = Vd CpdT = ,7 J/jam Qout = Ld CpdT + D CpdT = ,8 J/jam Panas yang dilepaskan : Q c = Q out Q in = ( , ,7) kj/jam = ,1 J/jam Menghitung BH B dan q r Untuk mengetahui suhu pada B, maka perlu perhitungan trial bubble point sampai syarat Σ Ki.Xi = 1 terpenuhi. Hal ini telah dilakukan pada LAMPIRAN A. Maka titik gelembung (bubble point) bottom adalah 160,6 C (4,75K). Oleh karena K i.x i = 0,9999 1, maka bubble point bottom adalah 160,6 C (4,75K) Maka, suhu vapor bottom (Vb) adalah 160,6 0 C BH B B N BP 5 CpldT H VL 160,6 BP Cpg dt Tabel LB.7 Panas Perhitungan Panas Keluar Reboiler (BH B ) Komponen B BM N (mol) Cpl dt Hvl Cpg dt Q(J/jam) (Alur ) (kg/kmol) Furfural 99, , , , -104, ,07 Toluena 1,9551 9,1 1, , ,5 706, ,1191 Total ,19

38 FHF + qr = DHD + BHB + qc ,4 + qr = , , ,1 q r = ,66 J/jam Tabel LB. Neraca Panas pada Kolom Destilasi Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) FHF qr , , DHD BHB qc Total , , , Total LB.9 Cooler II Panas Masuk Cooler II = Panas Keluar Reboiler = ,19 J/jam n Panas Alur 4 (Q4) = ns H (T ) ( H (T ) r s 1 n = ns H (0) ( H (5) s N Cp Furfural dt N CpToluena dt Tabel LB.4 Perhitungan Panas Keluar Alur 4 pada Kondensor II Komponen massa (kg) Furfural Toluena Total 99,9654 1,9551 Qc BM (kg/kmol) 96 9,1 N (mol) Cpl dt 1041,065 1, ,19 118, Q(J/jam)Q(J/jam) ,169 50, ,814 = Qout - Qin = 84717, ,19 = ,8 J/jam

39 Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ = ,8 J / jam 1800 J / kg = 50,94 kg/jam Tabel LB.0 Neraca Panas pada Kondensor II Komponen Masuk (J/jam) Komponen Keluar (J/jam)(J/jam) Q , ,19 Q4 Air Pendingin Total , ,19 Total

40 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LC.1 Gudang Tandan Kosong Kelapa Sawit (G-101) Fungsi : Menyimpan bahan baku Tandan Kosong Kelapa Sawit Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat Bahan : Beton Jumlah : 1 unit Lama penyimpanan : 7 hari Kondisi operasi : - Temperatur (T) = 0oC - Tekanan (P) = 1 atm Densitas Tandan Kosong Kelapa Sawit : 80 kg/m Laju alir massa : kg/hari Faktor kelonggaran : 0% (Perry dan Green, 1999) Volume Gudang Total massa bahan dalam gudang = kg/hari x 7 hari Volume bahan dalam gudang = Volume Gudang, Vg = (1+0,) x 181,5789 m kg 80 kg/m = kg = 181,5789 m = 1657,8947 m Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = x tinggi (t) Volume gudang (V) = t x t x t Tinggi gudang (t) = V = ,8947 m 4 Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = x 7,4559 = 7,4559 m = 14,9118 m

41 LC. Tangki Penyimpanan H SO 4 (TK-101) Fungsi : Untuk menyimpan larutan asam sulfat untuk kebutuhan 10 hari Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA 85 Grade. C Jumlah : 1 unit Lama Penyimpanan : 10 hari Kondisi Operasi : - Temperatur (T) = 0 0 C - Tekanan ( P) = 1 atm A. Volume Tangki Kebutuhan larutan Asam Sulfat per jam Total massa bahan dalam tangki = 1,5000 kg/jam = 1,5000 kg/jam 4 jam/hari 10 hari = kg Densitas Bahan dalam tangki = 1840 kg/m kg Total volume bahan dalam tangki = 1840kg/m = 40,7609 m Faktor kelonggaran = 0 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, V T = (1 + 0,) x 40,7609 m = 1, x 40,7609 m = 48,910 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H s : D t ) = : Volume silinder (V s ) = 4 1 Dt Hs (Hs : D t = : ) Vs = 8 Dt Tinggi head (H h ) = 1 / 6 D (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (V h ) ellipsoidal = /4 D H h = /4 D ( 1 / 6 D) = /4 D V t = V s + V h (Brownell dan Young, 1959) V t = (/8 D ) + (/4 D ) V t = 10/4 D 4 Vt 4 48,910 Diameter tangki (D),48 m = 11,648 in Tinggi silinder (H s ) = / D = /,48 m = 5,0156 m = 197,4657 in

42 Tinggi tutup ellipsoidal (H h ) = 1 / 6 D = 1 / 6,48 m = 0,557 m = 1,9406 in Tinggi Tangki (H T ) = H s + H h = 5,579 m = 19,406 in B. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 10/4 D = 10/4 (,48 m) = 48,910 m Tinggi tangki = 5,579 m volume bahan dalam tangki tinggi tangki Tinggi bahan dalam tangki = volume tangki 40,76095,579 = 48,910 = 4,6441 m Tekanan hidrostatis Tekanan operasi = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki = ,8 4,6441 = 8.74,6749 Pa = 1,1459 psia = 101,5 kpa = 14,696 psia Faktor keamanan untuk tekanan = 5 % P desain = (1 + 0,) (1, ,696) = 8,1840 psia C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber,1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun P R Tebal silinder (d) (C A) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,6P dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/ S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 8, ,648/ d 0, ,80 0,6 8,1840 0,56 in

43 Dipilih tebal silinder standar = 1/4 in D. Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun - Allowable working stress (S) : lb/in - Efisiensi sambungan (E) (Chuse dan Eber, 1954) (Brownell dan Young, 1959) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan :10 tahun - Tebal head (dh) dimana : dh P Di S E P Di (C A ) SE 0,P (Peters dan Timmerhaus, 004) = = = = = tebal dinding head (tutup tangki) (in) tekanan desain (psi) diameter tangki (in) stress yang diizinkan efisiensi pengelasan 8, ,648 dh 0, ,8 0, 8,1840 0,54 in Dipilih tebal head standar = 1/4 in LC. Bucket Elevator Fungsi : Transportasi tandan kosong kelapa sawit dari Crusher (CR-101) menuju mixer (M-101) Bahan konstruksi : Baja karbon Jumlah : 1 unit Bahan masuk (tandan kosong kelapa sawit) = 15 kg/jam Densitas tandan koson kelapa sawit = 80 kg/m Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/1 jam kerja (5 menit) 15 kg / jam x 197,4 m / jam 1 80 kg / m Laju volumetric elevator = 1 116, ft / menit Gross turning = RT = ML+C M = Berat material yang dibawa = 116, ft/jam L = Panjang Bucket Elevator = 10 m =,808 ft C = Faktor Material =

44 RT = (116,)(,808) = 81,175 HP = Grossturningxkec( fpm) 81,175 x 00,11 hp LC.4 Crusher (CR-101) Fungsi : Mengecilkan ukuran tandan kosong kelapa sawit sebelum masuk kedalam tangki pencampur Jenis : Rotary Knife Bahan Konstruksi : Baja karbon Jumlah : 1 unit Asumsi diameter awal umpan (tandan kosong kelapa sawit) = 000µm Diameter proses akhir setelah proses = 100 µm Dari persamaan 1. (Walas 1988) W 10Wi 1 / d 1 / d i Dimana : di = diameter awal umpan d = diameter akhir umpan Wi = tegangan dari material Berdasarkan Tabel 1. (Walas 1988) dipilih untuk semua material Wi = 1,81 Maka W 10 x1,81 1 / / 000 = 10,70 hp LC.5 Pompa Asam Sulfat (P 101) Fungsi : Memompa asam sulfat menuju mixer pengenceran (M-101). Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan = 0 C = 0,15 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) = 97,5000 kg/jam = 0,0597 lbm/s

45 Densitas ( ) = kg/m = 114,867 lbm/ft Viskositas ( ) = 16,7000 cp = 1,1.10- lbm/ft s Laju alir volume, Q = 0,0597 lbm/s 114,867 lbm/ft = 0,0005 ft/s Desain pompa: Di,opt = (Q)0,6 (µ)0,18 =,9 (0,0005 ft /s ) (Timmerhaus,1991) 0,45-0,1 (1,1.10 lbm/ft ) = 0,0879 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 0,15 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in Diameter Luar (OD) : 0,4050 in Inside sectional area : 0,0004 ft = 0,04 ft = 0,0068 m = 0,08 ft 0,0597 ft= /s1,995 ft/s 0,0004 ft Kecepatan linear, v = Q/A = v D (114,867)( 0,70 )( 0,0068) = 1,1.10- = (laminar) Bilangan Reynold : NRe = maka harga f = = 0,057 (Geankoplis,1997) Friction loss : A v 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 A1.g c 1,995 = 0,5(1 0) x = 0,011 ft.lbf/lbm (1)(,174) elbow 90 = hf = n.kf. v = (0,75) x 1,995 (,174).g c = 0,0590 ft.lbf/lbm 1 check valve = hf = n.kf. v 1,995 = 1(,0) x = 0,055 ft.lbf/lbm (,174).g c Pipa lurus 0 ft = Ff = 4f L.v D..g c 0 x 1,995 (0,0068)()(,174)

46 = 4(0,057) x = 5,058 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c 1,995 = (1 0) x (1)(,174) = 0,06 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 5,1767 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v (Geankoplis,1997) P 1 = P Z = 0 ft,174 ft/s W s = 0 + (0 ft) ,0079 ft.lbf/lbm,174 ft.lbm/lbf.s Ws = -5,1767 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 5,1767 = 0,75 x Wp Wp =,5689 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 97,5000 lbm/s x,5689 ft.lbf/lbm x (0,4559)(600) 1 hp 550 ft.lbf/lbm = 0,006 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/8 hp LC.6 Tangki pencampur H SO 4 dan air proses (M-101) Fungsi : Mengencerkan asam sulfat 6% menjadi asam sulfat 6% Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Bentuk : tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Jumlah : 1 unit Lama pencampuran : 15 menit = ¼ jam Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm

47 Temperatur = 0 0 C Laju alir massa total = 1.875,0000 kg/jam Densitas Bahan = 1.08,167 kg/m = 64,188 lbm/ft Perhitungan : Kapasitas tangki, Vt, dengan kebutuhan perancangan 1/4 jam. F T 1.875,0000 kg/jam V t = x t = x 1/4 jam = 0,4559 m ρ c 1.08,167 kg/m Faktor kelonggaran = 0% Vt = 1, 0,4559 m = 0,5471 m = 547,094 liter Diameter tangki, Dt Tinggi silinder : Diameter (H s : D) = 1 : 1 Tinggi head : Diameter (H h : D) = 1 : 4 Vt = Vsilinder = ¼ Dt H, dimana H = D, maka: Dt = 4Vt = (4 x 0,5471 m /π) 1/ = 0,8866 m = 4,9056 in r = ½ Dt = ½ 0,8866 m = 0,44 m = 17,458 in Volume ellipsoidal head: π V e = x Dt π = x (0,8866m) = 0,091m 4 4 Tinggi silinder, H s H s = Dt = 0,8866 m Tinggi ellipsoidal head, H h = ¼ Dt H h = ¼ 0,8866 m = 0,17 m Tinggi total tangki : Ht = H s + H h = 0,8866 m + 0,17 m = 1,108 m Tinggi cairan (H c ) : H c = (1 0,)H s = 0,8(0,8866) = 0,709 m Tekanan desain (P desain ) : P o = 14,6960 psia P hidrostatis = ρgh c = (1.08,167 kg/m ) (9,8 m/s ) ( 0,709 m) = 7.146,7445 N/m = 1,065 psia

48 P operasi P desain = P o + P = 14,6960 psia + 1,065 psia = 15,75 psia = (1+fk) P operasi = (1 + 0,) 15,75 psia = 18,8790 psia Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA 8, Gr. C: S = psia E = 0,8 C = 0,05 in/tahun n = 10 tahun A = 0,5 in Tebal dinding tangki, t t Untuk cylindrical shells: Tebal silinder (d) (Timmerhaus, 1991, hal. 58) P R (C A) (Timmerhaus, 1991, hal. 57) SE 0,6P = 18,8790 x 17,458 + (0,05 x 10) x 0,85 0,6 x 18,8790 = 0,0746 in Tebal ellipsoidal head, t e Tebal head (dh) dimana : P D = 18,8790 psia = 4,9056 in P Di (C A) (Timmerhaus, 1991, hal. 57) SE 0,P Sehingga: 18,8790 x 4,9056 dh= + (0,05 x 10) x x 0,85 0, x 18,8790 = 0,506 in Dari Brownell & Young (1959), dipilih tebal tangki / 4 in. Tutup terbuat dari bahan yang sama dan tebal yang sama dengan dinding tangki.

49 Pengaduk : Marine propeller tiga daun Jenis Kecepatan putaran (N) = 10 rpm = rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : (McCabe, 1994, Hal.5) W : Da = 1: 5 (McCabe, 1994, Hal.5) E : Da = 1: 1 (McCabe, 1994, Hal.5) Jadi: Diameter impeller (Da) = 1/ Dt = 1/ 0,8866 m = 0,955 m = 0,9694 ft Lebar daun impeller (W) = 1/5 Da = 1/5 0,955 m = 0,0591 m Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 0,955 ft Viskositas = 9,08 cp = 9, x 10- kg/m.s. Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold ( NRe) N x Da x ρ s-1 x (0,955 m) x 1.875,0000 kg/m NRe = = = ,894 µ 9,.10 - kg/m.s Karena NRe >10.000, maka daya tidak bergantung pada bilangan Reynolds. Dari Tabel 9.. (McCabe, 1994), untuk pengaduk jenis impeller, diperoleh kt = 0,. k T N Da 5 (McCabe, 1994) P gc 0, x ( s-1) x (0,9694 ft)5 x 64,188 lbm/ft = = 4,754 ft.lb f/s = 0,0080 hp,147 lbm.ft/lbf.s P 0,0080 Daya motor (Pm) = = = 0,0099 hp 0,8 0,8 Dipakai motor dengan daya 1/8 hp LC.7 Pompa mixer (P 10) Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari mixer pengenceran (M-101) menuju mixer (M-10) Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit

50 Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan = 0C = 0,1500 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) = 1.875,0000 kg/jam = 1,148 lb m /s Densitas () = 1050,4000 kg/m = 65,574 lb m /ft Viskositas () = 9,45 cp = 0,006 lb m /fts Laju alir volume, Q = 1,148 lbm/s 65,574 lbm/ft = 0,0175 ft /s Desain pompa: Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0175 ft /s ) 0,45 (65,574 lbm/ft ) 0,1 = 1,088 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,800 in = 0,1150 ft = 0,051 m Diameter Luar (OD) : 1,6600 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0175 = ft 1,687 /s ft/s 0,0104 ft v D Bilangan Reynold : N Re = (1,0504)( 1,687 )( 0,1150) = 9,45 =.044,000 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, (Geankoplis,1997) 0,000046m Pada N Re =.044,000 dan /D = = 0,001 0,051m maka harga f = 0,005 (Geankoplis,1997)

51 Friction loss : A v 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A 1. g c 1,687 = 0,5(1 0) x = 0,00 ft.lbf/lbm (1)(,174) v elbow 90 = h f = n.k f.. g c 1,687 = (0,75) x = 0,0991 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.k f.. g c 1,687 = 1(,0) x = 0,0881 ft.lbf/lbm (,174) L. v Pipa lurus 40 ft = F f = 4f D.. g c 75 x 1,687 = 4(0,005) x (0,1150)()(,174) = 0,1915 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c 1,687 = (1 0) x (1)(,174) = 0,0441 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 0,4449 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v (Geankoplis,1997) P 1 = P Z = 75 ft,174 ft/s W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (50 ft) ,4449 ft.lbf/lbm Ws = -75,4449 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 75,4449 = 0,75 x Wp Wp = 100,59 ft.lbf/lbm

52 Daya pompa : P = m x Wp 1.875,0000 = (0,4559)(600) lbm/s x 100,59 ft.lbf/lbm x = 0,100 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/4 hp. 1 hp 550 ft.lbf/lbm LC.8 Tangki pencampur H SO 4 dan tandan kosong kelapa sawit (M-10) Fungsi : Mencampur larutan asam sulfat 6 % dengan TKKS yang telah dicacah Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Bentuk : tangki silinder vertikal berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Jumlah : 1 unit Lama pencampuran : 0 menit = ½ jam Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = 0 0 C Laju alir massa total = kg/jam Densitas Bahan = 497,6449 kg/m = 1,0050 lbm/ft Perhitungan : Kapasitas tangki, Vt, dengan kebutuhan perancangan 1/ jam. F T kg/jam V t = x t = x 1/ jam = 5,07 m ρ c 497,6449 kg/m Faktor kelonggaran = 0% Vt = 1, 5,07 m = 6,084 m = 6.08,95 liter Diameter tangki, Dt Tinggi silinder : Diameter (H s : D) = 1 : 1 Tinggi head : Diameter (H h : D) = 1 : 4 Vt = Vsilinder = ¼ Dt H, dimana H = D, maka: Dt = 4Vt = (4 x 6,084 m /π) 1/ = 1,979 m = 77,6740 in

53 r = ½ Dt = ½ 1,979 m = 0,9865 m = 8,870 in Volume ellipsoidal head: π V e = x Dt π = x (1,979 m) = 1,0047 m 4 4 Tinggi silinder, H s H s = Dt = 1,979 m Tinggi ellipsoidal head, H h = ¼ Dt H h = ¼ 1,979 m = 0,49 m Tinggi total tangki : Ht = H s + H h = 1,979 m + 0,49 m =,466 m Tinggi cairan (H c ) : H c = (1 0,)H s = 0,8(1,979) = 1,578 m Tekanan desain (P desain ) : P o = 14,6960 psia P hidrostatis = ρgh c = (497,6449 kg/m ) (9,8 m/s ) ( 1,578 m) = 7.697,495 N/m = 1,1164 psia P operasi P desain = P o + P = 14,6960 psia + 1,1164 psia = 15,814 psia = (1+fk) P operasi = (1 + 0,) 15,814 psia = 18,9749 psia Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA 8, Gr. C: S = psia E = 0,8 C = 0,05 in/tahun n = 10 tahun A = 0,5 in Tebal dinding tangki, d Untuk cylindrical shells: Tebal silinder (d) (Timmerhaus, 1991, hal. 58) P R (C A) (Timmerhaus, 1991, hal. 57) SE 0,6P = 18,9749 x 8,870 + (0,05 x 10) x 0,85 0,6 x 18,9749

54 = 0,1149 in Tebal ellipsoidal head, dh Tebal head (dh) P Di (C A ) SE 0,P (Timmerhaus, 1991, hal. 57) dimana : P = 18,9749 psia D = 77,6740 in Sehingga: dh = 18,9749 x 77,6740 x x 0,85 0, x 18, (0,05 x 10) = 0,5685 in Dari Brownell & Young (1959), dipilih tebal tangki /4 in. Tutup terbuat dari bahan yang sama dan tebal yang sama dengan dinding tangki. Pengaduk : Marine propeller tiga daun Jenis Kecepatan putaran (N) = 10 rpm = rps Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : (McCabe, 1994, Hal.5) W : Da = 1: 5 (McCabe, 1994, Hal.5) E : Da = 1: 1 (McCabe, 1994, Hal.5) Jadi: Diameter impeller (Da) = 1/ Dt = 1/ 1,979 = 0,6576 m =,1571 ft Lebar daun impeller (W) = 1/5 Da = 1/5 0,6576 = 0,115 m Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 0,6576 m =,1571 ft Viskositas campuran µc (pada 0 oc): Viskositas larutan pada 0 0C adalah 9,08 cp Viskositas slurry pada 0oC didekati melalui persamaan berikut (Perry & Green, 1999) C=1

55 Qs = V solid Vtotal c,5qs ln Qs = 8,7 m 10,047 m = 0,8185 m µc = 74.9,80 cp = 74,98 kg/m.s Viskositas campuran = µc = 74.9,80 cp = 74,98 kg/m.s Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold ( NRe) NRe = N x Da x ρ = µ s-1 x (0,6576 m) x kg/m = 0,598 74,98 kg/m.s Dari Tabel 9. (McCabe, 1994), untuk pengaduk jenis impeller, diperoleh kt = 0,. k T N Da 5 (McCabe, 1994) gc 0, x ( s-1) x (,1571ft)5 x 1,050 lbm/ft = = 115,4976 ft.lb f/s = 0,100 hp,147 lbm.ft/lbf.s P 0,100 Daya motor (Pm) = = = 0,65 hp 0,8 0,8 P Dipakai motor dengan daya /8 hp LC. 9 Screw Conveyor (SC-101) Fungsi : Mengangkut campuran TKKS dan Asam sulfat ke dalam reaktor R-01 Jenis : horizontal screw conveyor Bahan konstruksi : self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt Kondisi operasi : Temperatur = 0 C Tekanan Jarak angkut Laju alir = 1 atm : 5m : kg/jam = 1,889 kg/s = lb/jam Densitas campuran: 89,47 kg/m = 4,95 lb/ft Laju alir volumetrik : Q F , = ft ft/ /jam jam ,47 Perhitungan daya motor conveyer :

56 P = Cs. ms.l 144 dengan : Cs = nilai konstan untuk bahan material (,5) Maka : P =,5 (1,889) (5) 144 = 0,106 kw = 0,1617 hp Maka digunakan daya standar /8 hp LC.10 Heater I Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum masuk kedalam Reaktor I Jenis : 1-4 shell dan tube exchanger Dipakai : 1 ¼ in OD tube 1 BWG, panjang 1 ft, 4 pass Fluida panas : Laju alir steam masuk = 67 kg/jam = 809,707 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 000C = 90F Temperatur akhir (T) = 000C = 90F Fluida dingin : Temperatur awal (t1) = 00C = 860F Temperatur akhir (t) = 1000C = 1 0F Panas yang dibutuhkan (Q) = J/jam = Btu/jam Larutan masuk = 5000 kg/jam = 110 lbm/jam 1. t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1= 9 0F Temperatur yang lebih tinggi 0 T = 9 F Temperatur yang lebih rendah T1-T = 00F Selisih t t1 16 LMTD = 7,45 0F t 06 ln ln t1 180 R= Fluida Dingin t = 10F t1 = 860F t-t1= 160F Selisih t1 = 180 0F t = 06 0F t- t1 = 16 0F T1 T 0 00 F t t1 16

57 S= t t1 16 0, F T1 t1 06 R = 00F, Maka t = LMTD = 7,45 0F T1 T F t1 t 86 1 tc F Tc. Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi : Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in Jenis tube = 1 BWG Panjang tube (L) = 1 ft Pitch (PT) = 1 9/16 in square pitch a. Dari Tabel 8, hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida dingin dan fluida panas aqueous solution, diperoleh UD = , faktor pengotor (Rd) = 0,00. Diambil UD = 00 Btu/jam.ft.F Luas permukaan untuk perpindahan panas A Btu / jam Q 14,1 ft U D x t 00 Btu / jam. ft.fx 7,450 F Luas permukaan luar (a ) = 0,71 ft/ft Jumlah tube, Nt (Kern, 1965) A 14,1 ft 4 Lxa" 1 ft x 0,71 ft / ft b. Dari Tabel 9, hal 84, Kern,1965, nilai yang terdekat adalah 10 c. Koreksi UD A = L x Nt x a = 1 ft x 10 x 0,71 ft/ft A = 9,5 ft Q Btu / jam UD 7,4 Btu/jam.ft.F 0 Ax t 9,5 ft x 7,45 F

58 Fluida panas dengan sisi tube, steam masuk. Flow area tube, a t = 0,86 in (Kern, 1965) a t = N t x a t 144 x n a t = 14 x 0, x 4 = 0,015 ft 4. Kecepatan massa G t = W a t G t = 809,707 lbm/jam 0,015 ft G t = 55788,5 lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada T c = 9 0 F µ = 0,146 lbm/ft.jam Dari Tabel 10, Kern,1965, untuk 1 ¼ in OD, 1 BWG diperoleh : ID = 1,0 in = 0,0858 ft Re t IDxG t 0,0858 ft x55788,5 lbm / jam. ft 0,146 lbm / ft. jam (Kern, 1965) Re t 150,9 6. Dari fig.4 Kern, 1965 diperoleh jh = 65 pada Re t Pada T c = 9 0 F c = 0,45 Btu/lbm. 0 F k = 0,668 Btu/jam.ft. 0 F c. k 1 / 0,45x0,146 0,668 1 / 0, hi t jhx k ID c. x k 1/

59 9. hi 0,668 65x x0, 781 0,40 0,0858 t hio hio t t t ID x OD hio 1,0in 0,40x 166,646 1,5 in 10. Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h io hio xt t h io 166,646x1 166,646 Btu / jam. ft. F Fluida dingin dengan sisi shell, larutan masuk. flow area shell a D xc' xb s s ft (Kern, 1965) 144xPT D s = Diameter dalam shell = 10 in B = Baffle spacing P T = Tube Pitch C = Clearance a s = 4 in 10x0,15x4 0,05556 ft 144x1, Kecepatan massa G s = W a s G s = 110 lbm/jam 0,05556 ft G s = lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada t c = F µ= 1,1495 lbm/ft.jam = 1,565 in = P T OD = 1,565 in 1,5 in = 0,15 in Dari Fig 8, Kern,1965, untuk 11/4 in OD dan 1 9/16 square pitch, diperoleh d e = 1, in d e = 0,105 ft De xgs 0,105x Re s 1, 1495

60 Re s 1769,7 6. Pada t c = F c = 0,55 Btu/lbm. 0 F k = 0,8 Btu/jam.ft. 0 F 1/ 1/ c. 0,55x1,1495 = 1,1849 k 0,8 7. Dari fig.4 Kern,1965 diperoleh jh = 60 pada Re s 1769,7 ho h s o s k c. 60x x D k e 1/ 0,8 60x x1,1849 0,105 h o 6,5766 s 8. Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h o ho x s s h o 6,5766 x 1 6, Clean overall coefficient, U c hioxho 166,646x6,5766 Uc = 4,184 Btu/jam.ft.F h h 166,646 6,5766 io o (Persamaan 6.8,Kern,1965) 10. Faktor Pengotor, R D U c U D 4,184 7,4 RD 0,0094 U cxu D 4,184 x7,4 R D hitung R D batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, larutan masuk 1. Untuk Re s = 1769,7 f = 0,000 ft /in (Kern, 1965) s = 1. N + 1 = 1 x L B

61 1 N + 1 = 1x 6 4 D s = 10/1 = 0,8 f. Gs. Ds. N 1 P s (Kern, 1965) 10 5,.10. D. s. e s 0,000x x0,8x6 P s = 6,6 psi 10 5,.10 x0,105 x1x1 P s yang diperbolehkan = 10 psi Pressure drop : sisi tube, air pendingin 1. Untuk Re t = 150,9 f = 0,0018 ft /in s = 1 f. Gt. L. n. P t (Kern, 1965) 10 5,.10. ID. s. t P t 0,0018x55788,5 x1x4 10 5,.10 x0,0858x1x 1 0,6. Dari Fig 7, Kern,1965 pada Gt = 4406,4 diperoleh P r 4n V. s g' 4x4 P r x0,15, 4 psi 1 P T P T P P t r V g ' 0,06,4 =,46 psi P T yang diperbolehkan = 10 psi 0,15 LC.11 Reaktor I (R 01) Fungsi : Tempat terjadinya reaksi hidrolisa

62 Jenis Bentuk Bahan konstruksi : Mixed Flow Reactor : Silinder vertikal, tutup dan alas ellipsoidal : Stainless Steel SA-16, grade C Reaksi I : (C 5 H 8 O 4 ) H O 10C 5 H 10 O 5 Reaksi II : (C 6 H 10 O 5 ) H O 1000C 6 H 1 O 6 Temperatur masuk Temperatur keluar Tekanan operasi = C = C = 1 atm Laju alir umpan masuk = 4999,75 kg/jam campuran = 114, kg/m = 75,8856 lb m /ft Menghitung volume reaktor, V : τ = V v o (Levenspiel, 1999) Dimana : τ : Waktu tinggal V : Volume tangki yang ditempati cairan v o : Laju volumetrik umpan (Vo) Diket : Waktu tinggal () = jam = 180 menit (Wijanarko, dkk. 006) Maka : V = v o x τ V = 4999,75 x jam = 1,5 m 114, Faktor kelonggaran = 5 % Volume reaktor = volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1,05 = 1,5 m /jam x 1,05 = 1,971 m Untuk pengadukan D H t c 1 (McCabe, 1999) D t = H c D t = H cs + H e ; di mana H cs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = D t Rasio axis ellipsoidal head = : 1

63 Tinggi tutup = H e = Maka, D t = H cs + He D t = H cs + H cs = D 4 t D t (Brownell, 1959) 4 D t 4 Volume tutup bawah reaktor = Volume cairan dalam shell = Volume cairan dalam tangki = π 4 π 4 π D t 4 D t. H cs = D t. D t = 1,971 m = 4 πd t 16 πd πd t 48 D t = 1,968 m t π D 4 Maka tinggi cairan dalam reaktor, H c = 9,7 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan D t : h t = : 4 H t = 4 D Tinggi tutup, H e = t = 4 (1,971 m) = 17,91 m D t 1,971 = 4 4 =,4 m Tinggi shell, H s = H t H e = 17,91 ( x,4) = 10,81 m Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa Tekanan hidrostatik, P hid = x g x h t = 114, kg/m x 9,8 m/det x 9,7 m = 11574,145 Pa = 115,74 kpa Tekanan operasi, P operasi = 101,5 kpa + 115,74 kpa = 17,059 kpa Faktor kelonggaran = 5 % (Brownell, 1959)

64 Maka, P design = (1,05) (17,059 kpa) = 7,911 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress = 1109,884 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 0,6P (7,911 kpa) (1,968 m) (1109,884 kpa)(0,8) 0,6 (7,911kPa) 0,0 m 1,0 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,0 in + 1/8 in = 1,45 in Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk : Propeller blades Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe,1999), diperoleh : Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x 1,968 m = 4,8 m = 14,185ft E/Da = 1 ; E = 4,8 = 14,185 ft L/Da = ¼ ; L = ¼ x 4,8 m = 1,0807 m =,5456 ft W/Da = 1/5 ; W = 1 / 5 x 4,8 m = 0,86457 m =,865 ft J/Dt = 1/1 ; J = 1 / 1 x 4,8 m = 0,604 m = 1,1818 ft Kecepatan Pengadukan, N = putaran/detik Da = 4,8 m = 14,185ft g c =,17 lbm.ft/lbf.det Bilangan Reynold, Da N.ρ (14,185 ft) ( put/det)( 75,8856 lb/ft ) N Re = = 1840,86 µ 0,009 lb/ft. sec Karena N Re >10.000, maka daya tidak bergantung pada bilangan Reynolds. Dari Tabel 9.. (McCabe, 1994), untuk pengaduk jenis impeller, diperoleh k T = 0,.

65 k N Da P gc 0, x ( s -1 ) x (14,185 ft) 5 x lb m /ft = = 40,89ft.lb f /s = 0,764 hp,147 lb m.ft/lb f.s 5 T (McCabe, 1994) Effisiensi motor penggerak = 80% 0,764 Daya motor penggerak = 0,955 hp 0,8 Dipakai motor dengan daya 1 hp Perancangan Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in = 0,017 m, sehingga : Diameter dalam jaket (D 1 ) = Dt + (. t) = 1,968 + ( x 0,017 ) = 1,99 m Diameter luar jaket (D ) = γ + D 1 = ( x 0,017 ) + 1,99 = 1,01 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D D 1 ) Laju massa steam = 0,51868 m = 819,767 kg/jam Densitas = 96,4 kg/m Laju volumetrik steam = 819,767 kg/jam = 8,506 m /jam 96,4 kg/m Kecepatan superficial air pendingin (V), Laju volumetrik steam 8,506 m /jam V = = 16,4 m/jam Luas yang dilalui steam 0,4959 m Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa Tekanan hidrostatik, P hid = x g x h = 96,4 kg/m x 9,8 m/det x 17,91 m = 167,6754 Pa = 16,7 kpa Tekanan operasi, P operasi = 101,5 kpa + 16,7 kpa = 64,5567 kpa Faktor kelonggaran = 5%

66 Maka, P design = (1,05) (64,5567 kpa) = 77,78 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress = 1109,884 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 0,6P (77,780 kpa) (1,968 m) (1109,884kPa)(0,8) 0,6 (77,780kPa) 0,04 m 1,585 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 1,585 in + 1/8 in = 1,710 in Tebal jaket standar yang digunakan = in (Brownell, 1959) LC. 1 Screw Conveyor (SC-01) Fungsi Jenis Bahan konstruksi : Mengangkut campuran hasil reaksi dari R-01 ke Reaktor R-0 : horizontal screw conveyor : self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt Kondisi operasi : Temperatur = 150 C Jarak angkut Laju alir Tekanan : 5 m = 1 atm : kg/jam = 1,889 kg/s = lb/jam Densitas campuran: 1.7,1559 kg/m = 77,1985 lb/ft F Laju alir volumetrik : Q = 14,816 ft ft / jam /jam ,1559 Perhitungan daya motor conveyer : P = C s. m s.l 144 dengan : Cs = nilai konstan untuk bahan material (,5) Maka : P =,5 (1,889) (5) 144 = 0,106 kw = 0,1617 hp

67 Maka digunakan daya standar /8 hp LC.1 Reaktor II (R 0) : Tempat terjadinya reaksi dehidrasi pentosa menjadi Fungsi furfural Jenis : Mixed flow reactor Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel SA-16 Grade C Reaksi III : 10 C5H10O5 10 C5H4O + 90 HO Temperatur masuk = 1500C Temperatur keluar = 1500C Tekanan operasi = 1 atm Laju alir umpan masuk = 5000 kg/jam campuran = 17,1559 kg/m = 77, lb m/ft Menghitung volume reaktor, V : τ = V vo (Levenspiel, 1999) Dimana : τ : Waktu tinggal V : Volume tangki yang ditempati cairan vo : Laju volumetrik umpan (Vo) Diket : Waktu tinggal ( ) = 1 jam = 60 menit (Wijanarko, dkk. 006) Maka : V = vo x τ V = 5000 x 1 jam = 4,0415 m 17,1559 Faktor kelonggaran = 5 % Volume reaktor = volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1,05 = 4,0415 m/jam x 1,05 = 4,8498 m Untuk pengadukan

68 D H t c 1 (McCabe, 1999) D t = H c D t = H cs + H e ; di mana H cs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = D t Rasio axis ellipsoidal head = : 1 Tinggi tutup = H e = Maka, D t = H cs + He D t = H cs + H cs = D 4 t D t (Brownell, 1959) 4 D t 4 Volume tutup bawah reaktor = Volume cairan dalam shell = Volume cairan dalam tangki = 4,8498 m = π D t 4 π D 4 π 4 t. H 4 cs = D t. D t = πd t 16 πd πd t 48 D t = 9,4 m t π D 4 Maka tinggi cairan dalam reaktor, H c = 7,007 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan D t : h t = : 4 H t = 4 D Tinggi tutup, H e = t = 4 (9,4 m) = 1,457m D t 9,4 = 4 4 =,5 m Tinggi shell, H s = H t H e = 1,457 ( x,5) = 7,785 m Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa t (Brownell, 1959)

69 Tekanan hidrostatik, P hid = x g x h = 17,1559 kg/m x 9,8 m/det x 7,007 m = 84954,97417 Pa = 84,955 kpa Tekanan operasi, P operasi = 101,5 kpa + 84,955 kpa = 186,8 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (186,8 kpa) = 195,594 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress = 1109,884 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 0,6P (195,594 kpa) (9,4 m) (1109,884 kpa)(0,8) 0,6 (195,594 kpa) 0,0 m 0,807 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,807 in + 1/8 in = 0,99 in Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk Jumlah baffle : Propeller blades : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe,1999), diperoleh : Da/Dt = 1/ E/Da = 1 L/Da = ¼ W/Da = 1/5 ; Da = 1/ x 9,4 m = 10,17 ft ; E =,114 m = 10,17 ft ; L = ¼ x 9,4 m = 0,7786 m =,554 ft ; W = 1 / 5 x 9,4 m = 0,68 m =,044 ft J/Dt = 1/1 ; J = 1 / 1 x 9,4 m = 0,595 m = 0,8514ft Kecepatan Pengadukan, N = 0,5 putaran/detik Da = 9,4 m = 10,17 ft g c =,17 lbm.ft/lbf.det Bilangan Reynold,

70 Da N.ρ (10,17 ft) (1put/det)( 77, lb/ft ) N Re = , 96 µ 0,009 lb/ft. sec Karena N Re >10.000, maka daya tidak bergantung pada bilangan Reynolds. Dari Tabel 9.. (McCabe, 1994), untuk pengaduk jenis impeller, diperoleh k T = 0,. k N Da P gc 0, x ( s -1 ) x (10,17 ft) 5 x 0,009 lb m /ft =,147 lb = 81,576 ft.lb f /s = 0,148 hp m.ft/lb f.s Daya motor (P m ) = P = 0,148 = 0,185 hp Dipakai motor dengan 0,8 daya 0, hp 0,8 5 T (McCabe, 1994) Perancangan Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in = 0,017 m, sehingga : Diameter dalam jaket (D 1 ) = Dt + (. t) = 10,17 + ( x 0,017 ) = 9,68 m Diameter luar jaket (D ) = γ + D 1 = ( x 0,017 ) + 9,68 = 9,94 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D D 1 ) Laju massa steam = 0,74 m = 1455,5465 kg/jam Densitas air = 96,4 kg/m Laju volumetrik steam = 1455,5465kg/jam = 15,09 m /jam 96,4 kg/m Kecepatan superficial air pendingin (V), Laju volumetrik steam 15,09 m /jam V = = 40, m/jam Luas yang dilalui steam 0,74 m Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa Tekanan hidrostatik, P hid = x g x h = 96,4 kg/m x 9,8 m/det x 1,457 m = ,619 Pa = 117,591 kpa

71 Tekanan operasi, P operasi = 101,5 kpa + 117,591 kpa = 18,916 kpa Faktor kelonggaran = 5% Maka, P design = (1,05) (18,916 kpa) = 9,86 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress = 1109,884 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 0,6P (9,86 kpa) (9,4 m) (1109,884kPa)(0,8) 0,6 (9,86 0,04 m 0,944 in kpa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 0,944 in + 1/8 in = 1,069 in Tebal jaket standar yang digunakan = 1,541 in (Brownell, 1959) LC. 14 Screw Conveyor (SC-0) Fungsi : mengangkut hasil reaksi dari R-0 ke vaporizer Jenis : horizontal screw conveyor Bahan konstruksi : self lubricated bronze dengan motor penggerak V-belt Kondisi operasi : Temperatur = 150 C Tekanan = 1 atm Jarak angkut : 5 m Laju alir : kg/jam = 1,889 kg/s = lb/jam Densitas campuran: 10,8441 kg/m = 75,1199 lb/ft F Laju alir volumetrik : Q 4., = 17,1967 ft / ft jam /jam ,8441 Perhitungan daya motor conveyer : P = C s. m s.l

72 144 dengan : Cs = nilai konstan untuk bahan material (,5) Maka : P =,5 (1,889) (5) 144 = 0,106 kw = 0,1617 hp Maka digunakan daya standar /8 hp LC.15 Vaporizer (V-01) Fungsi : Menguapkan furfural, air, pentosan dan pentosa Jenis : 1-4 Shell and Tube Exchanger Jumlah : 1 unit Dipakai : 1 ¼ in OD tube 1 BWG, panjang 0 ft, 4 pass Fluida panas : Laju alir steam masuk = 16 kg/jam = 56,4198 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 000C = 90F Temperatur akhir (T) = 000C = 10F Fluida dingin : Temperatur awal (t1) = 1500C = 00F Temperatur akhir (t) = 1700C = 8 0F Panas yang diserap (Q) = J/jam = Btu/jam Larutan alir cairan masuk = 5000 kg/jam = 110 lbm/jam 1. t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1= 9 0F Temperatur yang lebih tinggi T = 90F Temperatur yang lebih rendah T1-T = 00F Selisih t t1 LMTD = 70,47 0F t ln t1 T1 T 0 R= 00 F t t1 6 Fluida Dingin t = 80F t1 = 00F t-t1= 6 0F Selisih t1 = 54 0F t = 90 0F t- t1 = 6 0F

73 S= t t1 6 0,4 0 F T1 t1 90 R = 0 0F, Maka t = LMTD = 70,470F T1 T F t1 t 8 0 tc 0 0 F Tc. Dalam perancangan ini digunakan vaporizer dengan spesifikasi : Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in Jenis tube = 1 BWG Panjang tube (L) = 0 ft Pitch (PT) = 1,875 in square pitch a. Dari Tabel 8, hal.840, Kern, 1965, vaporizer untuk fluida dingin dan fluida panas aqueous solution, diperoleh UD = , faktor pengotor (Rd) = 0,00. Diambil UD = 00 Btu/jam.ft.F Luas permukaan untuk perpindahan panas A Btu / jam Q 1,596 ft 0 U D x t 00 Btu / jam. ft.fx 70,47 F Luas permukaan luar (a ) = 0,71 ft/ft (Kern, 1965) A 1,596 ft 6 Lxa" 0 ft x 0,71 ft / ft a. Dari Tabel 9, hal 84, Kern,1965, nilai yang terdekat adalah 10 Jumlah tube, Nt b. Koreksi UD A = L x Nt x a = 0 ft x 10 x 0,95 ft/ft A = 9,5 ft Btu / jam Q 110,04 Btu/jam.ft.F UD Ax t 1,596 ft x 70,47 0 F Fluida panas dengan sisi tube, steam masuk. Flow area tube, at = 0,86 in (Kern, 1965) at = Nt x at

74 144 x n a t = x 0, x 4 = 0,0145 ft 4. Kecepatan massa G t = W a t G t = 56,4198 lbm/jam 0,0145 ft G t = 4557,16 lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada T c = 9 0 F µ = 0,146 lbm/ft.jam Dari Tabel 10, Kern,1965, untuk 1 ¼ in OD, 1 BWG diperoleh : ID = 1,0 in = 0,0858 ft Re t IDxG t 0,0858 ft x 4557,16 lbm/ft.jamlbm/ jam. ft 0,146lbm / ft. jam (Kern, 1965) Re t Dari fig.4 Kern, 1965 diperoleh jh = 100 pada Re t Pada T c = 9 0 F c = 0,45 Btu/lbm. 0 F k = 0,668 Btu/jam.ft. 0 F c. k 1 / 0,45x0,146 0,668 1 / 0, h i t jhx k ID c. x k 1/ hi 0, x x0, ,18 0,10667 t hio hio t t ID x OD

75 hio t 1,8 in 11,18 x 1,649 1,5 in 10. Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h io hio xt t h io 1,649 x1 1,649 Btu / jam. ft. F Fluida dingin dengan sisi shell, larutan masuk. flow area shell a D xc' xb s s ft (Kern, 1965) 144xPT D s = Diameter dalam shell = 10 in B = Baffle spacing P T = Tube Pitch C = Clearance a s 10x0,75x5 0,0694 ft 144x1, Kecepatan massa G s = W a s G s = 110lbm/jam 0,09 ft G s = 1587,66 lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada t c = 0 0 F µ= 0,014 lbm/ft.jam = 5 in = 1,875 in = P T OD = 1,875 in 1,5 in = 0,75 in Dari Fig 8, Kern,1965, untuk 1 in dan 1,5 square pitch, diperoleh d e = 1,44 in d e = 0,1 ft De xgs 0,1 x1587,66 Re s 0, 014 Re s , Pada t c = 0 0 F c = 1,89 Btu/lbm. 0 F

76 k = 0,89 Btu/jam.ft. 0 F c. k 1 / 1,89 x0,014 0,89 1 / = 0, Dari fig.4 Kern,1965 diperoleh jh = 1000 pada Re s ,196 ho s s jhx k D e c. x k 1/ h o 0, x x0,410 0,1 h o s 19, Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h o ho x s s h o 19,541x1 19, Clean overall coefficient, U c hioxho 1,649 x19,541 Uc = 184,069 Btu/jam.ft.F hio ho 1,649 19,541 (Persamaan 6.8, Kern,1965) 10. Faktor Pengotor, R D Uc U D 184, ,04 RD 0,006 U cxu D 184,069 x110,04 R D hitung R D batas, maka spesifikasi vaporizer dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, larutan masuk 1. Untuk Re s ,196 f = 0,0000 ft /in (Kern, 1965) Pada vaporizer diasumsikan 80% fluida yang keluar adalah uap : v l = 0,01 ft /lb v v = 10 ft /lb

77 v = 0,8 x , x 0,01 = 8 ft /lb WC UA v av = xv v 160, x171,448 l WC T tc v av = x v av = 10,9 ft /lb 1 1 s = x 0, 11 10,9 6,5 x v v vl vl 160,8895 x x 10 0,01 0, 01. N + 1 = 1 x L B 1 N + 1 = 1x 8 5 D s = 10/1 = 0,8 f. Gs. Ds. N 1 P s (Kern, 1965) 10 5,.10. D. s. e s 0,0000x1587,66 x0,8x8 P s = 1,706 psi 10 5,.10 x0,1 x0,11x1 P s yang diperbolehkan = 10 psi Pressure drop : sisi tube, air pendingin 1. Untuk Re t = 6700 f = 0,00 ft /in s = 1 f. Gt. L. n. P t (Kern, 1965) 10 5,.10. ID. s. t P t 0,00x 4557,6 x1x4 10 5,.10 x0,8x1x 1 0,01. Dari Fig 7, Kern,1965 pada Gt = 4557,6 diperoleh P r 4n V. s g' V g ' 0,15

78 4x4 P r x0,15, 4 psi 1 P T P T P P t r 0,01,4 =,41 psi P T yang diperbolehkan = 10 psi LC.16 Filter Press (FP-01) Fungsi : memisahkan campuran lignin,a-selulosa,dan abu dari glukosa dan asam sulfat Jenis : Plate and frame filter press Bahan Konstruksi : carbon-steel SA-6 Jumlah : 1 unit Kondisi operasi Tekanan = 1 atm = 101,5 kpa Temperatur = 170 C Laju alir filtrat = 110,166 kg/jam Densitas filtrat = 1498,4995 kg/m Perhitungan: Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan: W L. A(1 E) s ( V E. L. A) (Foust, 1979) 1W dimana: L = tebak cake pada frame (m) A = luas penyaringan efektif (m) E = poros partikel ρs = densitas solid (kg/m) ρ = densitas filtrat (kg/m) W = fraksi massa cake dalam umpan V = volume filtrat hasil penyaringan (m) Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses = 1 jam Jumlah umpan yang harus ditangani =.488,88 kg/jam

79 Laju alir filtrat Densitas filtrat = 1.10,166 kg/jam = 1498,4995 kg/m Volume filtrat hasil penyaringan = 1.10,166 /1498,4995 = 0,755 m Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 186,7567 kg/jam Densitas cake = 154,8695 kg/m Volume cake pada filter = 186,7567 /154,8695 = 1,1051 m W = laju alir massa cake / laju alir massa umpan = 186,7567 /.488,88 = 0,557 Tebal cake diestimasikan pada frame = 6 cm = 0,06 m Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1 m, maka luas efektif penyaringan (A): W L. A(1 E) s ( V E. L. A) 1W Maka, A A ( L (0,06 1 A = 0,5458 m W 1W W s 1W 1 E.. E. L) 0,557 (1498,4995) 1 0,557 0, ,557 0,07.(154,8695) (1498,4995).(0,070)(0,06 ) Faktor keamanan = 10 % Maka luas plate = 1,1 x 0,5458 =,6004 m Jumlah plate yang dibutuhkan Maka jumlah plate yang dibutuhkan = 4 buah =,6004 m /1 m /buah =,6004 buah

80 LC.17 Kondensor Subcooler (E-01) Fungsi : Menurunkan temperatur cairan sebelum masuk ke dalam flash drum 1 (D-10) Jenis : 1-4 Shell and Tube Exchanger Jumlah : 1 unit Suhu umpan masuk : 1700C Suhu umpan keluar : 90 0C Suhu air pendingin masuk : 8 0C Suhu air pendingin keluar : 60 0C 1. t = beda suhu sebenarnya Kondensasi Fluida Panas Fluida Dingin 0 0 T1= 8 F Temperatur yang lebih tinggi t = 140 F T = 80F Temperatur yang lebih rendah t1 = 8,4 0F T1-T = 1440F Selisih t-t1= 57,60F t t1 57,6 LMTD = 5,576 0F t 55,6 ln ln t1 198 q ,84 tv = 5,5760F, v 1857,88715Btu / jam0 F tv 5,576 Selisih t1 = 198 0F t = 55,60F t- t1 = 57,6 0F Subcooling t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1= 8 0F Temperatur yang lebih tinggi 0 T = 194 F Temperatur yang lebih rendah T1-T =1440F Selisih t t1 86,4 LMTD = 150,69 t 111,6 ln ln t1 198 tc = 150,69 0F, t = Q / Fluida Dingin t = 1400F t1 = 8,40F t-t1= 57,60F Selisih t1 = 1980F t = 111,60F t- t1 = -86,4 0F qc 4100, Btu / jam 0 F t c 150,69 q ,79 15,96 Btu / jam 0 F t 108,8948

81 . Dalam perancangan ini digunakan kondensor subcooler dengan spesifikasi : Diameter luar tube (OD) = /4 in Jenis tube = 16 BWG Panjang tube (L) = 15 ft Pitch (PT) = 1 in square pitch Kondensasi Fluida panas dengan sisi shell:. Da = 0,75 1 Da = 0,065 ft 4. Gt = W 556, ,4 lb / jam. lin ft xntxda,14 x70 x0, Temperatur uap kondensasi Asumsi h = ho = 15 dan dari fig.1.9 Kern,1965 diperoleh hio = 700 Tv tv F 140 8,4 111, 0 F tv t v tf h0 Tv t v 151,5 0 F hio h ,5 44,7 0 F kf = 0,077 Btu/jam.ft.0F sf = 0,60 µf = 0,19 lbm/ft.jam Fluida dingin dengan sisi tube. Flow area tube, at = 0,0 in (Kern, 1965) at = Nt x at 144 x n at = 70 x 0,0 144 x 4 = 0,194 ft

82 4. Kecepatan massa Gt = W at Gt = 8947,8lbm/jam 0,194 ft Gt = 461,8099 lbm/jam.ft 5. V Gt 461,8099 0,05 fps x600 6,5x600 (Kern, 1965) 6. Dari fig.1.9 Kern,1965 diperoleh hio = 700 ID 0,6 hio hio x 700 x 578,66 OD 0,75 7. Clean overall coefficient, Uc hio xho 578,66 x15 = 10,79 Btu/jam.ft.F hio ho 578,66 15 (Persamaan 6.8, Kern,1965) Uc 8. Luas permukaan untuk perpindahan panas qv ,84 Btu / jam Av 180,7 ft 0 U c x t v 10,79 Btu / jam. ft.fx 5,576 F Subcooling. Flow area shell as Ds xc ' xb ft 144xPT (Kern, 1965) Ds = Diameter dalam shell = 5 in B = Baffle spacing = 1 in PT = Tube Pitch = 1 in C = Clearance = P T OD = 1 in 0,75 in = 0,5 in as 5 x0,5 x1 0,51 ft 144 x0,5 4. Kecepatan massa Gs = W as Gs = 556,094 lbm/jam 0,51 ft

83 G s = 1065,89 lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada t c = 66 0 F µ= 0,46 lbm/ft.jam Dari Fig 8, Kern,1965, untuk 1 in square pitch, diperoleh d e = 0,95 in d e = 0,079 ft De xgs 0,079x1065,89 Re s =189,50 0, Pada t c = 66 0 F c = 1,05099 Btu/lbm. 0 F k = 0,99 Btu/jam.ft. 0 F c. k 1/ 1,05099x0,0579 0,99 1/ = 0, Dari fig.4 Kern,1965 diperoleh jh = 10 pada Re s = 189,50 h o s s jhx k D e c. x k 1/ h o 0,99 10x x0,668 0,079 h o s 4,71 8. Clean overall coefficient, U c untuk subcooling hio xho 700 x4,71 U c =,87 Btu/jam.ft.F hio ho 700 4,71 (Persamaan 6.8, Kern,1965) 9. Luas permukaan untuk perpindahan panas A c U qc c xt c 4100,895 Btu / jam 114, 61ft 0,87 Btu / jam. ft. Fx 150,69 F A = 180, ,61 = 95, ft 10. Clean overall coefficient, U c :

84 UA 10,79x180,7,87 x114,61 Uc 7, Btu/jam.ft.F A 95, 11. Design overall coefficient, U D : U D Q 7794Btu / jam 0 Axt 95, ft x15,96 F 59,6 Btu/jam.ft.F 1. Faktor Pengotor, R D U c U D 7, 59,6 RD 0,00 U xu 7,x59,6 c D R D hitung R D batas, maka spesifikasi kondensor subcooler dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, larutan masuk Pada T v = 8 0 F µ= 0,4 lbm/ft.jam Da xga 0,079x1065, Untuk Re a = 477,567 0, 4 f = 0,01 ft /in (Kern, 1965) s = 0,00454 L = LA v /A = 15 x 180,7 = 9,178 95,. N + 1 = 1 x L B 9,178 N + 1 = 1x 9, D a = 5/1 =,08 ft 1 f. Ga. Da. N 1 P a (Kern, 1965) 10 5,.10. D. s e 1 0,01x1065,89944 x,08x9,178 P a x = 1 psi 10 5,.10 x0,079x0, P s yang diperbolehkan = 10 psi P s untuk subcooling dapat diabaikan, jadi tidak perlu dihitung. Pressure drop : sisi tube, air pendingin

85 1. Untuk Re t = 11911,887 f = 0,014 ft /in s = 1 f. Gt. L. n. P t (Kern, 1965) 10 5,.10. ID. s. t 0,014x 461,8099 x15x 4 P t 10 5,.10 x0,6x1x1 0,055. Dari Fig 7, Kern,1965 pada Gt = 461,8099 diperoleh P r 4n V. s g' 4x4 P r x0,1 1, 6 psi 1 P T P P t r V g ' 0,1 P T 0,055 1,6 = 0,15 psi P T yang diperbolehkan = 10 psi LC.18 Cooler (E-0) Fungsi Jenis Jumlah Dipakai : Menurunkan temperatur bahan sebelum masuk ke dalam Kolom Ekstraksi (V-0) : 1-4 Shell and Tube Exchanger : 1 unit : 11/4 in OD tube 1 BWG, panjang 0 ft, 4 pass Fluida panas : Laju alir larutan masuk = 511,1167 kg/jam = 556 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 90 0 C = F Temperatur akhir (T ) = 0 0 C = 86 0 F Fluida dingin :

86 Temperatur awal (t1) = 80C = 8,40F Temperatur akhir (t) = 600C = 1400F Panas yang dibutuhkan (Q) = J/jam = Btu/jam Larutan cairan pendingin = 791 kg/jam = 768 lbm/jam 1. t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1= 194 0F Temperatur yang lebih tinggi 0 T = 86 F Temperatur yang lebih rendah T1-T = 1080F Selisih t t1,6 54 LMTD = 18,6111 0F t,6 ln ln t1 54 T T 108 R= 1 1,8750 F t t1 57,6 Fluida Dingin t = 1400F t1 = 8,4 0F t-t1= 57,6 0F Selisih t1 = 540F t =,60F t- t1 =-50,4 0F t t1 57,6 0,51610 F T1 t1 111,6 S= R = 1,875 0F, S = F diperoleh FT = 0,95 (Kern, 1965) 0 Maka t = FT x LMTD = 0,95 x 18,6111 = 17,6806 F Tc T1 T F tc t1 t 8, , 0 F. Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi : Diameter luar tube (OD) = 11/4 in Jenis tube = 1 BWG Panjang tube (L) = 0 ft Pitch (PT) = 1,565 in square pitch a. Dari Tabel 8, hal.840, Kern, 1965, cooler untuk fluida dingin dan fluida panas aqueous solution, diperoleh UD = , faktor pengotor (Rd) = 0,001. Diambil UD = 50 Btu/jam.ft.F Luas permukaan untuk perpindahan panas

87 A Q Btu / jam 969,491 ft U D x t 50 Btu / jam. ft.fx17,68060 F Luas permukaan luar (a ) = 0,71 ft/ft (Kern, 1965) A 969,491 ft b. Jumlah tube, Nt 148,195 Lxa" 0 ft x 0,71 ft / ft c. Dari Tabel 9, hal 84, Kern,1965, nilai yang terdekat adalah 151 d. Koreksi UD A = L x Nt x a = 0 ft x 151 x 0,71 ft/ft A = 987,84 ft Q 48598Btu / jam 45,56 Btu/jam.ft.F UD 0 Ax t 987,84 ft x17,6806 F Fluida panas dengan sisi tube, steam masuk. Flow area tube, at = 0,86 in (Kern, 1965) at = Nt x at 144 x n at = 151 x 0, x 4 = 0,1916 ft 4. Kecepatan massa Gt = W at Gt = 556lbm/jam 0,1916 ft Gt = 560,5 lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada Tc = 140 0F µ = 0,19 lbm/ft.jam Dari Tabel 10, Kern,1965, untuk 1 in OD, 1 BWG diperoleh : ID = 1,0 in = 0,0858 ft Ret IDxGt 0,06517 ft x 560,5 lbm / jam. ft 0,19 lbm / ft. jam (Kern, 1965) Ret Taksir jh dari fig.4 Kern,1965 diperoleh

88 jh = 100 pada Re t = Pada T c = F c = 1,057 Btu/lbm. 0 F k = 0,955Btu/jam.ft. 0 F c. k 1/ 1,057 x0,19 0,955 1/ 1 8. hi t jhx k ID c. x k 1/ hi 0, x x1 460,841 0,06517 t 9. hio hio t t t ID x OD hio 0,78in 460,841x 474,667 1in 10. Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h io hio xt t h io 474,667x1 474,667 Btu / jam. ft. F Fluida dingin dengan sisi shell, larutan masuk. flow area shell a D xc' xb s s ft (Kern, 1965) 144xPT D s = Diameter dalam shell = 7 in B = Baffle spacing = 4 in P T = Tube Pitch = 1,565 in C = Clearance = P T OD = 1,565 in 1,5 in = 0,15 in a s 7x4x1,565 x0,15 0,15 ft 144x1,5 4. Kecepatan massa G s = W

89 a s G s = lbm/jam 0,15 ft G s = lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada t c = 111, 0 F µ= 0, lbm/ft.jam Dari Fig 8, Kern,1965, untuk 1 in dan 1,5 square pitch, diperoleh d e = 0,99 in d e = 0,085 ft DexGs 0,085x Re s 0, Re s Pada t c = 111, 0 F c = 1,01654 Btu/lbm. 0 F k = 0,947 Btu/jam.ft. 0 F c. k 1/ 1,01654 x0, , Dari fig.4 Kern,1965 diperoleh jh = 500 pada Re s = 6595,1 1/ = 0,695 h h o s o s jhx k D e c. x k 1/ 0, x x0,695 0,085 h o s 17,17 8. Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h o ho x s s h o 17,17x1 17,17 9. Clean overall coefficient, U c

90 hio xho 17,17x474,667 Uc = 50,16 Btu/jam.ft.F hio ho 17,17 474,667 (Persamaan 6.8, Kern,1965) 10. Faktor Pengotor, R D U c U D 50,16 45,56 RD 0,001 U xu 50,16x45,56 c D R D hitung R D batas, maka spesifikasi cooler dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, larutan masuk 1. Untuk Re s = f = 0, ft /in (Kern, 1965) s = 1. N + 1 = 1 x L B 0 N + 1 = 1x 60 4 D s = 1/1 = 1 f. Gs. Ds. N 1 P s (Kern, 1965) 10 5,.10. D. s. e s 0, x496646,41 x1x60 P s = 4,8 psi 10 5,.10 x0,105x1 x1 P s yang diperbolehkan = 10 psi Pressure drop : sisi tube, air pendingin 1. Untuk Re t = 1655 f = 0,0015 ft /in s = 1 f. Gt. L. n. P t (Kern, 1965) 10 5,.10. ID. s. t 0,00015x560,54 x0x4 P t 10 5,.10 x1x1 x1 0,017. Dari Fig 7, Kern,1965 pada

91 Gt = 41111,45 diperoleh Pr 4n V. s g ' Pr 4 x4 x0,06 0,96 psi 1 V 0,06 g ' PT Pt Pr PT 0,017 0,96 = 1 psi PT yang diperbolehkan = 10 psi LC.19 Tangki Penampung sesudah Cooler Fungsi : Untuk menampung kondensat keluaran kondensor sub cooler Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA 85 Grade. C Jumlah : 1 unit Kebutuhan perancangan :1 jam Kondisi Operasi A. : - Temperatur (T) = 0 0C - Tekanan ( P) = 18,000 Psi Volume Tangki Laju Alir Massa = 511,1167 kg/jam Total massa bahan dalam tangki = 511,1167 kg/jam 1 jam = 511,1167 kg Densitas Bahan dalam tangki = 1.098,158 kg/m Total volume bahan dalam tangki = 511,1167 kg =,867 m 1.098,158 kg/m Faktor kelonggaran = 0 % Volume tangki, VT = (1 + 0,) x,867 m (Perry dan Green, 1999) = 1, x,867 m =,7440 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = : 1 Volume silinder (Vs) = Dt Hs (Hs : Dt = : ) 4

92 Vs = 8 Dt Tinggi head (H h ) = 1 / 6 D (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (V h ) ellipsoidal = /4 D H h = /4 D ( 1 / 6 D) = /4 D V t = V s + V h (Brownell dan Young, 1959) V t = (/8 D ) + (/4 D ) V t = 10/4 D 4 Vt 4,7440 Diameter tangki (D) 1,800 m = 50,950 in Tinggi silinder (H s ) = / D = / 1,800 m = 1,901 m = 75,595 in Tinggi tutup ellipsoidal (H h ) = 1 / 6 D = 1 / 6 1,800 m = 0,1 m = 8,99 in Tinggi Tangki (H T ) = H s + H h =,14m = 8,9916 in B. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 10/4 D = 10/4 (1,800 m) =,7440 m Tinggi tangki = 1,901 m volume bahan dalam tangki tinggi tangki Tinggi bahan dalam tangki = volume tangki,8671,901 =,7440 = 1,7778 m = 69,990 in Tekanan hidrostatis Tekanan operasi = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki = 1.098,158 9,8 1,7778 = 19.1,8068 Pa =,7750 psia = 101,5 kpa = 14,696 psia Faktor keamanan untuk tekanan = 5 % P desain = (1 + 0,) (, ,696) = 18,405 psia C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber,1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8

93 - Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun P R (C A ) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,6P dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/ S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 18,405 50,950/ d 0, ,80 0,6 18,405 0,0877 in Dipilih tebal silinder standar = 1/8 in Tebal silinder (d) D. Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun - Allowable working stress (S) : lb/in - Efisiensi sambungan (E) (Chuse dan Eber, 1954) (Brownell dan Young, 1959) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan :10 tahun - Tebal head (dh) dimana : dh P Di S E P Di (C A ) SE 0,P (Peters dan Timmerhaus, 004) = = = = = tebal dinding head (tutup tangki) (in) tekanan desain (psi) diameter tangki (in) stress yang diizinkan efisiensi pengelasan 18,405 50,950 dh 0, ,8 0, 18,405 0,0877 in Dipilih tebal head standar = 1/8 in LC.0 Pompa ekstraksi (P 01) Fungsi : Memompa bahan menuju kolom ekstraksi (V-0)

94 Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan = 0C = 0,1500 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) =.511,1167 kg/jam = 1,578 lb m /s Densitas () = 988,5474 kg/m = 61,719 lb m /ft Viskositas () = 4,704 cp = 0,009 lb m /fts Laju alir volume, Q = 1,578 lbm/s 61,719 lbm/ft = 0,049 ft /s Desain pompa: Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,049 ft /s ) 0,45 (61,719 lbm/ft ) 0,1 = 1,655 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,800 in = 0,1150 ft = 0,051 m Diameter Luar (OD) : 1,6600 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,049 ft /s 0,0104 ft =,961 ft/s v D Bilangan Reynold : N Re = = (61,719)(,961)( 0,1150) 0,009 = 5.95,6000 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, (Geankoplis,1997)

95 0,000046m Pada N Re = 5.95,6000 /D = 0,051m = 0,001 maka harga f = 0,0045 Friction loss : (Geankoplis,1997) A v 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A 1. g c,961 = 0,5(1 0) x = 0,0446 ft.lbf/lbm (1)(,174) v elbow 90 = h f = n.k f.. g c,961 = (0,75) x = 0,007 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.k f.. g c,961 = (,0) x = 0,569 ft.lbf/lbm (,174) L. v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D.. g c 50 x,961 = 4(0,0045) x (0,1150)()(,174) = 0,698 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c,961 = (1 0) x (1)(,174) = 0,089 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 1,897 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v (Geankoplis,1997) P 1 = P Z = 75 ft,174 ft/s W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (75 ft) ,897 ft.lbf/lbm Ws = -76, 897 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 76, 897 = 0,75 x Wp

96 Wp = 101,859 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 511,1167 = lbm/s x 101,859 ft.lbf/lbm x (0,4559)(600) = 0,848 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = /8 hp. 1 hp 550 ft.lbf/lbm LC.1 Ekstraktor (V-0) Fungsi : Tempat terjadi reaksi ekstraksi Jenis : Batch stirred tank Bentuk : Silinder vertikal, tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-16 Grade C Jumlah : 1 unit Temperatur operasi = 0 0 C Tekanan operasi = 1 atm Laju alir umpan masuk = 10714,6 kg/jam campuran = 97,09 kg/m = 58,57 lb m /ft Volume campuran = 11,4846 m Menghitung volume, V : Faktor kelonggaran = 5 % Volume reaktor = volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1,05 = 11,48 m /jam x 1,05 = 1 m Untuk pengadukan D H t c 1 (McCabe, 1999) D t = H c D t = H cs + H e ; di mana H cs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = D t Rasio axis ellipsoidal head = : 1 Tinggi tutup = H e = D t (Brownell, 1959) 4

97 Maka, D t = H cs + He D t = H cs + H cs = D 4 t D t 4 Volume tutup bawah reaktor = Volume cairan dalam shell = Volume cairan dalam tangki = 1 m = π 4 π 4 π D t 4 D t. H cs = D t. D t = 11 πd t 48 4 πd t 16 πd 16 D t = 1,6 m t π D 4 Maka tinggi cairan dalam reaktor, H c = 9,47 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan D t : h t = : 4 H t = 4 D Tinggi tutup, H e = t = 4 (1,6 m) = 16,85 m D t 1, 6 = =,159 m 4 4 Tinggi shell, H s = H t H e = 16,85 ( x,159) = 10,5 m Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa Tekanan hidrostatik, P hid = x g x h t = 97,097 kg/m x 9,8 m/det x 9,47 m = 87049,6854 Pa = 87,049 kpa Tekanan operasi, P operasi = 101,5 kpa + 87,049 kpa = 188,75 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (188,75 kpa) = 197,79 kpa (Brownell, 1959) Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959)

98 Allowable stress = 1109,884 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 0,6P (197,79 kpa) (1, m) (1109,884 kpa)(0,8) 0,6 (197,79kPa) 0,079 m 1,099 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,099 in + 1/8 in = 1,4 in Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk Jumlah baffle : Propeller blades : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe,1999), diperoleh : Da/Dt = 1/ E/Da = 1 L/Da = ¼ W/Da = 1/5 ; Da = 1/ x 1,6 m = 4,1 m = 1,78 ft ; E = 4,17 m = 1,78 ft ; L = ¼ x 1,6 m = 1,05 m =,45 ft ; W = 1 / 5 x 1,6 m = 0,845 m =,764 ft J/Dt = 1/1 ; J = 1 / 1 x 1,6 = 0,51 m = 1,151 ft Kecepatan Pengadukan, N = putaran/detik Da = 4,077 m = 1,78 ft g c =,17 lbm.ft/lbf.det Bilangan Reynold, Da N.ρ (1,78 ft) (1put/det)( 58,57 lb/ft ) N Re = 484, 445 µ 0,009 lb/ft. sec Karena N Re >10.000, maka daya tidak bergantung pada bilangan Reynolds. Dari Tabel 9.. (McCabe, 1994), untuk pengaduk jenis impeller, diperoleh k T = 0,. k N Da P gc 0, x ( s -1 ) x (1,78 ft) 5 x 0,009 lb m /ft = = 6 ft.lb f /s = 0,01 hp,147 lb m.ft/lb f.s Daya motor (P m ) = P = 0,01 = 0,01 hp Dipakai motor dengan 0,8 daya 0,01 0,8 hp 5 T (McCabe, 1994)

99 LC. Heater II Fungsi : Menaikkan temperatur bahan sebelum masuk kedalam Kolom Destilasi Jenis : 1-4 shell dan tube exchanger Dipakai : 1 ¼ in OD tube 1 BWG, panjang 1 ft, 4 pass Fluida panas : Laju alir steam masuk = 44 kg/jam = 58,888 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 000C = 90F Temperatur akhir (T) = 000C = 90F Fluida dingin : Temperatur awal (t1) = 00C = 860F Temperatur akhir (t) = 114,70C = 8,5180F Panas yang diserap (Q) = J/jam = Btu/jam Larutan alir cairan masuk = 8478,179 kg/jam = lbm/jam 1. t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1= 9 0F Temperatur yang lebih tinggi T = 90F Temperatur yang lebih tinggi T1-T = 00F Selisih t t ,48 LMTD = 1,04 0F t 06 ln ln t1 15,48 T1 T 0 R= 00 F t t1 15,518 S= Fluida Dingin t = 8,5180F t1 = 860F t-t1= 15,518 0F Selisih t1 = 15,480F t = 06 0F t- t1 = 15,518 0F t t1 15,518 0,5 0 F T1 t1 06 R = 0 0F, Maka t = LMTD = 1,040F T1 T F t1 t 86 8,518 tc 16,5880 F Tc

100 . Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi : Diameter luar tube (OD) = 1 ¼ in Jenis tube = 1 BWG Panjang tube (L) = 1 ft Pitch (PT) = 1 9/16 in square pitch c. Dari Tabel 8, hal.840, Kern, 1965, heater untuk fluida dingin dan fluida panas aqueous solution, diperoleh UD = , faktor pengotor (Rd) = 0,00. Diambil UD = 00 Btu/jam.ft.F Luas permukaan untuk perpindahan panas A Btu / jam Q 10,16 ft 0 U D x t 00 Btu / jam. ft.fx 1,04 F Luas permukaan luar (a ) = 0,71 ft/ft (Kern, 1965) A 10,16 ft Lxa" 1 ft x 0,71 ft / ft d. Dari Tabel 9, hal 84, Kern,1965, nilai yang terdekat adalah 10 Jumlah tube, Nt e. Koreksi UD A = L x Nt x a = 1 ft x 10 x 0,71 ft/ft A = 9,5 ft Q 44911Btu / jam UD 5 Btu/jam.ft.F Ax t 9,5 ft x1,040 F Fluida panas dengan sisi tube, steam masuk. Flow area tube, at = 0,86 in (Kern, 1965) at = Nt x at 144 x n at = 10 x 0, x 4 = 0,0145 ft 4. Kecepatan massa Gt = W at

101 G t = 58,888lbm/jam 0,0145 ft G t = 719,09 lbm/jam.ft 5. Bilangan Reynold Pada T c = 9 0 F µ = 0,146 lbm/ft.jam Dari Tabel 10, Kern,1965, untuk 1 ¼ in OD, 1 BWG diperoleh : ID = 1,0 in = 0,0858 ft Re t IDxG t 0,0858 ft x 719,09 lbm/ft.jamlbm/ 0,146lbm / ft. jam jam. ft (Kern, 1965) Re t 1010,1 6. Dari fig.4 Kern,1965 diperoleh jh = 40 pada Re t = 1010,1 7. Pada T c = 9 0 F c = 0,45 Btu/lbm. 0 F k = 0,668 Btu/jam.ft. 0 F c. k 1 / 0,45x0,146 0,668 1 / 0, h i t jhx k ID c. x k 1/ hi 0,668 40x x0, ,455 0,0858 t 9. hio hio t hio t t ID x OD 1,0 in 14,455x 10,551 1,5 in 10. Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h io hio xt t h io 10,551x1 10,551 Btu / jam. ft. F

102 Fluida dingin dengan sisi shell, larutan masuk. flow area shell a D xc' xb s s ft (Kern, 1965) 144xPT D s = Diameter dalam shell = 10 in B = Baffle spacing P T = Tube Pitch C = Clearance a s = 4 in 10x0,15x4 0,05556 ft 144x1, Kecepatan massa G s = W a s G s = lbm/jam 0,05556 ft G s = 6441,1 lbm/jam.ft = 1,565 in = P T OD = 1,565 in 1,5 in = 0,15 in 5. Bilangan Reynold Pada t c = 16,59 0 F µ= 0,968 lbm/ft.jam Dari Fig 8, Kern,1965, untuk 1 ¼ in OD dan 1,565 square pitch, diperoleh d e = 1, in d e = 0,105 ft De xgs 0,105x6441,1 Re s 0, 968 Re s 565, 6. Pada t c = 16,59 0 F c = 0,55 Btu/lbm. 0 F k = 0,8 Btu/jam.ft. 0 F c. k 1/ 0,55x0,968 0,8 1/ = 1,119

103 7. Dari fig.4 Kern,1965 diperoleh jh = 80 pada Re s = 565, ho s s jhx k D e c. x k 1/ h 0,8 o 80x x1,119 0,105 h o s 1, Karena viskositas rendah, maka diambil φ = 1 (Kern, 1965) h o ho x s s h o 1,869 x1 1, Clean overall coefficient, U c hioxho 10,551x1,869 Uc = 78,46 Btu/jam.ft.F hio ho 10,551 1,869 (Persamaan 6.8, Kern,1965) 10. Faktor Pengotor, R D U c U D 78,46 5 RD 0,00655 UcxU D 78,46x5 R D hitung R D batas, maka spesifikasi heater dapat diterima. Pressure drop : sisi shell, larutan masuk 1. Untuk Re s = 565, f = 0,0001 ft /in (Kern, 1965) s = 1. N + 1 = 1 x L B 1 N + 1 = 1x 6 4 D s = 10/1 = 0,8 f. Gs. Ds. N 1 P s (Kern, 1965) 10 5,.10. D. s. e s

104 0,0001x6441,1 x0,8x6 P s = 7,6 psi 10 5,.10 x0,105x1 x1 P s yang diperbolehkan = 10 psi Pressure drop : sisi tube, air pendingin 1. Untuk Re t = 1010,1 f = 0,0015 ft /in s = 1 f. Gt. L. n. P t (Kern, 1965) 10 5,.10. ID. s. t 0,0015x719,09 x1x4 P t 10 5,.10 x0,0858x1x1. Dari Fig 7, Kern,1965 pada 0,0 Gt = 719,09 diperoleh P r 4n V. s g' 4x4 P r x0,15, 4 psi 1 P T P P t r V g ' 0,15 P T 0,0,4 =,4 psi P T yang diperbolehkan = 10 psi LC. Kolom Destilasi (T-01) Fungsi : Memisahkan campuran furfural dengan toluena Jenis : Sieve Tray Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 grade C Jumlah : 1 unit Data: Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diperoleh: X LW = 0,98 X LF = 0,97

105 X HW = 0,0 D = 14,9560 kmol/jam X HD = 0,0 W = 7,0478 kmol/jam X LD = 0,98 LD = 4,9546 X HF = 0,0 LW =,6045 4,9546,6045 4, 6 L, av LD. LW (Geankoplis,1997) N m log[( X LD D / X HD D)( X HWW / X LWW )] (Geankoplis,1997) log( ) L,av log[0,98/ 0,0)(0,0 / 0,98)] log(4,6) = 5,4006 Dari Fig 11.7-, Geankoplis, hal:749 diperoleh N = N m 0,54 5,4006 0,54 = 10,001 N m = 0,54 maka: N Efisiensi kolom destilasi dapat dinyatakan dengan persamaan E o a EXP 1 a E o EXP 0,7450 0,9850 o 0,607 4,6 0,001 ( Doherty dan Malone, 001) Keterangan: E 0 = efisiensi kolom destilasi = volatilitas key komponen umpan a = 0,4 µ 0 = 0,001 cp µ = viskositas campuran liquid pada umpan (cp) Maka jumlah piring yang sebenarnya = 10,001/0,9850 = 10,151 piring Penentuan lokasi umpan masuk 11 piring log N e X HF W X LW 0,06 log (Geankoplis,1997) N s X LF D X HD

106 N log N N N e s e s 0,0 7,0478 0,98 0,06log 0,97 14,9560 0,0 0,5456 N e = 0,5456 N s N = N e + N s 11 = 0,5456 N s + N s N s = 7, N e = 11 8 = Jadi, umpan masuk pada piring ke dari atas. Rancangan kolom Direncanakan : Tray spacing (t) = 0,4 m Hole diameter (d o ) = 4,5 mm (Treybal,1984) Space between hole center (p ) = 1 mm (Treybal,1984) Weir height (h w ) Pitch = 5 cm = triangular ¾ in Data : Suhu dan tekanan pada kolom distilasi T-01 adalah 86,45 K dan 1 atm Tabel LC.7 Komposisi bahan pada alur Vd destilasi (T-01) Komponen Vd (kmol/jam) %mol Mr %mol x Mr Toluena 141,0769 0, ,16 Furfural,8791 0,0 96 1,9 Total 14,9560 BM avg 9,08 Laju alir massa gas (G`) = 14,9560/600 = 0,04 kmol/s P BM (1atm) (9,08 kg/kmol) v = av =,9057 kg/m RT (0,08 m atm/kmol K)(86,45K) 86,45 Laju alir volumetrik gas (Q) = 0,04x,4x = 1,685 m /s 7,15

107 Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi (T-01) Komponen Lb(kg/jam) kmol %massa BJ(kg/m) %massa x BJ Toluena 46,1679 4,7410 0, , ,05 Furfural.01,4551,068 0, , ,7481 Total.77,60 7, ,054 Laju alir massa cairan (L`) =.77,60/ 600 = 6,160 kg/s Laju alir volumetrik cairan (q) = 6, ,054 = 0,0055 m /s Surface tension () = 0,04 N/m (Lyman, 198) A A A A o a o a d o 0,907 p' 0,0045 0,907 = 0,175 0,010 q ρ Q' ρ L V 1/ 0, ,054 1,0994,9057 1/ = 0,0860 α = 0,0744t + 0,0117 = 0,0744(0,4) + 0,0117 = 0,0415 β = 0,004t + 0,015 = 0,004(0,4) + 0,015 = 0,07 C F = αlog 1 (q/q)(ρ β σ 0,5 L / ρ V ) 0,0 0, = 1 0,04 0,0415log 0,07 0,0860 0,0 = 0,080 0, V F = ρ L ρ V C F ρ V 0,5 1154,054,9057 = 0,080,9057 = 1,618 m/s 0,5 Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984) 1,685 A n = = 0,9717 m 0,8 1,618

108 Untuk W = 0,7T dari tabel 6.1 Treybal, diketahui bahwa luas downspout sebesar 8,8%. 0,9717 A t = 1, ,088 m Column Diameter (T) = [4(1,0655)/π] 0,5 = 1,1650 m Weir length (W) = 0,7(1,1650) = 0,8155 m Downsput area (A d ) = 0,088(1,0655) = 0,098 m Active area (A a ) = A t A d = 1,0655 (0,098) = 0,8780 m Weir crest (h 1 ) Misalkan h 1 = 0,05 m h 1 /T = 0,05/1,1650 = 0,015 W W eff W W eff W eff W T W T W 1 1,486 1,486 0,94 0,5 h1 T T W 1 0,5 0,015 1,486 h 1 0,666 q W / Weff W / / 0,0055 h1 0, ,8155 h 1 0,05m / 0, perhitungan diulangi dengan memakai nilai h 1 = 0,05 m hingga nilai h 1 konstan pada nilai 0,07 m. Perhitungan Pressure Drop Dry pressure drop A o = 0,175 x 0,8780 = 0,110 m Q 1,685 u o = 11, 81 A 0,110 o

109 h d u 51,0 C o o ρ ρ v L 11,81 51,0 0,66 h d h d, ,054 7,89 mm 0,078 m Hydraulic head V a Q 1,685 = 1,4449 m/s A 0,8780 a T W 1,1650 0,8155 z = 0,990 m h h L L 0,0061 0,75 h w 0,8 h w V ρ a 0,5 V q 1,5 z 0,0061 0,75(0,05) 0,8 (0,05)(1,4449)(,9057) h L 0,0198 m 0,5 0,0055 1,5 0,990 Residual pressure drop h R 6 σ g ρ L d o c g 6 ( 0,04) (1) h R = 0,0047 m 1154,054(0,0045)(9,8) Total gas pressure drop h G = h d + h L + h R h G = 0, , ,0047 h G = 0,064 m Pressure loss at liquid entrance A da = 0,05 W = 0,05(0,8155) = 0,004 m

110 h 0,0047 = 0,0110 m g 0,004 Backup in downspout h = h G + h h = 0, ,0110 h = 0,074 m Karena nilai h w + h 1 + h lebih kecil dari t/, maka spesifikasi ini dapat diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding. Check on flooding h w + h 1 + h = 0,05+0,07+0,074 h w + h 1 + h = 0,1461 m t/ = 0,4/ = 0, m Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom = 11 x 0,4 m = 4,4 m 1 4 Tinggi tutup = 1,1650 = 0,91 m Tinggi total = 4,4 + (0,91) = 4,985 m Tekanan operasi = 1 atm = 101,50 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959) Allowable stress = psia = 87.17,955 kpa (Brownell,1959) Tekanan uap pada bagian dalam kolom destilasi: Basis perhitungan = 1 jam operasi Laju volumetrik gas = 1,685 m /s Densitas gas (ρ v ) =,9057 kg/m Massa gas pada kolom destilasi = 1,685 m /s,9057kg / m 600s

111 P F A m g A 1.69,687 kg9,8m/s 0,8780m ,78 N/m = 1.69,687 kg 148,1197 kpa Maka P design = (1 + 0,05) x (101,5 kpa + 148, 119 kpa) = 61,9170 kpa Tebal shell tangki: t PD SE -1,P (61,9170)(1,1650) t = 0,00 m = 0,086 in (87.17,995)(0,8)-1,(61,9170) Faktor korosi = 0,15 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,086 in + 0,15 in = 0,11 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959) LC.4 Pompa reboiler destilasi (P-05) Fungsi : Memompa keluaran dari kolom destilasi menuju reboiler Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan = 8C = 11,1500 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) =.77,60 kg/jam = 1,945 lb m /s Densitas () = 1154,054 kg/m = 7,0450 lb m /ft Viskositas () = 1,4676 cp = 0,0010 lb m /fts Laju alir volume, Q = 1,945 lbm/s 7,0450 lbm/ft = 0,19 ft /s Desain pompa: Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991)

112 =,9 (0,19 ft /s ) 0,45 (7,0450 lbm/ft ) 0,1 =,459 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,5480 in = 0,957 ft = 0,0901 m Diameter Luar (OD) : 4,0000 in = 0, ft Inside sectional area : 0,0687 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,19 = ft,81 /s ft/s 0,0687 ft Bilangan Reynold : N Re = v D (7,0450)(,81)( 0,957) = 0,0010 = ,000 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, (Geankoplis,1997) 0,000046m Pada N Re = ,000 dan /D = = 0,0005 0,0901m maka harga f = 0,0050 (Geankoplis,1997) Friction loss : A v 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A 1. g c,81 = 0,5(1 0) x = 0,0615 ft.lbf/lbm (1)(,174) v elbow 90 = h f = n.k f.. g c,81 = (0,75) x = 0,1845 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.k f.. g c,81 = (1,0) x = 0,460 ft.lbf/lbm (,174) Pipa lurus 50 ft = F f = 4f L v D... g c

113 = 4(0,0050) x 50 x,81 = 0,4160 ft.lbf/lbm (0,957)()(,174) A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c,81 = (1 0) x (1)(,174) = 0,10 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 1,010 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = P Z = 50 ft,174 ft/s W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (50 ft) ,010 ft.lbf/lbm Ws = -51,010 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 50,010 = 0,75 x Wp Wp = 68,041 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp.77,60 = (0,4559)(600) lbm/s x 68,041 ft.lbf/lbm x = 1,76 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = hp. 1 hp 550 ft.lbf/lbm LC.5 Kondensor (E-0) Fungsi Jenis Dipakai Jumlah : Mengubah fasa uap bahan menjadi fasa cair : Double Pipe Heat Exchanger : Pipa 1 ½ 1 / 4 in IPS, 1 ft hairpin. : 1 unit

114 Fluida panas Laju alir umpan masuk = 155,4716 kg/jam = 915,1 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 114,7 0C = 8,5180F Temperatur akhir (T) = 11, 0C = 5,94 0F Fluida dingin Laju alir air pendingin = 957,469 kg/jam = 110 lb m/jam Temperatur awal (t1) = 8 0C = 8,4 0F Temperatur akhir (t) = 60 0C = 140 0F Panas yang diserap (Q) = ,1 J/jam = 1196 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 8,518 0F T = 5,94 0F Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah T1 T =,5776 0F LMTD () Selisih Fluida dingin t = 140 0F t1 = 8,4 0F t t1 = 57,6 0F Selisih t1 = 98,5176 0F t = 15,54 0F t t1 = 55,0 0F Δt Δt1 55,0 14 0F Δt 15,54 ln ln 98,5176 Δt1 Tc dan tc Tc T1 T 8,518 5,94 7, 0F tc t1 t 8, , 0F Fluida dingin : anulus, air pendingin. () Flow area tube D 1,9 0,158 ft 1 (Tabel 11, Kern) 1,66 D 0,18 ft 1 1 a a (D D ) (0,158 0,18 ) 1 0,00465 ft 4 4

115 (D D ) (0,158 0,18 ) 1 Equivalen diam = Da = 0,048 D 0,18 1 (4) Kecepatan massa W aa Ga 110 lb m/jam 0,048 ft = (5) = 45097,9454 lbm/jam.ft Pada tc = 111, 0F, = 1,69 lbm/ft. jam Re a D G a a µ 0,048 = x 45097,9454 1,69 (6) (Gbr.14, Kern) = 1147,057 JH = 50 (Gbr.4, Kern) (7) 0 0 Pada tc = 111, F, c = 0,57 Btu/lbm. F 0 k = 0, Btu/(jam)(ft )( F/ft) (Gbr., Kern) (Tabel 4, Kern) 1 1 c 0,57 1,69 1,69 0, k (8) k h0 = J H De = 50 0,14 1 c k w (Pers. (6.15b), Kern) 0, 1,69 1 0,048 = 94,044 Btu/(jam)(ft)(0F) Fluida panas : inner pipe, campuran light organics 1,8 ( ) D= ap (4 ) 1 0,115 ft D 0,0105 ft 4 Kecepatan massa

116 w Gp (Pers. (7.), Kern) a p 915,1 lb m /jam = = ,56 lb m /jam.ft 0,0105 ft (5) Pada T c = 7, 0 F, = 0,508 lb m /ft jam (Gbr. 15, Kern) DG p Re p µ 0,115 x ,56 = 0,508 = 611,959 (6) Dari Gbr. 4, Kern, diperoleh J H = 500 (Gbr. 4, Kern) (7) (8) h i = Pada T c = 7, 0 F, c = 0,45 Btu/(lb m )(F) k = 0,4 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c 0,45 0,508 0,876 k 0,4 J H k D 1 c k w 0,14 0,4 h i = 500 0,876 1= 187,7459 0,115 ID 1,8 (9) h i0 = h i 187, , 545Btu/(jam)(ft )( 0 F) OD 1,66 (Pers.6.5, Kern) (Pers. (6.15a), Kern) (10) Clean Overall coefficient, U C U C h h io o 95,545 94,044 h h o 95,545 94,044 io 78,8 Btu/(jam)(ft )( F) (11) U D R d ketentuan = 0,00 1 U D 1 U C R D 1 0,00 78,8 U D = 151,85 Btu/(jam)(ft )( 0 F)

117 (1) Luas permukaan yang diperlukan Q = U D A t Q 1196 A = U = = 6,448 ft D x Δt 151,85 x 14 6,448 Panjang yang diperlukan = = 15 lin ft 0,45 Berarti diperlukan pipa hairpin 1 ft yang disusun seri. (1) Luas sebenarnya = 4 0,45 = 10,44 ft, maka Q 1196 U D = = = 9,77 Btu/jam.ft. o F A x Δt 10,44 x 14 R D = U C U D = 78,8 9,77 = 0,007 jam.ft. o F/Btu U C x U D 78,8 x 9,77 Pressure drop Fluida dingin : Anulus, air pendingin. (1) D e = (D D 1 ) = (0,158 0,18) ft = 0,0 ft 0,0 x 45097,9454 Re a = 1,69 = 549,4444 0,64 f = 0,005 + Re (Pers. (.47b), Kern) a 0,4 0,64 = 0, ,4444 0,4 = 0,01067 s = 1, ρ = 1 6,5 = 6,5 4.f.G a.l 4 x 0,01067 x 45097,9454 x 4 () ΔF a =.g.ρ.d = =, ft e x 4, x 6,5 x 0,0 G a 45097,9454 () V = = =,017 fps 600ρ 600 x 6,5 V,017 F i = x g = x, = 0,189 (ΔF a + F i ) x ρ (, + 0,189) x 6,5 ΔP a = = = 1,5 psi P a yang diperbolehkan = 10 psi Fluida panas : inner pipe, campuran light organics. (1) Untuk Re p = 611,959 f = 0, ,64 = 0, ,959,4

118 s = 0,8, ρ = 0,8 6,5 = 51,5 4.f.Gp.L 4 x 0,0045 x ,56 x 4 ΔFp = = = 0,00151 ft.g.ρ.d x 4, x 51,5 x 0,115 0,0151 x 51,5 ΔPp = = 0,00054 psi 144 Pp yang diperbolehkan = psi ( ) ( ) LC.6 Tangki Penampung destilat sesudah kondensor Fungsi : Untuk menampung kondensat keluaran kondensor detilasi Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA 85 Grade. C Jumlah : 1 unit Kebutuhan perancangan : 1 jam Kondisi Operasi A. : - Temperatur (T) = 0 0C - Tekanan ( P) = 1 atm Volume Tangki Laju Alir Massa = 1.55,4716 kg/jam Total massa bahan dalam tangki = 1.55,4716 kg/jam 1 jam = 1.55,4716 kg Densitas Bahan dalam tangki = 854,761 kg/m Total volume bahan dalam tangki = 1.55,4716 kg = 15,5078 m 854,761kg/m Faktor kelonggaran = 0 % Volume tangki, VT = (1 + 0,) x 15,5078 m (Perry dan Green, 1999) = 1, x 15,5078 m = 18,609 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = : 1 Volume silinder (Vs) = Dt Hs (Hs : Dt = : ) 4 Vs = Dt 8 Tinggi head (Hh) = 1/6 D (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 D Hh = /4 D(1/6 D)

119 = /4 D V t = V s + V h (Brownell dan Young, 1959) V t = (/8 D ) + (/4 D ) V t = 10/4 D 4 Vt 418,609 Diameter tangki (D),49 m = 95,899 in Tinggi silinder (H s ) = / D = /,49 m =,644 m = 14,0849 in Tinggi tutup ellipsoidal (H h ) = 1 / 6 D = 1 / 6,49 m = 0,408 m = 15,898 in Tinggi Tangki (H T ) = H s + H h = 4,08 m = 158,98 in B. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 10/4 D = 10/4 (,49 m) = 18,609 m Tinggi tangki =,644 m volume bahan dalam tangki tinggi tangki Tinggi bahan dalam tangki = volume tangki 15,5078,644 = 18,609 =,65 m = 1,4860 in Tekanan hidrostatis Tekanan operasi = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki = 854,761 9,8,65 = 8.188,810 Pa = 4,0884 psia = 101,5 kpa = 14,696 psia Faktor keamanan untuk tekanan = 5 % P desain = (1 + 0,) (4, ,696) = 19,7196 psia C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber,1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun P R Tebal silinder (d) (C A) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,6P dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)

120 P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/ S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 19, ,899 / d ,80 0,6 19,7196 0,150 in Dipilih tebal silinder standar = 1/4 in 0,00410 D. Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber, 1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan :10 tahun P Di - Tebal head (dh) (C A) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,P dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 19, ,899 dh 0, ,8 0, 19,7196 0,150 in Dipilih tebal head standar = 1/4 in LC.7 Pompa refluks destilasi (P-0) Fungsi : Memompa keluaran dari kondensor destilasi kembal ke kolom destilasi (T-01) Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan = 8C = 11,1500 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) = 4879,641 kg/jam =,9881 lb m /s

121 Densitas () = 856,469 kg/m = 5,467 lb m /ft Viskositas () = 0,6015 cp = 0,0004 lb m /fts Laju alir volume, Q =,9881 lbm/s 5,467 lbm/ft = 0,0559 ft /s Desain pompa: Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0559 ft /s ) 0,45 (5,467 lbm/ft ) 0,1 = 1,7865 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,0670 in = 0,17 ft = 0,055 m Diameter Luar (OD) :,750 in = 0,1979 ft Inside sectional area : 0,0 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0559 ft /s =,985 ft/s 0,0007 ft v D Bilangan Reynold : N Re = (5,467)(,985)( 0,17) = 0,0004 = ,0000 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, (Geankoplis,1997) 0,000046m Pada N Re = ,0000 dan /D = = 0,0009 0,055 m maka harga f = 0,0050 (Geankoplis,1997) Friction loss : A v 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A 1. g c,985 = 0,5(1 0) x = 0,0447 ft.lbf/lbm (1)(,174) v 1 elbow 90 = h f = n.k f.. g c,985 = 1(0,75) x = 0,0671 ft.lbf/lbm (,174)

122 v check valve = h f = n.k f.. g c,985 = (,0) x = 0,576 ft.lbf/lbm (,174) L. v Pipa lurus 40 ft = F f = 4f D.. g c 40 x,985 = 4(0,0050) x (0,17)()(,174) = 0,415 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c,985 = (1 0) x (1)(,174) = 0,0894 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 0,9740 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v P 1 = P Z = 50 ft,174 ft/s W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (50 ft) ,9740 ft.lbf/lbm Ws = -50,9740 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 50,9740 = 0,75 x Wp Wp = 67,965 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) Daya pompa : P = m x Wp 4879,641 = lbm/s x 67,965 ft.lbf/lbm x (0,4559)(600) = 0,69 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/ hp. 1 hp 550 ft.lbf/lbm LC.8 Pompa destilat destilasi (P-04) Fungsi : Memompa keluaran dari penampung destilat Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit

123 Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan = 8C = 11,1500 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) = 8.76,075 kg/jam = 5,196 lb m /s Densitas () = 856,469 kg/m = 5,467 lb m /ft Viskositas () = 0,6015 cp = 0,0004 lb m /fts Laju alir volume, Q = 5,196 lbm/s 5,467 lbm/ft = 0,0959 ft /s Desain pompa: Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0959 ft /s ) 0,45 (5,467 lbm/ft ) 0,1 =,78 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft = 0,067 m Diameter Luar (OD) :,8750 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0959 ft= /s,8880 ft/s 0,0 ft v D Bilangan Reynold : N Re = (5,467)(,8880)( 0,058) = 0,0004 = ,0000 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, (Geankoplis,1997) 0,000046m Pada N Re = ,0000 dan /D = = 0,0007 0,067 m maka harga f = 0,0050 (Geankoplis,1997) Friction loss :

124 A v 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A 1. g c,8880 = 0,5(1 0) x = 0,0648 ft.lbf/lbm (1)(,174) v 1 elbow 90 = h f = n.k f.. g c,8880 = 1(0,75) x = 0,097 ft.lbf/lbm (,174) v check valve = h f = n.k f.. g c,8880 = (,0) x = 0,59 ft.lbf/lbm (,174) L. v Pipa lurus 100 ft = F f = 4f D.. g c 100 x,8880 = 4(0,0050) x (0,058)()(,174) = 1,599 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c,8880 = (1 0) x (1)(,174) = 0,196 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 1,8108 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = P Z = 50 ft,174 ft/s W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (50 ft) ,8108 ft.lbf/lbm Ws = -51,8108 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 51,8108 = 0,75 x Wp Wp = 69,0810 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 876,075 (0,4559)(600) 1 hp 550 ft.lbf/lbm

125 lbm/s x 69,0810 ft.lbf/lbm x = = 0,644 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = /4 hp. LC.9 Reboiler (E-0) Fungsi : Menaikkan temperatur campuran toluena dan furfural Jenis : DoublePipe Heat Exchanger Dipakai : Pipa 1 ½ in IPS, 15 ft hairpin. Fluida panas Laju alir steam masuk = 4,57 kg/jam = 10 lbm/jam Temperatur awal (T1) = 00 C = 9 F Temperatur akhir (T) = 00 C = 1 F Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 78 kg/jam = 5011,7 lb m/jam Temperatur awal (t1) = 114,7 C = 8,518 F Temperatur akhir (t) = 160,6 C = 1,08 F Panas yang diserap (Q) = J/jam = 898,4 Btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 9 F T = 9 F T1 T = 0 F LMTD () Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah Selisih Fluida dingin t = 1,08 F t1 = 8,518 F t t1 = 8,56 F Selisih t1 = 70,9 F t = 15,48 F t t = 8,56 F Δt Δt1 8,56 106,94 F Δt 15,48 ln ln 70,9 Δt1 Tc dan tc T T 9 9 Tc 1 9 F

126 tc t 1 t 1,08 8,518 79,79 F Fluida panas : anulus, steam (6) Flow area tube D D 1 a a,8 0,198 ft (Tabel 11, Kern) 1 1,9 0,158 ft 1 (D D 4 ) 1 (0,198 0,158 4 ) 0,011 ft (D D ) (0,198 0,158 ) Diameter ekivalen = D a = 1 0, 09 D 0,18 1 (7) Kecepatan massa Ga W a a 10 lb m /jam = 0,09 ft = 899,60 lb m /jam.ft (8) Pada T c = 9F, = 0,146 lb m /ft. jam (Gbr.15, Kern) Re a D a G a µ 0,09 x 899,60 = 0,146 = 57,669 (6) J H =,1 (Gbr.4, Kern) (7) Pada T c = 9F, c = 0,45 Btu/lb m. 0 F (Gbr., Kern) (8) h 0 = k = 0,668 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c 0,45 0,146 0,78 k 0,668 J H 1 k c D e k w 0,14 (Tabel 5, Kern) (Pers. (6.15b), Kern)

127 0,668 =,1 0,781 0,09 = 6,4 Btu/(jam)(ft )( 0 F) Fluida dingin : inner pipe, campuran light organics 1,61 () D = 1 0,14 ft (4) ap D 4 Kecepatan massa 0,0141ft w Gp (Pers. (7.), Kern) a p 5011,7 lb m /jam G p = 0,0141 ft = ,795 lb m /jam.ft (5) Pada t c = 79,79F, = 0,556 lb m /ft jam (Gbr. 14, Kern) DG p Re p µ 0,14 x ,795 = 0,566 = ,744 (6) Taksir J H dari Gbr. 8, Kern, diperoleh J H = 1000 (Gbr. 4, Kern) (7) Pada t c = 79,79 0 F, c = 0,48 Btu/(lb m )( 0 F) (8) h i = k = 0,6 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c 0,48 0,566 0,91 k 0,6 J H k D 1 c k w 0,14 0,6 h i = ,911= 44,9 0,14 ID 1,61 (9) h i0 = h i 44,9 057, 1976 Btu/jam.ft. 0 F OD 1,9 (Pers. (6.15a), Kern) (Pers.6.5, Kern)

128 (10) Clean Overall coefficient, UC h h o 057,1976 6,4 UC io 6,05Btu/(jam)(ft )( F) h ho 057,1976 6,4 io (11) UD Rd ketentuan = 0, RD 0,00 UD UC 6,05 UD = 6,09 Btu/(jam)(ft)(0F) (1) Luas permukaan yang diperlukan Q = U D A t 898,4 Q A = U x Δt = 6,09 x 106,941 = 1,89 ft D 1,89 Panjang pipa yang diperlukan = 0,45 = 9,6 ft Berarti diperlukan pipa hairpin 15 ft yang disusun seri. (1) Luas sebenarnya = 0 0,45 = 1,05 ft, maka Q 898,4 UD = A x Δt = = 6,0177 Btu/jam.ft.oF 1,05 x 106,941 UC UD 6,05 6,0177 o RD = U x U = 6,05 x 6,0177 = 0,005 jam.ft. F/Btu C D Pressure drop Fluida panas : Anulus, steam (1) De = (D D1) = (0,198 0,158) ft = 0,04 ft 0,04 x 899,60 = 114,80 0,146 0,64 f = 0,005 + Re 0,4 a 0,64 = 0,005 + = 0, ,800,4 s = 1, ρ = 1 6,5 = 6,5 4 x 0,095 x x 0 ΔFa = 4.f.Ga.L =.g.ρ.de x 4, x 6,5 x 0,04 Rea = () () V= (Pers. (.47b), Kern) = 0,0000ft Ga = 899,60 = 0,004 fps 600 x ρ 600 x 6,5

129 V 0,004 Fi = x =x = 7, ft g x, (ΔFa + Fi) x ρ ΔPa = = 144 (0, , ) x 6,5 = 0,00001psi 144 Pa yang diperbolehkan = psi Fluida dingin : inner pipe, campuran light organics (1 ) Untuk Rep = ,744 0, ,744 0,4 f = 0,005 + = 0,0044 ( ) ( ) s = 1, ρ = 1 6,5 = 6,5 4.f.Gp.L 4 x 0,0044 x ,795 x 0 ΔFp = = = 9,8 ft.g.ρ.d x 4, x 6,5 x 0,14 9,8 x 6,5 ΔPp = = 4,7psi 144 Pp yang diperbolehkan = 10 psi LC.0 Pompa bottom destilasi (P-06) Fungsi : Memompa keluaran dari reboiler (T-0) menuju cooler (E-05) Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan = 8 C = 11,1500 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) = 101,905 kg/jam = 0,064 lb m/s Densitas ( ) = 1154,054 kg/m = 7,0450 lbm/ft Viskositas ( ) = 1,4676 cp = 0,0010 lbm/ft s Laju alir volume, Q = 0,064 lbm/s 7,0450 lbm/ft = 0,0009 ft/s Desain pompa:

130 Di,opt = (Q) 0,6 (µ) 0,18 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,0009 ft /s ) 0,45 (0,0010 lbm/ft ) 0,1 = 0,068 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 0,15 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft = 0,0068 m Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0009 ft= /s,1659 ft/s 0,0004 ft v D Bilangan Reynold : N Re = (7,0450 )(,1659)( 0,0068) = 0,0010 =.546,7000 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,000046m Pada N Re =.546,7000 dan /D = = 0,0067 0,0068m (Geankoplis,1997) maka harga f = 0,010 (Geankoplis,1997) Friction loss : A v 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A 1. g c,1659 = 0,5(1 0) x = 0,065 ft.lbf/lbm (1)(,174) v elbow 90 = h f = n.k f.. g c,1659 = (0,75) x = 0,1094 ft.lbf/lbm (,174) v check valve = h f = n.k f.. g c,1659 = (,0) x = 0,916 ft.lbf/lbm (,174) Pipa lurus 50 ft = F f = 4f L v D... g c 50 x,1659 (0,0068)()(,174)

131 = 4(0,0050) x = 8,455 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c,1659 = (1 0) x (1)(,174) = 0,079 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 8,9656 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v (Geankoplis,1997) P 1 = P Z = 0 ft,174 ft/s W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (0 ft) ,9656 ft.lbf/lbm Ws = -8,9656 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 8,9656 = 0,75 x Wp Wp = 8,608 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 101,905 = (0,4559)(600) lbm/s x 8,608 ft.lbf/lbm x = 0,0044 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/8 hp 1 hp 550 ft.lbf/lbm LC.1 Pompa (P-0) Fungsi : Memompa filtrat dari filter press (FP-01) menuju Flash Drum (T-0) Jenis : Pompa Sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel

132 Kondisi operasi : Temperatur cairan = 100 C = 7,15 K Tekanan = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) = 1.10,166 kg/jam = 0,6749 lb m/s Densitas ( ) = 1491,8975kg/m = 9,159 lb m/ft Viskositas ( ) = 0,46 cp = 0,000 lbm/ft s Laju alir volume, Q = 0,6749 lbm/s 9,159 lbm/ft = 0,007 ft/s Desain pompa: Di,opt = (Q)0,6 (µ)0,18 = (0,007 ft /s ) (Timmerhaus,1991) 0,6 0,18 (0,000 lbm/ft ) = 0,119 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 0,15 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in Diameter Luar (OD) : 0,4050 in Inside sectional area : 0,0004 ft Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,04 ft = 0,0068 m = 0,08 ft 0,007 ft= /s18,1171 ft/s 0,0004 ft v D (1,4919)( 18,1171)( 0,0688) = 0,000 = ,0000 (Turbulen) Bilangan Reynold : NRe = Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, Pada NRe = ,0000 dan /D = maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997) 0,000046m = 0,0067 0,0068 m (Geankoplis,1997) Friction loss : A v 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 A1.g c 18,1171 (1)(,174)

133 = 0,5(1 0) x =,5504 ft.lbf/lbm v elbow 90 = h f = n.k f.. g c 18,1171 = (0,75) x = 7,651 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.k f.. g c 18,1171 = (1,0) x = 10,017 ft.lbf/lbm (,174) L. v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D.. g c 0 x18,1171 = 4(0,000) x (0,0068)()(,174) = 149,707 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c 18,1171 = (1 0) x (1)(,174) = 5,1008 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 174,7749 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 W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (0 ft) ,7749 ft.lbf/lbm Ws = 194,7749 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 194,7749 = 0,75 x Wp Wp = 59,6998 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 1.10,166 = (0,4559)(600) lbm/s x 59,6998 ft.lbf/lbm x = 0,187 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = /8 hp. 1 hp 550 ft.lbf/lbm

134 LC. Flash Drum (T-0) Fungsi : Memisahkan Glukosa dari asam sulfat dan air Bentuk : Silinder vertikal, tutup dan alas ellipsoidal Bahan konstruksi : Jumlah : 1 unit Stainless steel, SA-0 Grade A Kondisi Operasi : Temperatur = 1500C Tekanan operasi = 1 atm Laju alir umpan masuk = 110,166 kg/jam campuran = 1498,49 kg/m = 9,66 lb m/ft Perhitungan : a. Menghitung volume tangki, V : V = 110,166 = 0,755 m 1498,49 Faktor kelonggaran = 0 % Volume = volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1, = 0,755 m/jam x 1, = 0,886 m b. Diameter dan Tinggi Shell Direncanakan : Tinggi Shell : Diameter (Hs : D = : ) Tinggi head : Diameter (Hh : D = 1: 4 ) Volume shell tangki (Vs) = Volume tangki (Vh) π D t.h s 4 = πd t = 1,1775 D t 8 = π Dt 4 (Brownell, 1959)

135 V h = Volume tangki (V) = V s + V h 0,886 m = 1,49 0,109D t D t D t = 0,61 m =0,8496 ft H s = 1,74 m = 4,181 ft c. Diameter dan Tinggi Tutup Diameter Tutup = diameter tangki = 0,61 m H h = 0,14 m = 0,664 ft H t = H s + H h = 1,7 m = 6 ft d. Tebal shell tangki Volume cairan = 0,755m Volume tangki = 0,886 m 0,755 Tinggi cairan dalam tangki = 0,886 Tekanan hidrostatik, P hid = x g x h Faktor kelonggaran = 5 % = 1,416 m = 1498,49 kg/m x 9,8 m/det x 1,416 m = 495,5 Pa = 4,95 kpa =,6 psi Tekanan operasi, P operasi = 14,696 psi +,6 psi = 18,16 psi Maka, P design = (1,05) (18,16 psi) = 19,1 psi Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress(s) = 1650 psi (Brownell, 1959) Umur alat (n) = 10 tahun Faktor korosi (CA) = 0,15 in/tahun Tebal shell tangki :

136 PD t nca SE 1,P (19,1Psi) (0,in) 10(0,15) (x1650 Psi)(0,8) 1, (19,1Psi) 1,50 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 ¼ in (Brownell, 1959) LC. Tangki Penyimpanan Furfural (T-01) Fungsi : Untuk menyimpan furfural untuk kebutuhan 10 hari Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA 85 Grade. C Jumlah : 1 unit Lama Penyimpanan : 10 hari Kondisi Operasi : - Temperatur (T) = 5 0 C - Tekanan ( P) = 1 atm A. Volume Tangki Massa Furfural per jam Total massa bahan dalam tangki = 101,905 kg/jam = 101,905 kg/jam 4 jam/hari 10 hari = 4.460,9109 kg Densitas Bahan dalam tangki = 1160 kg/m 4.460,9109 kg Total volume bahan dalam tangki = = 1,0870 m 1161kg/m Faktor kelonggaran = 0 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, V T = (1 + 0,) x 1,0870 m = 1, x 1,0870m = 5,044 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H s : D t ) = : Volume silinder (V s ) = 4 1 Dt Hs (Hs : D t = : ) Vs = 8 Dt Tinggi head (H h ) = 1 / 6 D (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (V h ) ellipsoidal = /4 D H h = /4 D ( 1 / 6 D)

137 = /4 D V t = V s + V h (Brownell dan Young, 1959) V t = (/8 D ) + (/4 D ) V t = 10/4 D 4 Vt 4 5,044 Diameter tangki (D),684 m = 105,6795 in Tinggi silinder (H s ) = / D = /,684 m = 4,064 m = 158,519 in Tinggi tutup ellipsoidal (H h ) = 1 / 6 D = 1 / 6,684 m = 0,4474 m = 17,61 in Tinggi Tangki (H T ) = H s + H h = 4,478 m = 176,15 in B. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 10/4 D = 10/4 (,684 m) = 5,044 m Tinggi tangki = 4,064 m volume bahan dalam tangki tinggi tangki Tinggi bahan dalam tangki = volume tangki 1,0870 4,064 = 5,044 =,781 m = 146,7771 in Tekanan hidrostatis Tekanan operasi = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki = ,8,781 = 4.81,6044 Pa = 6,1469 psia = 101,5 kpa = 14,696 psia Faktor keamanan untuk tekanan = 5 % P desain = (1 + 0,) (6, ,696) = 1,8850 psia C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber,1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun P R Tebal silinder (d) (C A) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,6P dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)

138 P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/ S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 1, ,6795/ d ,80 0,6 1,8850 0,1564 in Dipilih tebal silinder standar = 1/4 in 0,00410 D. Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber, 1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan :10 tahun P Di - Tebal head (dh) (C A) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,P dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 1, ,6795 dh 0, ,8 0, 1,8850 0,156 in Dipilih tebal head standar = 1/4 in LC.4 Pompa dari Flash Drum menuju cooler (P 07) Fungsi : Memompa keluaran dari flash drum (T-0) menuju cooler Jenis Jumlah (E-05) : Pompa Sentrifugal : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : Temperatur cairan Tekanan = 8C = 11,1500 K = 1 atm = 101,50 kpa Laju alir massa (F) = 169,00 kg/jam = 0,105lb m /s Densitas () = 18,715 kg/m = 8,5454 lb m /ft

139 Viskositas ( ) Laju alir volume, Q = =,148 cp = 0,001 lbm/ft s 0,105 lbm/s 8,5454 lbm/ft = 0,001 ft/s Desain pompa: Di,opt = (Q)0,6 (µ)0,18 (Timmerhaus,1991) = (0,001 ft/s )0,6 (0,001 lbm/ft)0,18 = 0,0888 in Dari Appendiks A.5 1 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 0,15 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,690 in = 0,04 ft = 0,0068 m Diameter Luar (OD) : 0,4050 in = 0,08 ft Inside sectional area : 0,0004 ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,001 ft/s 0,0004 ft=,0975 ft/s v D (8,5454)(,0975)( 0,0068) = 0,001 =.76,6000 (Turbulen) Bilangan Reynold : NRe = Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, Pada NRe =.76,6000 dan /D = maka harga f = 0,0014 (Geankoplis,1997) 0,000046m = 0,0067 0,006 m (Geankoplis,1997) Friction loss : A v 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 A1.g c,0975 = 0,5(1 0) x = 0,0746 ft.lbf/lbm (1)(,174) elbow 90 = hf = n.kf. v,0975 = (0,75) x (,174).g c 1 check valve = hf = n.kf. = 0,55 ft.lbf/lbm v,0975 = (1,0) x = 0,98 ft.lbf/lbm (,174).g c

140 L. v Pipa lurus 5 ft = F f = 4f D.. g c 5 x,0975 = 4(0,0014) x (0,0068)()(,174) = 1,07 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A.. g c,0975 = (1 0) x (1)(,174) = 0,1491 ft.lbf/lbm Total friction loss : F =,1611 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v (Geankoplis,1997) P 1 = P Z = 0 ft,174 ft/s W s = 0 +,174 ft.lbm/lbf.s (0 ft) + 0 +,1611 ft.lbf/lbm Ws = -,1611 lbf/lbm Effisiensi pompa, = 75 % Ws = x Wp 1, 1611 = 0,75 x Wp Wp = 9,5481 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 169,00 = (0,4559)(600) lbm/s x 9,5481 ft.lbf/lbm x = 0,0056 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/8 hp. 1 hp 550 ft.lbf/lbm LC.5 Kondensor (E-05) Fungsi Jenis Dipakai Jumlah : Mengubah fasa uap bahan menjadi fasa cair : Double Pipe Heat Exchanger : Pipa 1/8 1 / 4 in IPS, 5 ft : 1 unit

141 Fluida panas Laju alir umpan masuk = 100 kg/jam = 0,4 lb m/jam Temperatur awal (T1) = 160,6 0C = 1,08 0F Temperatur akhir (T) = 0 0C = 86 0F Fluida dingin Laju alir air pendingin = 50,94 kg/jam = 1109 lb m/jam Temperatur awal (t1) = 8 0C = 8,4 0F Temperatur akhir (t) = 60 0C = 140 0F Panas yang diserap (Q) = ,8 J/jam = 6779,6 Btu/jam () t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas T1 = 1,08 0F T = 86 0F Temperatur yang lebih tinggi Temperatur yang lebih rendah T1 T = 5,08 0F LMTD (4) Selisih Fluida dingin t = 140 0F t1 = 8,4 0F t t1 = 57,6 0F Selisih t1 = 181,08 0F t =,6 0F t t1 = -177,48 0F Δt Δt1 177,48 45,98 0F Δt,6 ln ln 181,08 Δt1 Tc dan tc Tc T1 T 1, ,54 0F tc t1 t 8, , 0F Fluida dingin : anulus, air pendingin. (9) Flow area tube D 0,54 0,045 ft 1 (Tabel 11, Kern) 0,405 D 0,04 ft 1 1 a a (D D ) (0,045 0,04 ) 1 0,00069 ft 4 4

142 (D D ) (0,045 0,04 ) 1 Equivalen diam = Da = 0,06 D 0,04 1 (10) Kecepatan massa Ga W aa 1109 lb m/jam 0,06 ft = (11) = ,69 lb m/jam.ft Pada tc = 111, 0F, = 0,484 lb m/ft. jam Re a D G a a µ = 0,06 x ,69 0,484 (6) (Gbr.14, Kern) = 86466,94084 JH = 500 (Gbr.4, Kern) (7) 0 0 Pada tc = 111, F, c = 0,47 Btu/lbm. F 0 k = 0,86 Btu/(jam)(ft )( F/ft) (Gbr., Kern) (Tabel 4, Kern) 1 1 c 0,47 0,484 0,88 k 0,86 (8) 0,14 1 k c h0 = J H De k w = 500 (Pers. (6.15b), Kern) 0,86 0,88 1 0,06 = 6164,57 Btu/(jam)(ft)(0F) Fluida panas : inner pipe, campuran light organics ( ) D= 0,69 0,04 ft 1

143 (4) ap D 4 Kecepatan massa 0,0004 ft w Gp (Pers. (7.), Kern) a p 0,4 lb m /jam = 0,0004ft = 55877,66 lb m /jam.ft (5) Pada T c = 7, 0 F, = 0,49 lb m /ft jam (Gbr. 15, Kern) Re p DG p µ = 0,04 x55877,66 = 9195,44 0,508 (6) Dari Gbr. 4, Kern, diperoleh J H = 450 (Gbr. 4, Kern) (7) (8) h i = Pada T c = 0,54 0 F, c = 0,5 Btu/(lb m )(F) k = 0,8 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c 0,5 0,49 0,78 k 0,8 J H k D 1 c k w 0,14 0,8 h i = 450 0,781= 5597,650 0,04 (Pers. (6.15a), Kern) ID 0,69 (9) h i0 = h i 5597, , 9457Btu/(jam)(ft )( 0 F) OD 0,405 (Pers.6.5, Kern) (10) Clean Overall coefficient, U C U C h h io o 717, ,57 h h o 717, ,57 io 19,156 Btu/(jam)(ft )( F) (11) U D R d ketentuan = 0,00

144 1 U D 1 U C R D 1 19,156 0,00 U D = 91,449 Btu/(jam)(ft )( 0 F) (1) Luas permukaan yang diperlukan Q = U D A t Q 6779,6 A = U = = 5,08 ft D x Δt 91,449 x 4,0 5,08 Panjang yang diperlukan = = 11 lin ft 0,45 Berarti diperlukan pipa hairpin 5 ft yang disusun seri. (1) Luas sebenarnya = 10 0,45 = 4,5 ft, maka Q 6779,6 U D = = = 40,709 Btu/jam.ft. o F A x Δt x 4,0 U C U D 19,156 40,709 R D = U = = 0,00 jam.ft. o C x U D 19,156 x 40,709 F/Btu Pressure drop Fluida dingin : Anulus, air pendingin. (1) D e = (D D 1 ) = 0,011 ft 0,011 x Re a = = 7057,606 f = 0, ,64 Re a 0,4 = 0, ,64 = 0, ,606 0,4 (Pers. (.47b), Kern) s = 1, ρ = 1 6,5 = 6,5 4.f.G a.l 4 x 0,0066 x 7057,606 x 10 () ΔF a =.g.ρ.d e = x 4, x 6,5 x 0,011 = 0,7 ft G () V = a 7057,606 = = 7,085 fps 600ρ 600 x 6,5 V 7,085 F i = x = =, g x, (ΔF a + F i ) x ρ (0,7 +,) x 6,5 ΔP a = = = 10 psi P a yang diperbolehkan = 10 psi

145 Fluida panas : inner pipe, campuran light organics. (1 ) Untuk Rep = 9195,45 0,64 f = 0, ,45 0,4 = 0,007 s = 0,8, ρ = 0,8 6,5 = 51,5 4.f.Gp.L 4 x 0,007 x 55877,66 x 10 ΔFp = = = 1,78 ft.g.ρ.d x 4, x 51,5 x 0,011 1,78 x 51,5 ΔPp = = 0,6 psi 144 Pp yang diperbolehkan = psi ( ) ( ) LC.6 Tangki Penyimpanan Glukosa (TK-0) Fungsi : Untuk menyimpan glukosa Bentuk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA 85 Grade. C Jumlah : 1 unit Lama Penyimpanan : 10 hari Kondisi Operasi A. : - Temperatur (T) = 0 0C - Tekanan ( P) = 1 atm Volume Tangki Kebutuhan glukosa per jam = 9,096 kg/jam Total massa bahan dalam tangki = 9,096 kg/jam 4 jam/hari 10 hari = 94,1167 kg Densitas Bahan dalam tangki = 1540 kg/m 94,1167 kg = 145,4176 m 1540 kg/m Faktor kelonggaran = 0 % (Perry dan Green, 1999) Volume tangki, VT = (1 + 0,) x 145,4176 m Total volume bahan dalam tangki = = 1, x 145,4176 m = 174,5011 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = : 1 Volume silinder (Vs) = Dt Hs (Hs : Dt = : ) 4

146 Vs = 8 Dt Tinggi head (H h ) = 1 / 6 D (Brownell dan Young, 1959) Volume tutup (V h ) ellipsoidal = /4 D H h = /4 D ( 1 / 6 D) = /4 D V t = V s + V h (Brownell dan Young, 1959) V t = (/8 D ) + (/4 D ) V t = 10/4 D 4 Vt 4174,5011 Diameter tangki (D) ,190 m = 01,15 in Tinggi silinder (H s ) = / D = / 5,190 m = 7,669 m = 01,789 in Tinggi tutup ellipsoidal (H h ) = 1 / 6 D = 1 / 6 5,190 m = 0,8515 m =,55 in Tinggi Tangki (H T ) = H s + H h = 8,5155 m = 5,5 in B. Tekanan Desain Tinggi bahan dalam tangki Volume tangki = 10/4 D = 10/4 (5,190 m ) = 174,5011 m Tinggi tangki = 8,5155 m volume bahan dalam tangki tinggi tangki Tinggi bahan dalam tangki = volume tangki 145,41768,5155 = 174,5011 = 7,096 m Tekanan hidrostatis Tekanan operasi = Densitas bahan g tinggi cairan dalam tangki = ,8 7,096 = ,455 Pa = 15,54 psia = 101,5 kpa = 14,696 psia Faktor keamanan untuk tekanan = 5 % P desain = (1 + 0,05) (15, ,696) = 1,7404 psia C. Tebal dinding tangki (bagian silinder) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber,1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8

147 - Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun P R Tebal silinder (d) (C A) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,6P dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/ S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 1,7404 5,190/ d 0, ,80 0,6 1,7404 0,580 in Dipilih tebal silinder standar = 1/ in D. Tebal dinding head (tutup tangki) - Faktor korosi (C) : 0,004 in/tahun (Chuse dan Eber, 1954) - Allowable working stress (S) : lb/in (Brownell dan Young, 1959) - Efisiensi sambungan (E) : 0,8 - Umur alat (A) direncanakan :10 tahun P Di - Tebal head (dh) (C A) (Peters dan Timmerhaus, 004) SE 0,P dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) Di = diameter tangki (in) S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan dh 1, ,8 0, 1,7404 0,575 in Dipilih tebal head standar = 1/ in 5,190 0,00410

148 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 Laju alir massa (F) (Geankoplis, 1997) = 9419,19 kg/jam 9419,19 kg / jam 1 jam / 600s = 0,006 m/s = 996,4 kg / m Laju alir volume (Q) 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 Cd = 0,6 dan 0% screen tersumbat. Head loss ( h) = Q (0,006) (9,8) (0,6) (,04) g Cd A

149 =, m dari air = 0,0007 mm dari air Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas). 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 = 9469,19 kg/jam = 5,7988 lbm/s Densitas air : 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft F 5,7988 lbm/s Laju air volumetrik, Q 0,09 ft /s ρ 6,196 lbm/ft = 0,006 m /s = 5,5941 ft /min 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 :

150 Kedalaman tangki 1 ft Lebar tangki ft Kecepatan aliran v Q A t 5,5941ft /min 1 ft x ft 0,1ft/min Desain panjang ideal bak : L = K dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h 0 v (Kawamura, 1991) h = kedalaman air efektif ( ft); diambil 15 ft. Maka : L = 1,5 (1/1,57). 0,1 =,674 ft Diambil panjang bak =,75 ft = 0,88 m Uji desain : Waktu retensi (t) : Va t Q = panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik (1 x,75 x ) ft = 11,8 menit 5,5941 ft / min Desain diterima,dimana t diizinkan 6 15 menit (Kawamura, 1991). Surface loading : Q A = laju alir volumetrik luas permukaan masukan air 5,5941 ft /min (7,481 gal/ft ),75 ft x ft = 7,61 gpm/ft Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 10 gpm/ft (Kawamura, 1991).

151 Headloss (h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : h = K v g = 0,1 [0,1 ft/min. (1min/60s). (1m/,808ft) ] (9,8 m/s ) = 0, m dari air.. 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 Al (SO 4 ) yang digunakan = 1 atm = 50 ppm Al (SO 4 ) yang digunakan berupa larutan 0 ( berat) Laju massa Al (SO 4 ) = 0,475 kg/jam Densitas Al (SO 4 ) 0 = 16 kg/m = 85,0889 lb m /ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan Faktor keamanan = 0 hari = 0 Perhitungan: Ukuran Tangki 0,475 kg/jam 4 jam/hari 0hari Volume larutan, Vl 0,16kg/m = 0,87 m Volume tangki, V t = 1, 0,87 m

152 = 1,0004 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : 1,0004 m 1,0004 m V 1 πd 4 1 πd 4 πd 8 H D Maka: D = 0,9471 m ; H = 1,407 m Tinggi cairan dalam tangki = volumecairan x tinggi silinder volumesilinder = (0,87)(1,407) (1,0004) = 1,189 m =,8841 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x h = 16 kg/m x 9,8 m/det x 1,189 m = 15.81,8405 Pa = 15,818 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 15,818 kpa + 101,5 kpa = 117,188 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (117,188 kpa) = 1,9958 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (1,9958kPa)( 0,9471m) (87,18,714 kpa)(0,8) 1,(1,9958kPa) 0,0008 m 0,09 in (Brownell,1959) (Brownell,1959) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,08 in + 1/8 in = 0,1579 in

153 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 0,9471 m = 0,157 m E/Da = 1 ; E = 0,157 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,157 m = 0,0789 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,157 m = 0,061 m J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,157 m = 0,0789 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 = putaran/det Viskositas Al (SO 4 ) 0 = 6,710-4 lb m /ftdetik ( Othmer, 1967) Bilangan Reynold, N Re ρ N Da (Geankoplis, 1997) µ 85,0889 0,157 x,808 NRe 4 6, ,676 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

154 5 K T.n.Da ρ P (McCabe,1999) K T = 6, g c 5 6, ( put/det).(0,157,808 ft) (85,0889lbm/ft ),174 lbm.ft/lbf.det P 158,8978 ft.lbf/det x 0,889Hp 1Hp 550 ft.lbf/det Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 0,889 = 0,611 hp 0,8 (McCabe,1999) 4. 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 Na CO yang digunakan Tekanan = 1 atm = 7 ppm Na CO yang digunakan berupa larutan 0 ( berat) Laju massa Na CO = 0,557 kg/jam Densitas Na CO 0 = 17 kg/m = lb m /ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan Faktor keamanan = 0 hari = 0 Perhitungan Ukuran Tangki

155 0,557kg/jam 4 jam/hari 0hari Volume larutan, Vl 0,17 kg/m = 0,464 m Volume tangki, V t = 1, 0,46 m = 0,5549 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : Maka: 0,5549 0, V πd H 4 1 m πd D 4 m πd 8 D = 0,778 m ; H =1,167 m Tinggi cairan dalam tangki = volumecairan x tinggi silinder volumesilinder = (0,464)(1,167) (0,5549) = 0,977 m =,191 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 17 kg/m x 9,8 m/det x 0,977 m = 1.649,848 Pa = 1,6498 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 1,6498 kpa + 101,5 kpa = 11,9748 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (11,9748 kpa) = 119,676 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa (Brownell,1959) (Brownell,1959) Tebal shell tangki:

156 PD t SE 1,P (119,676 kpa) (0,778m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(119,676 0,0007 m 0,06in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan kpa) = 0,06 in + 1/8 in = 0,151 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 0,778 m = 0,594 m E/Da = 1 ; E = 0,594 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,594 m = 0,0648 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,594 m = 0,0519 m J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,594 m = 0,0648 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 = putaran/det Viskositas Na CO 0 =, lb m /ftdetik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold, ρ N Da NRe (Geankoplis, 1997) µ 8,845 0,594 x,808 NRe 4, ,7670

157 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.Da ρ P ( McCabe,1999) K T = 6, g 0,01 hp c 5 6,.( put/det).(,808 0,594 ft) (8,845lbm/ft ),174 lbm.ft/lbf.det P 7,408ft.lbf/det x 1hp 550 ft.lbf/det Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 0,01 = 0,0165 hp 0,8 (McCabe,1999) 5. Clarifier (CL) Fungsi Tipe Bentuk Jumlah : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu : External Solid Recirculation Clarifier : Circular desain : 1 unit Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8, Grade C Data: Laju massa air (F 1 ) Laju massa Al (SO4) (F ) Laju massa Na CO (F ) = 9469,19 kg/jam = 0,475 kg/jam = 0,54 kg/jam Laju massa total, m = 9469,8685 kg/jam =,605 kg/detik Densitas Al (SO 4 ) =,710 kg/m (Perry, 1999) Densitas Na CO =,5 kg/m (Perry, 1999) Densitas air = 996, kg/m (Perry, 1999) Reaksi koagulasi: Al (SO 4 ) + Na CO + H O Al(OH) + Na SO 4 + CO

158 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = -10 m Settling time = 1- jam Dipilih : kedalaman air (H) = 4 m, waktu pengendapan = jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan, 9419,0606 0,4710 0, ,0606 0,4710 0,54 996, = 996,478 kg/m = 0,996 gr/cm Volume cairan, V = 9469,19kg / jam 1,5 996,478 jam 14,58 m V = 1/4 D H D = 4V ( ) H 1 / 414,58,14 1 /,4606 m Maka, diameter clarifier =,4606 m Tinggi clarifier = 1,5 D =,6909 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 996,478 kg/m x 9,8 m/det x,6909 m = 9,897 kpa 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

159 Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 1,650 psia = 87.18,714 kpa (Brownell,1959) (Brownell,1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (17,1454 kpa) (,4606 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(17,1454 kpa) 0,004 m 0,095in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0951 in + 1/8 in = 0,0 in Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) : (Azad, 1976) T, ft-lb = 0,5 D LF Faktor beban (Load Factor) : 0 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) Sehingga : T = 0,5 [(,4606 m).(,808 ft/m) ].0 T = 488,76 ft-lb Daya Clarifier P = 0,006 D (Ulrich, 1984) dimana: P = daya yang dibutuhkan, kw Sehingga, P = 0,006 (,4541) = 0,061 kw = 0,0485 Hp 6. 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

160 Data : Kondisi penyaringan : Temperatur = 8 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 9469,19 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 9469,19 kg/jam 0,5 jam Volume air, Va =,76 m 996,4 kg/m Volume total = 4/ x,76 m =,168 m Faktor keamanan 0 %, volume tangki = 1,05 x,168 =,800 m.di Hs - Volume silinder tangki (Vs) = 4 Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = : 1 Vs =. Di 4,800 m =. Di 4 Di = 1,4466 m; H = 4,97 m Tinggi penyaring = ¼ x 4,97 m = 1,0849 m Tinggi air = ¾ x 4,97m =,548 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (1,4466) = 0,616 m Tekanan hidrostatis, Pair = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x,548 m = 1.776,900 Pa = 1,7769 kpa Faktor kelonggaran = 5 %

161 Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 1,7769 kpa + 101,5 kpa = 1,1019 kpa Maka, P design = (1,05) (1,1019 kpa) = 19,7570 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa Tebal shell tangki : PD t SE 1,P (19,7570 kpa) (1,4466 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 0,6.(19,75701 Faktor korosi 0,0015 m 0,0571in = 1/8 in kpa) Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0571 in + 1/8 in = 0,181 in (Brownell,1959) (Brownell,1959) 7. Tangki Utilitas-01 (TU-01) Fungsi Bentuk Bahan konstruksi Kondisi penyimpanan Jumlah : Menampung air untuk didistribusikan : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar : Carbon steel SA-8 grade C : Temperatur 8 C dan tekanan 1 atm : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur = 8 o C Laju massa air = 9469,19 kg/jam = 5,7989 lbm/s Densitas air = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft (Geankoplis, 1997) Kebutuhan perancangan = 4 jam Perhitungan Ukuran Tangki : 9469,19 kg/jam 4 jam Volume air, Va = 8,0195 m 996,4 kg/m Volume tangki, V t = 1, 8,0195 m = 45,64 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6

162 1 πd H ,64 m πd D ,64 m πd 10 V D =,6451 m ; Tinggi cairan dalam tangki H = 4,741 m = volume cairan x tinggi silinder volume silinder = (8,0195 )(4,741) =,6451 m = 11,9589 ft (45,64) Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x,6451 m = 5.587,898 Pa = 5,5879 kpa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,5 kpa Poperasi = 5, ,5 kpa = 16,919 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)( 16,919) = 14,7585 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959) Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa (Brownell,1959) Tebal shell tangki: t PD SE 1,P (14,7585 kpa) (,6451 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(14,7585 kpa) 0,008 m 0,1480 in t Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,1480 in + 1/8 in = 0,70 in 8. Tangki Utilitas -0 (TU-0) Fungsi : menampung air untuk didistribusikan ke domestik

163 Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 grade C Kondisi operasi : Temperatur Tekanan = 0C = 1 atm Laju massa air = 1040 kg/jam Densitas air = 996,68 kg/m (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 4 jam Faktor keamanan = 0 Perhitungan: a. Volume tangki 1040 kg/jam 4 jam Volume air, Va = 5,068 m 995,68 kg/m Volume tangki, V t = 1, 5,068 m = 0,08 m b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = : 1 V πd H 4 1 0,08m πd D 4 0,08m πd 8 Maka, D =,95 m H = 4,4 m Tinggi air dalam tangki = 0,080 m 5,068 m x 4,4 m =,68 m c. Tebal tangki

164 Tekanan hidrostatik P = x g x l = 995,68 kg/m x 9,8 m/det x,68 m = 5,99 kpa Tekanan operasi = 1 atm = 101,5 kpa P = 5,99 kpa + 101,5 kpa = 17,479 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (17,479 kpa) = 144,110 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87.18,714 kp (Brownell,1959) (Brownell,1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (144,110kPa) (,95m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(144,110 kpa) 0,000 m 0,1199 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1199 in + 1/8 in = 0,449 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959) 9. Tangki Pelarutan Asam Sulfat H SO 4 (TP-0) Fungsi Bentuk : Membuat larutan asam sulfat : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA 0 grade A Kondisi pelarutan : Temperatur = 8 C ; Tekanan = 1 atm H SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat) Laju massa H SO 4 = 1,5740 kg/jam Densitas H SO 4 = 1.061,7 kg/m = 66,801 lb m /ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 0 hari

165 Faktor keamanan = 0 Ukuran Tangki 1,5740 kg/jam 0hari4 jam Volume larutan, Vl = 1,479 m 0,051061,7kg/m Volume tangki, V t = 1, 1,479 m = 5,6175 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : 4 5,6175 5,6175 V m m 1 πd 4 1 πd 4 1 πd H 4 D Maka: D =,904 m ; H =,871 m Tinggi larutan H SO 4 dalam tangki = volumecairan x tinggi silinder volumesilinder = 1,479,871 5,6175 =,60 m = 10,589 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 1061,7 kg/m x 9,8 m/det x,60 m =.565,607 Pa =,5656 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi =,5656 kpa + 101,5 kpa = 14,8906 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05) (14,8906 kpa) = 141,65 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress = 1,650 psia = 11.09,85 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki:

166 PD t SE 1,P (141,65kPa) (,904 m) (11.09,85 kpa)(0,8) 1,(141,65 0,00 m Faktor korosi 0,150 in = 1/8 in kpa) Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,150 in + 1/8 in = 0,41 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,905 m = 0,9678 m =,175 E/Da = 1 ; E = 0,9678 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,9678 m = 0,40 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,9678 m = 0,196 m J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,9678 m = 0,40 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H SO 4 5 = 0,01 lb m /ftdetik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold, N N Re Re ρ N D a (Geankoplis, 198) µ 66,801 1 (0,910 x,175) 0, ,9586 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.D a ρ P (McCabe, 1999) g c K T = 6, (McCabe, 1999)

167 6, (1 put/det).(,175 ft) 5 (66,801 lbm/ft ),174 lbm.ft/lbf.det 1Hp 4189,4991 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det 7,6155 Hp P Efisiensi motor penggerak = 80 7,6155 = 9,519 hp 0,8 Daya motor penggerak = 10. 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 = 611,970 kg/jam =,745 lb m/detik 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: - 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 = ft Rasio axis = : 1

168 1 1 Tinggi tutup = 0,75 ft (Brownell,1959) Sehingga, tinggi cation exchanger =,0 ft + 0,75 ft =,75 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x 0,760 m = 749,61 Pa = 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 (Brownell, 1959) Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (114,08 kpa) (0,9144 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(114,08 kpa) 0,0007 m 0,095in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,095 in + 1/8 in = 0,1545 in 11. 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 Waktu regenerasi = 1,49 kg/jam = 4 jam

169 NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m = 94,7689 lbm/ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor keamanan = 0%, Perhitungan Ukuran Tangki (1,49 kg / hari)(0hari) Volume larutan, (V 1 ) = (0,04)(1518 kg / m ) = 1,1850 m Volume tangki = 1, x 1,1850 m = 1,40 m Volume silinder tangki (Vs) = π Di Hs 4 (Brownell,1959) Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = : Maka : Vs = π Di Hs 4 = 1,40 m Di = 1,0649 m Hs = / x Di = 1,5974 m Tinggi cairan dalam tangki = volumecairan x tinggi silinder volumesilinder (1,1850 m )(1,5974 m) 1,40m = = 1,11 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = kg/m x 9,8 m/det x 1,11 m = 19,8016 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 19,8016 kpa + 101,5 kpa = 11,166 kpa

170 Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,) (11,166 kpa) = 145,519 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa (Brownell,1959) (Brownell,1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (145,519 kpa) (1,0649 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(145,519 0,0011m 0,047in kpa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,047 in + 1/8 in = 0,1687 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 ; Da = 1/ x 1,0649 m = 0,550 m = 1,1645 ft ; E = 0,550 m ; L = ¼ x 0,550 m = 0,0887 m ; W = 1/5 x 0,550 m = 0,0710 m J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,550 m 0,0887 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 (Othmer, 1967) Bilangan Reynold,

171 ρ N Da NRe (Geankoplis, 1997) µ 94, ,1645 NRe 4 4, ,7650 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.Da ρ P ( McCabe,1999) g c K T = 6, (McCabe,1999) 5 6,.(1put/det).(1,1645) (94,7689 lbm/ft ),174 lbm.ft/lbf.det P 0,077 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 0,077 = 0,0908 hp 0,8 1. Tangki 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 = 611,970 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:

172 - Diameter penukar anion = ft = 0,9144 m - Luas penampang penukar anion = 9,6 ft Tinggi resin dalam anion exchanger =,5 ft Tinggi silinder = 1,,5 ft = ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,048 m Rasio axis = : 1 Tinggi tutup = 1 1 0,9144 0,86 m Sehingga, tinggi anion exchanger = 0, (0,86) =,06 m (Brownell,1959) Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x 0,760 m = 749,61 Pa = 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 (Brownell, 1959) Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (114,08kPa) (0,9144 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(114,08 kpa) 0,0007 m 0,095in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,095 in + 1/8 in = 0,1545 in 1. Deaerator (DE) Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

173 Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8, Grade C Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur = 90 0 C Tekanan Kebutuhan Perancangan : 4 jam = 1 atm Laju alir massa air = 611,970 kg/jam Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft (Perry, 1999) Faktor keamanan = 0 a. Perhitungan Ukuran Tangki : 611,970 kg/jam 4 jam Volume air, Va = 147,640 m 996,4 kg/m Volume tangki, V t = 1, 147,640 m = 176,7168 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = : 176, , V πd H 4 1 m πd D 4 m πd 8 Maka: D = 5,14 m ; H = 7,971 m Tinggi cairan dalam tangki = 147,640 x 7, 971 = 6,648 m 176,7168 b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 5,14 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 1 Tinggi tutup = x 5,14 m 1,86 m (Brownell,1959) 4 Tinggi tangki total = 7, (1,86) = 10,684 m c. Tebal tangki

174 Tekanan hidrostatik P = x g x l = 996,4 kg/m x 9,8 m/det x 6,648 m = Pa = 64,854 kpa Tekanan operasi = 1 atm = 101,5 kpa P = 64,854 kpa + 101,5 kpa = 166,179 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (166,179 kpa) = 174,488 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87.08,714 kp (Brownell,1959) (Brownell,1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (174,488 kpa) (5,14 m) (87.08,714 kpa)(0,8) 1,(174,488 kpa) 0,0067 m 0,60 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,60 in + 1/8 in = 0,870 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/ in (Brownell,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/ in. 14. Ketel Uap (KU) Fungsi Jenis : Menyediakan uap untuk keperluan proses : Ketel pipa api Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Carbon steel Data : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 00 C Saturated Steam,47,15 kpa Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 198,6 kj/kg = 8,46 Btu/lbm. Total kebutuhan uap = 611,970 kg/jam = 1.476,7676 lbm/jam

175 Perhitungan: Menghitung Daya Ketel Uap W 4, 5 P 970, H dimana: P = daya ketel uap, hp W = kebutuhan uap, lb m /jam Maka, H = kalor laten steam, Btu/lb m 8, ,7676 P 4,5 970, = 5,541 hp Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P 10 ft /hp = 5,541 hp 10 ft /hp = 55,410 ft Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: - Panjang tube, L = 0 ft - Diameter tube 4 in - Luas permukaan pipa, a = 1,178 ft /ft (Kern, 1965) Sehingga jumlah tube, N t A ' L a 55,410 01,178 = 14, buah 15. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO) ] (TP-05) Fungsi : Membuat larutan kaporit [Ca(ClO) ] Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 grade C Kondisi operasi:

176 Temperatur Tekanan Ca(ClO) yang digunakan = 8 C = 1 atm = ppm Ca(ClO) yang digunakan berupa larutan 70 ( berat) Laju massa Ca(ClO) = 0,000 kg/jam Densitas Ca(ClO) 70 = 17 kg/m = 79,4088 lb m /ft (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan Faktor keamanan = 90 hari = 0 Perhitungan a. Ukuran Tangki 0,00kg / jam 4 jam / hari 90hari Volume larutan, V l = 0,007 m 0,7 17kg / m Volume tangki, V t = 1, 0,007 m = 0,0086 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = : V 0,0086m 0,0086m 1 D H 4 1 D D 4 D 8 Maka: D = 0,19 m ; H = 0,9 m Tinggi cairan dalam tangki = b. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P = x g x l = 17 kg/m x 9,8 m/det x 0,4 m =,091 kpa (0,0068)(0,9) = 0,4 m (0,007)

177 Tekanan operasi = 1 atm = 101,5 kpa P =,091 kpa + 101,5 kpa = 104,541 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (104,541 kpa) = 109,5718 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 1,650 psia = 87.18,714 kp Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (109,5718 kpa) (0,19 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(109,5718 0,000 m 0,0060 in kpa) Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0060 in + 1/8 in = 0,110 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 199), diperoleh: Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x 0,19 m = 0,06 m = 0,1 ft E/Da = 1 ; E = 0,06 L/Da = ¼ ; L = 1/4 x 0,1 m = 0,016 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,1 m = 0,01 m J/Dt = 1/1 ; J = 1/1 x 0,19 m = 0,016 m dengan : Dt Da E L W J = diameter tangki = diameter impeller = tinggi turbin dari dasar tangki = panjang blade pada turbin = lebar blade pada turbin = lebar baffle

178 Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas kalporit = 6, lb m /ftdetik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold, N D N a Re (Pers..4-1, Geankoplis, 198) N Re 79, ,1 6, N Re < , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: K T.n P N Re.D g K T = 6, 5 a, c ρ 5 6,.(1put/det).(0,1ft) (79,4088lbm/ft P (5,41.10 )(,17 lbm.ft/lbf.det ) 9 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 9, ,8 Maka daya motor yang dipilih 1/0 hp ) x =, hp 1hp 550 ft.lbf/det 16. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 60C menjadi 8C Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 5 Grade B Jumlah unit : 1 unit Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (T L ) Suhu air keluar menara (T L1 ) Suhu udara (T G1 ) = 60 C = 140 F = 0 C = 86 F = 8 C = 8,4F Dari Gambar 1-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, T w = 78F.

179 Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,0 kg uap air/kg udara kering Dari Gambar 1-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,5 gal/ft menit Densitas air (60C) = 98,4 kg/m (Perry, 1999) Laju massa air pendingin = 9.009,8919 kg/jam Laju volumetrik air pendingin = 9.009,8919 / 98,4 = 9,6748 m /jam Kapasitas air, Q = 9,6748 m /jam 64,17 gal/m / 60 menit/jam = 174,6817 gal/menit Faktor keamanan = 0% Luas menara, A = 1, x (kapasitas air/konsentrasi air) = 1, x (174,6817 gal/menit) /(1,5 gal/ft. menit)= 167,6944 ft Laju alir air tiap satuan luas (L) = (9.009,8919 kg/jam).(1 jam).(,808 ft) (167,6944 ft ).(600s).(1m ) = 0,6955 kg/s.m Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 0,5796 kg/s.m Perhitungan tinggi menara : Dari Pers. 9.-8, Geankoplis, 1997 : Hy 1 = (1, ,88 x 0,0).10 (8 0) +, (0,0) = 84,00.10 J/kg Dari Pers , Geankoplis, 1997 : 0,5796 (Hy 84,0.10 ) = 0,6955 (4, ).(60-8) Hy = 5,05.10 J/kg

180 Hy J/Kg 10^ 500,0 450,0 400,0 50,0 00,0 50,0 00,0 150,0 100,0 50,0 Garis kesetimbangan Garis Operasi ,0 0,0 0,0 40,0 50,0 60,0 70,0 Temperatur (C) Gambar LD. Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) Hy Ketinggian menara, z = G. dhy (Geankoplis, 1997) Hy* Hy Hy1 M.k G.a.P Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin hy hy* 1/(hy*-hy) 84, 110,0 0,089 14,0 164,0 0, ,0 15,0 0, ,0 0,0 0,0091 5,1 60,0 0,0080

181 0,0450 0,0400 1/(hy*-hy) 0,050 0,000 0,050 0,000 0,0150 0,0100 0, ,0 100,0 150,0 00,0 50,0 hy Gambar LD. Kurva Hy terhadap 1/(Hy* Hy) Luasan daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.: Hy Hy1 dhy =,16 Hy * Hy Estimasi kg.a = 1, kg.mol /s.m (Geankoplis, 1997). Maka ketinggian menara, z = 1,56 (,16) 9 (1, )(1, ) = 8,9167 m = 9 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 ft = 4,64 hp Digunakan daya standar 5 hp 17. Tangki Bahan Bakar Solar (TB-01) Fungsi : Menyimpan bahan bakar Solar Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, grade B Jumlah :1 Kondisi operasi : Temperatur 0 C dan tekanan 1 atm Laju volume solar = 54,7118 L/jam (Bab VII)

182 Densitas air = 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 7 hari Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) = 54,7118 L/jam x 7 hari x 4 jam/hari = ,5846 L = 91,1756 m Volume tangki, V t = 1, 91,1756 m = 109,4107 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 109, , V πd H 4 1 m πd D 4 m 1,5708D D = 4,1145 m ; H = 8,89 m = 6,9974 ft Tinggi cairan dalam tangki = volumecairan x tinggi silinder volumesilinder = (91,1756)(8,89) = 6,8574 m (109,4107) Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 890,071 kg/m x 9,8 m/det x 6,8574 m = 59,815 kpa Tekanan operasi, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 59, ,5 kpa = 161,140 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05)( 161,140 kpa) = 169,1974 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87.18,714 kpa Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (Brownell,1959) (Brownell,1959)

183 (169,1974 kpa) (4,1145 m) t (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(169,1974 0,005 m 0,1967 in kpa) Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0, /8 in = 0,17 in 18. Water Reservoar (WR) Fungsi : Tempat penampungan air sementara Jumlah : Jenis : beton kedap air Data : Kondisi penyimpanan : temperatur = 8 o C tekanan = 1 atm Laju massa air : F = 9469,19 kg/jam = 5,7989 lbm/s Densitas air : 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft F 5,7989 lbm/s Laju air volumetrik, Q 0,09 ft /s ρ 6,196 lbm/ft = 0,006 m /s = 9,5049 m /jam Waktu penampungan air = 5 hari Volume air = 9,5049 x 5 x 4 = 1140,585 m 1140,585 Bak terisi 90 % maka volume bak = 167,170m 0,9 Jika digunakan bak penampungan maka : Volume 1 bak = 1/. 167,170 m = 6,6585 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 6,6585 m = 1,5 l x l x l l = 7,50 m Jadi, panjang bak = 11,550 m Lebar bak = 7,50 m

184 Panjang bak = 11,550 m Tinggi bak = 7,50 m Luas bak = 84,450 m 19. Pompa Screening (PU-01) Fungsi : memompa air dari sungai ke bak penampungan (water reservoar) Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 9469,19 kg/jam = 5,7989 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 1,971 lbm/ft.s.jam 5,7989 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,09 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,09 ft /s ) 0,45 ( 6,1586 lbm/ft ) 0,1 =,99 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft 0,09 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,798 ft/s

185 v D Bilangan Reynold : N Re = (6,196 lbm / ft )(,798 ft / s)(0,058 ft)(600) = 1,971lbm/ft.s = 66548,8085 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0,0007 4,6x10 Pada N Re = 66548,8085 dan /D = 0,067 6 m = 0,0007 maka harga f = 0,07 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0608 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),798 = 0,78 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),798 = 0,44 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 00 ft = F f = 4f D.. = 4(0,07). g c 00.,798 0,058..,174 =,108 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,104 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F =,806 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

186 P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 100 ft maka :,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s ft 0,806 ft. lbf / lbm W 0 s Ws = - 1,806 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 1,806 = -0,8 x Wp Wp = 167,757 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 9469,19 0, = lbm / s 167,757 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s P real = = 1,767 hp 1,767 0,8 =,046 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor,5 hp 0. Pompa Water Reservoar (PU-0) Fungsi : memompa air dari bak penampungan ke bak pengendapan Jenis Jumlah Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Kondisi operasi : : pompa sentrifugal : 1 unit

187 P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 9469,19 kg/jam = 5,7989lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 1,971 lbm/ft.s.jam 5,7989 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,09 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,09 ft /s ) 0,45 ( 6,1586 lbm/ft ) 0,1 =,99 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :.5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft 0,09 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,798 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm/ ft )(,798 ft / s)(0,058 ft)(600) = 1,971lbm/ft.s = 66548,8085 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0,0007 4,6x10 Pada N Re = 66548,8085 dan /D = 0,067 6 m = 0,0007 maka harga f = 0,07 (Geankoplis,1997) Friction loss : Friction loss :

188 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0608 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),798 = 0,185 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),798 = 0,44 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 75 ft = F f = 4f D... = 4(0,07) g c 75.,798 0,058..,174 = 1,40 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,117 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,088 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 ft lbm W maka : 0 0 1,088. / 0 Ws = -,088ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -,088 = -0,8 x Wp Wp = 41,860 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp ft lbf s

189 9469,19 0, = lbm / s 41,860 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s P real = = 0,48 hp 0,48 0,8 = 0,45 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp 1. 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) = 9469,19 kg/jam = 5,7989 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 1,971 lbm/ft.s.jam 5,77989 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,09 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,09 ft /s ) 0,45 ( 6,1586 lbm/ft ) 0,1 =,99 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :.5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft

190 0,09 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,798 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,798 ft / s)(0,058 ft)(600) = 1,971lbm/ft.s = 66548,8085 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0,0007 4,6x10 Pada N Re = 66548,8085 dan /D = 0,067 6 m = 0,0007 maka harga f = 0,07 (Geankoplis,1997) Friction loss : Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0608 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),798 = 0,78 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),798 = 0,44 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... = 4(0,07) g c 50.,798 0,058..,174 = 8,80 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,117 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 8,9799 ft.lbf/lbm

191 Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P = P 1 -P = 9,859 lb/ft Z = 10 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka : 10 ft 9,859 8,9799 ft. lbf / lbm W 0 0 s Ws = -8,8158 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -8,8158 = -0,8 x Wp Wp = 6,0198 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 9469,19 0, = lbm / s 6,0198 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s P real = = 0,08 hp 0,08 0,8 = 0,798 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp. Pompa Alum (PU-04) Fungsi : memompa air dari tangki pelarutan alum ke klarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 0,475 kg/jam = 0,000 lbm/s Densitas alum () = 16 kg/m = 85,0898 lbm/ft (Othmer, 1967)

192 Viskositas alum () = 6, cp = 4, lbm/ft.s (Othmer, 1967) 0,000 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = = 0,00000 ft /s 85,0898 lbm / ft Desain pompa : Di, opt = (Q) 06 (µ) 0.18 (Timmerhaus,1991) = (.10-6 ft /s ) 0,6 ( Cp) = 0,009 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 6.10 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 0,0085 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D maka harga f = 0,08 (85,0898 lbm/ ft )(0,0085 ft / s)(0,009 ft) = -7 4, lbm/ft.s = 4,1800 (Laminar) (Timmerhaus,1991) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, = 5, ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,0085 = 1, ft.lbf/lbm (,174)

193 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,0085 =, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 70 ft = F f = 4f D.. = 4(0,08). g c 70. 0,0085 0,04..,174 = 0,0011 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c 0, = 1, ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,0011 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka P 1 =.446,5088 lb f /ft² P =.77,959 lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s 0 Ws = -,088 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws P =,077 ft.lbf /lb m 0 ft,077 ft. lbf / lbm 0,0011 ft. lbf / lbm W 0 = - x Wp -,088 = -0,8 x Wp Wp = 9,160 ft.lbf/lbm s Daya pompa : P = m x Wp

194 0,475 0, = lbm / s 9,160 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 1, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp. Pompa Soda Abu (PU-05) Fungsi : memompa air dari tangki pelarutan soda abu ke klarifier Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 0 o C Laju alir massa (F) = 0,54 kg/jam = 0,000 lbm/s Densitas soda abu () = 17 kg/m = 8,84 lbm/ft (Othmer, 1967) Viskositas soda abu () =, cp =, lbm/ft.s (Othmer, 1967) 0,000 lbm / s Laju alir volumetrik (Q) = = 1, ,84 lbm / ft ft /s Desain pompa : Di,opt = (Q) 0,6 (µ) 0,18 (Timmerhaus,1991) = (1, ft /s ) 0,6 (, lbm/ft ) 0,1 = 0,0017 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 6 1,89.10 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 0,0047 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D

195 (8,84 lbm / ft )(0,0047 ft / s)(0,04 ft) = -7, lbm/ft.s = 585,669 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 585,669 dan /D = = 0,0067 0,04 ft maka harga f = 0,08 (Geankoplis,1997) Friction loss : 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) 0,0047 = 5, ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,0047 = 6, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,009) 0. 0,0047 0,04..,174 = 1, ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 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)

196 dimana : v 1 = v P 1 = 80,471 lb f /ft² P = 77,959 lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s 0,174 ft. lbm / lbf. s P = 4,1951 ft.lbf /lb m 5 0 ft 4,1951 ft. lbf / lbm 1,50.10 ft. lbf / lbm 0 W s Ws = -4,195 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp 4,195 = -0,8 x Wp Wp = 0,411 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 0,54 0, = lbm / s 0,411 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 8, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp 4. Pompa Klarifier (PU-06) Fungsi : memompa air dari klarfier ke tangki filtrasi Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 9469,19 kg/jam = 5,7989 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s

197 5,7989 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,09 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,09 ft /s ) 0,45 ( 6,1586 lbm/ft ) 0,1 =,99 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :.5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft 0,09 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,798 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,798 ft / s)(0,058 ft)(600) = 1,971lbm/ft.s = 66548,8085 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0,0007 4,6x10 Pada N Re = 66548,8085 dan /D = 0,067 6 m = 0,0007 maka harga f = 0,07 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0608 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),798 = 0,185 ft.lbf/lbm (,174)

198 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),798 = 0,44 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... = 4(0,07) g c 00.,798 0,058..,174 = 8,80 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,117ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 8,8887 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 =.77,959 lb f /ft² P =.741,9060lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -9,79 ft.lbf/lbm P = 0,85 ft.lbf /lb m 0 ft 0,85 ft / lbf / lbm 8,8887 ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -9,79 = -0,8 x Wp Wp = 49,6549 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 9469,19 0, = lbm / s 49,6549 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s

199 P real = = 0,4188 hp 0,4188 0,8 = 0,55 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp 5. Pompa Tangki Filtrasi (PU-07) Fungsi : memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas TU-01 Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 9469,196 kg/jam = 5,7989 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 5,7989 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,09 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,09 ft /s ) 0,45 ( 6,1586 lbm/ft ) 0,1 =,99in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :.5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft

200 0,09 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,798 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,798 ft / s)(0,058 ft)(600) = 1,971lbm/ft.s = 66548,8085 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0,0007 4,6x10 Pada N Re = 66548,8085 dan /D = 0,067 6 m = 0,0007 maka harga f = 0,07 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0608 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),798 = 0,185 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),798 = 0,44 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... = 4(0,07) g c 00.,7985 0,058..,174 = 8,80 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,117 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 8,8887 ft.lbf/lbm

201 Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 =.778,9060 lb f /ft² P = 859,5008 lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = - 40,1684 ft.lbf/lbm P = 1,798 ft.lbf /lb m 0 ft1,798 ft. lbf / lbm 8,8887 ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 40,1684 = -0,8 x Wp Wp = 50,106 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 9469,19 0, = lbm / s 50,106 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 0,594 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp 6. Pompa Utilitas (PU-08) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke tangki kation Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 611,970 kg/jam =,745 lbm/s

202 Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s,745lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,060 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,060 ft /s ) 0,45 (6,196 lbm/ft ) 0,1 = 1,888 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,067 in = 0,17 ft Diameter Luar (OD) :,75 in = 0,1979 ft Inside sectional area : 0,0 ft 0,060 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,58 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,58 ft / s)(0,17 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 514,6619 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 514,6619 dan /D = = 0,0009 0,17 ft maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0519 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174

203 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),58 = 0,1556 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),58 = 0,074 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,008) 50.,58 0,058..,174 = 0,964 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,107 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 1,4819 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = 859,5008 lb f /ft² P =.71,6084 lb f /ft² ; Z = 0 ft P = 9,456 ft.lbf /lb m maka :,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = - 1,09 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws 0 ft 9,456 ft. lbf / lbm 1,4819 ft. lbf / lbm W 0 = - x Wp -1,09 = -0,8 x Wp Wp Daya pompa : P = m x Wp = 15,066 ft.lbf/lbm s

204 611,970 0, = lbm / s 15,066 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 0,10 hp Preal = 0,10 0,179hp 0,8 Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 hp 7. Pompa Kation (PU-09) Fungsi : memompa air dari tangki kation ke tangki anion Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 611,970 kg/jam =,745lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s,745lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,060 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,060 ft /s ) 0,45 (6,196 lbm/ft ) 0,1 = 1,888 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,067 in = 0,17 ft Diameter Luar (OD) :,75 in = 0,1979 ft Inside sectional area : 0,0 ft

205 0,060 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,58 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,58 ft / s)(0,17 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 514,6619 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 514,6619 dan /D = = 0,0009 0,17 ft maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0519 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),58 = 0,1556 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),58 = 0,074 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,008) 50.,58 0,058..,174 = 0,964 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,107 ft.lbf/lbm = 1,174

206 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,4819 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 P = 108,7646 kpa = 71,6084lb f /ft² P = 0 lbf /lb m Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -1,4819 ft.lbf/lbms 0 ft 0 1,4849 ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -1,4819 = -0,8 x Wp Wp = 6,854 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 4.87,9416 0, = lbm / s 6,854 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s Preal = = 0,188 hp 0,188 0,85hp 0.8 Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/4 hp 8. Pompa Anion (PU-10) Fungsi : memompa air dari tangki anion ke dearator Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi :

207 P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 611,970 kg/jam =,745 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s,745lbm / s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,060 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,060 ft /s ) 0,45 (6,196 lbm/ft ) 0,1 = 1,888 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,067 in = 0,17 ft Diameter Luar (OD) :,75 in = 0,1979 ft Inside sectional area : 0,0 ft 0,060 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,58 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,58 ft / s)(0,17 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 514,6619 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 514,6619 dan /D = = 0,0009 0,17 ft maka harga f = 0,008 Friction loss : (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1

208 , = 0,519 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),58 = 0,1556 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),58 = 0,074 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,008) 50.,58 0,058..,174 = 0,964 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,107 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws = 1,4819 ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka : P 1 = 71,6084 lb f /ft² P = 470,746 lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = - 50,767 ft.lbf/lbm P = 19,807 ft.lbf /lb m 0 ft19,807 1,4819 ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 50,767= -0,8 x Wp Wp = 6,45 ft.lbf/lbm

209 Daya pompa : P = m x Wp 611,970 0, = lbm / s 6,45 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 0,419 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp 9. Pompa H SO 4 (PU-11) Fungsi : memompa H SO 4 dari tangki pelarutan H SO 4 ke tangki kation Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 1,574 kg/jam = 0,010 lbm/s Densitas H SO 4 () = 1061,7 kg/m = 66,801 lbm/ft (Othmer, 1967) Viskositas H SO 4 () = 5, cp = 0,01 lbm/ft.s (Othmer, 1967) 0,010lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = = 1, ft /s 66,801lbm / ft Desain pompa : Asumsi aliran laminar Di,opt = (Q) 0,6 (µ) 0,18 (Timmerhaus,1991) = (1, ft /s ) 0,6 (5,) 0,18 = 0,07 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 5 1, ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft = 0,064 ft/s

210 v D Bilangan Reynold : N Re = maka harga f = 0, Friction loss : (66,801lbm/ ft )(0,064 ft / s)(0,04 ft) = 0,010 lbm/ft.s = 4,5015 (laminar) (Timmerhaus,1991) 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) 0,064 =, ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,064 = 4, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D.. = 4(0,). g c 50. 0,064 0,0779..,174 = 0,0549 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = A 1 1 A v.. g c 0, =, ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 0,0551 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = 817,646 lb f /ft² P = 71,6084 lb f /ft² ; P = 8,6 ft.lbf /lb m

211 Z = 0 ft maka :,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -8,877 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -8,877 = -0,8 x Wp Wp = 5,596 ft.lbf/lbm 0 ft 8,6 ft. lbf / lbm 0,0551 ft. lbf / lbm W 0 s Daya pompa : P = m x Wp 1,574 0, = lbm / s 5,596 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 6, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp 0. Pompa NaOH (PU-1) Fungsi : memompa air dari tangki pelarutan NaOH ke tangki anion Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 1,49 kg/jam = 0,0008 lbm/s Densitas NaOH () = 1518 kg/m = 94,766 lbm/ft (Othmer, 1967) Viskositas NaOH () = 0,0004 cp =, lbm/ft.s (Othmer, 1967) 0,0008 lbm / s Laju alir volumetrik (Q) = = 8, ft /s 94,766lbm / ft Desain pompa : Di,opt = (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) = (8, ft /s ) 0,6 (, lbm/ft ) 0,18

212 = 0,001 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 -6 8,07 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,00 ft/s 0,0004 ft Bilangan Reynold : N Re = = v D (94,766 lbm / ft )(0,00 ft / s)(0,04 ft) -7, lbm/ft.s = 14876,8098 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 14876,8098 dan /D = = 0,0067 0,04 ft maka harga f = 0,009 Friction loss : (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 v elbow 90 = h f = n.kf.. 0, =, ft.lbf/lbm =0,5 1,174 g c = (0,75) 0,00 = 9, ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,00 = 1, ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,009) 0. 0,00 0,04..,174 =, ft.lbf/lbm

213 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c 0, = 6, ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws =, ft.lbf/lbm (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 =.59,7958 lb f /ft² P =.71,6084 lb f /ft² ; Z = 0 ft P =,745 ft.lbf /lb m maka :,174 ft / s 0,174 ft. lbm / lbf. s -4 0 ft,745 ft. lbf / lbm,64910 ft. lbf / lbm W 0 s Ws = -17,759 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -17,759 = -0,8 x Wp Wp = 1,5948 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 1,49 0, = lbm / s 1,5948 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s =, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp 1. Pompa Deaerator (PU-1) Fungsi : memompa air dari tangki deaerator ke ketel uap Jenis : pompa sentrifugal

214 Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 611,970 kg/jam =,745 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s,745lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,060ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,060 ft /s ) 0,45 (6,196 lbm/ft ) 0,1 = 1,888 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,067 in = 0,17 ft Diameter Luar (OD) :,75 in = 0,1979 ft Inside sectional area : 0,0 ft 0,060 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,58 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,58 ft / s)(0,17 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 514,6619 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 514,6619 dan /D = = 0,0009 0,17 ft maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997)

215 Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,0519 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),587 = 0,1556 ft.lbf/lbm (,174) v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),58 = 0,075 ft.lbf/lbm (,174) L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,008) 0.,58 0,17..,174 = 0,964 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c, = 0,107 ft.lbf/lbm = 1,174 v 1 Tee = hf = n.kf.. g c Total friction loss : F = 1(1),587 = 0,107 ft.lbf/lbm (,174) = 1,5856 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 =.470,746 lb f /ft² P = 511,069 lb f /ft² ; Z = 40 ft P = 15,405 ft.lbf /lb m maka :,174 ft / s,174 ft. lbm/ lbf. s 0 50 ft15,405 ft. lbf / lbm 1,5856 ft. lbf / lbm W 0 s

216 Ws = - 67,0161 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp - 67,0161 = -0,8 x Wp Wp = 8,770 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 611,970 0, = lbm / s 8,770 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 0,570 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp. Pompa Utilitas (PU-14) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke cooling tower Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 16,1 kg/jam = 1,4184 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 1,4184lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,08 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,08 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 1,17 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,51 in

217 Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,800 in = 0,1150 ft Diameter Luar (OD) : 1,6600 in = 0,18 ft Inside sectional area : 0,0104ft 0,08 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,01040 ft =,190 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,190 ft / s)(0,1150 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 9149,9488 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 9149,9488 dan /D = = 0,001 0,0874 ft maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,074 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),190 (,174) = 0,111 ft.lbf/lbm v check valve = h f = n.kf.. g c = (,0),190 (,174) = 0,1495 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,008) 50.,190 0,0874..,174 = 1,098 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c

218 , = 0,0747 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 1,415 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 = 859,5008lb f /ft² P = 116,81 lb f /ft² ; Z = 75 ft P = -11,9510 ft.lbf /lb m maka :,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -64,465ft.lbf/lbm 75 ft11,9510 ft. lbf / lbm 1,415 ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -64,465 = -0,8 x Wp Wp = 80,578 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 65,614 0, = lbm / s 80,578 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 0,078 HP Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ HP. Pompa Cooling Tower (PU-15) Fungsi : memompa air dari cooling tower ke proses Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit

219 Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 9.009,8919 kg/jam =,8896 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s,8896 lbm/ s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,84 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,84 ft /s ) 0,45 ( 6,196 lbm/ft ) 0,1 = 4,85 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 4 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 4,06 in = 0,55 ft Diameter Luar (OD) : 4.5 in = 0,750 ft Inside sectional area : 0,08840 ft 0,84 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,08840 ft = 4,477 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(4,477 ft / s)(0,750 ft) = 0,0005lbm/ft.s = ,8905 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = ,8905 dan /D = = 0,0054 0,957 ft maka harga f = 0,007 (Geankoplis,1997) Friction loss :

220 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 4, = 0,1469 ft.lbf/lbm = 0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 4,477 (,174) = 0,4406 ft.lbf/lbm v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 4,477 (,174) = 0,5875 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 00 ft = F f = 4f D.. = 4(0,007). g c 00. 4,477 0,957..,174 = 7,547 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c 4, = 0,97 ft.lbf/lbm = 1,174 Total friction loss : F = 8,84 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 P Z = 75 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -8,84 ft.lbf/lbm 75 ft 0 8,84 ft. lbf / lbm W 0 s Effisiensi pompa, = 80 % Ws = - x Wp -8,84 = -0,8 x Wp

221 Wp = 104,779 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp 815,4550 0, = lbm / s 104,779 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 4,55 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 5 hp 4. Pompa Utilitas (PU-16) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke tangki utilitas TU-0 Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = kg/jam = 0,669 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,669lbm / s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,010 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,6 (µ) 0,18 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,010 ft /s ) 0,45 ( lbm/ft ) 0,1 = 0,6494 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0.75 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : in = 0,0687 ft Diameter Luar (OD) : in = 0,0875ft

222 Inside sectional area : 0,0071 ft 0,010 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0071 ft =,760 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (6,196 lbm / ft )(,760 ft / s)(0,0687 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 1907,8784 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 1907,8784 dan /D = = 0,00 0,0874 ft maka harga f = 0,008 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1, = 0,059 ft.lbf/lbm =0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75),760 (,174) = 0,1776 ft.lbf/lbm v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0),760 (,174) = 0,68 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,008) 50.,760 0,0874..,174 =,7589 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c,760 = 0,1184 ft.lbf/lbm 1,174 = 1 0

223 Total friction loss : F =,509 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v maka P 1 =.858,5008 lb f /ft² P =.866,4967 lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -5,4845 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws P = 0,16 ft.lbf /lb m 50 ft 0,16 ft. lbf / lbm,509 ft. lbf / lbm W 0 = - x Wp -5,464 = -0,8 x Wp Wp = 66,89 ft.lbf/lbm s Daya pompa : P = m x Wp 1,040 0, = lbm / s 66,89 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 0,0774 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/8 hp 5. Pompa Kaporit (PU-17) Fungsi : memompa air dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas TU-0 Jenis Jumlah : pompa sentrifugal : 1 unit Kondisi operasi :

224 P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = 0,00 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) = 79,4088 lbm / ft =, ft /s Desain pompa : Di,opt = (Q) 0,6 () 0,18 (Timmerhaus,1991) =,9 (, 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, ft Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 ft / s = 0,0001 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D (79,4088 lbm / ft )(0,0001 ft / s)(0,04 ft) = -7 4, lbm/ft.s = 5,850 (Laminar) maka harga f = 0,08 Friction loss : (Geankoplis,1997) 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 (0,0001) 1 0 =, ft.lbf/lbm =0,5 1,174

225 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c (0,0001) = (0,75) (,174) = 7, ft.lbf/lbm v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) (0,0001) (,174) = 1, ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 0 ft = F f = 4f D.. = 4(0,08). g c 0. 0,0001 0,04..,174 =, ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c Total friction loss : F (0,0001) = 5, ft.lbf/lbm 1,174 = 1 0 =, ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997) dimana : v 1 = v P 1 =.179,4917 lb f /ft² P =.866,4967 lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s 0,174 ft. lbm / lbf. s Ws = -8,6515 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws P = 8,6515 ft.lbf /lb m 8 0 ft 8,6515, ft. lbf / lbm 0 = - x Wp -8,6515 = -0,8 x Wp Wp = 5,8144 ft.lbf/lbm W s Daya pompa : P = m x Wp

226 0,00 0, = lbm / s 5,8144 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 1, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp 6. Pompa Utilitas (PU-18) Fungsi : memompa air dari tangki utilitas TU-0 ke distribusi domestik Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Kondisi operasi : P = 1 atm T = 8 o C Laju alir massa (F) = kg/jam = 0,669 lbm/s Densitas air () = 996,4 kg/m = 6,196 lbm/ft Viskositas air () = 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 0,669lbm / s Laju alir volumetrik (Q) = 6,196 lbm / ft = 0,010 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,6 (µ) 0,18 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,010 ft /s ) 0,45 ( lbm/ft ) 0,1 = 0,8940 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0.75 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : in = 0,0687 ft Diameter Luar (OD) : in = 0,0875ft Inside sectional area : 0,0071 ft 0,010 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0071 ft = 1,7068 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D

227 (6,196 lbm / ft )(1,7068 ft / s)(0,0687 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 1745, (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = 17.45, dan /D = = 0,0017 0,0874 ft maka harga f = 0,007 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 1, = 0,06 ft.lbf/lbm =0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 1,7068 (,174) = 0,040 ft.lbf/lbm v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 1,7068 (,174) = 0,0905 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 50 ft = F f = 4f D... g c = 4(0,007) 50. 1,7068 0,0874..,174 = 0,9 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c 1,7068 = 0,045 ft.lbf/lbm 1,174 = 1 0 Total friction loss : F = 0,484 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,1997)

228 dimana : v 1 = v maka P 1 = 866,4967 lb f /ft² P = 116,81 lb f /ft² ; Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -8,419 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, = 80 % Ws P = -1,064 ft.lbf /lb m 0 ft 1,064 ft. lbf / lbm 0,484 ft. lbf / lbm W 0 = - x Wp -8,419 = -0,8 x Wp Wp = 10,57 ft.lbf/lbm s Daya pompa : P = m x Wp 1,040 0, = lbm / s 10,57 ft. lbf / lbm 1 hp x 550 ft. lbf / s = 0,01 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/8 hp 7. Pompa Bahan Bakar (PU-0) Fungsi : memompa solar dari tangki bahan bakar ke generator Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Kondisi operasi : - Temperatur = 8C - Densitas solar () = 890,071 kg/m = 55,56 lb m /ft (Perry, 1997) - Viskositas solar () = 1,1 cp = 7, lb m /ftjam (Perry, 1997) =, lb m /fts - Laju volume (Q) = 54,7118 L/jam = 1, m /detik

229 = 0,005 ft /s Desain pompa : Di,opt =,9 (Q) 0,45 (µ) 0,1 (Timmerhaus,1991) =,9 (0,005 ft /s ) 0,6 (55,56 lbm/ft ) 0,18 =,845 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,0670 in = 0,17 ft Diameter Luar (OD) :,750 in = 0,1979ft Inside sectional area : 0,0 ft 0,005 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,85 ft/s 0,0 ft Bilangan Reynold : N Re = v D (55,56 lbm / ft )(0,85) ft / s)(0,17 ft) = -07,05.10 lbm/ft.s = (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 0, ,00015 ft Pada N Re = dan /D = = 0,0009 0,0 ft maka harga f = 0,01 (Geankoplis,1997) Friction loss : 1 Sharp edge entrance= h c = 0,5 1 A v A 1 0, = 0,0004 ft.lbf/lbm =0,5 1,174 v elbow 90 = h f = n.kf.. g c = (0,75) 0,85 (,174) = 0,001 ft.lbf/lbm

230 v 1 check valve = h f = n.kf.. g c = 1(,0) 0,85 (,174) = 0,0016 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 40 ft = F f = 4f D.. = 4(0,01). g c 40. 0,85 0,04..,174 = 0,0075 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit = h ex = 1 A 1 A v.. g c Total friction loss : F Dari persamaan Bernoulli : 0,85 = 0,0008 ft.lbf/lbm 1,174 = 1 0 P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v maka : P 1 P Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 Ws = -0,0114 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, = 0,0116 ft.lbf/lbm 0 ft 0 0,0116 ft. lbf / lbm W 0 Ws Qρ (0,0114)(0,005) 55,56 P Untuk efisiensi pompa 80, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan = 0,0108 = 0,015 hp 0,8 Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp s (Geankoplis,1997) 0,0107 hp

231 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Furfural digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 0 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah kg/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Timmerhaus et al, 004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 9.500,- (Kompas, November, 009). 1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 4000 m Harga tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp /m. Harga tanah seluruhnya =40000 m Rp 00000/m = Rp ,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp ,- = Rp ,Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp ,-

232 Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya Nama Bangunan luas (m) harga total Areal proses 6.000, , ,00 Gudang Peralatan 00, , ,00 Areal produk 600, , ,00 Bengkel 800, , ,00 Areal bahan baku 400, , ,00 Pengolahan limbah 900, , ,00 Laboratorium 00, , ,00 Stasiun operator 00, , ,00 Pengolahan air.000, , ,00 Ruang boiler 00, , ,00 Pembangkit listrik 00, , ,00 Unit pemadam kebakaran 00, , ,00 Kantin 50, , ,00 Perpustakaan 50, , ,00 Parkir 400, , ,00 Perkantoran 900, , ,00 Daerah perluasan.000, , ,00 Pos keamanan 100, , ,00 Tempat ibadah 00, , ,00 Poliklinik 600, , ,00 Mess karyawan 4.000, , ,00 Taman 800, , ,00 Jalan.000, , ,00 Sarana Olahraga 500, , ,00 Harga bangunan saja = Rp ,- Harga sarana = Rp ,- Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp ,-

233 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Timmerhaus et al, 004) : C x C y X X 1 m I I dimana: C x = harga alat pada tahun 009 x y C y = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X 1 = kapasitas alat yang tersedia X = kapasitas alat yang diinginkan I x = indeks harga pada tahun 009 I y = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 007 digunakan metode regresi koefisien korelasi: n ΣX i Yi ΣX i ΣYi n ΣX ΣX n ΣY ΣY r (Montgomery, 199) i i Tabel LE. Harga Indeks Marshall dan Swift Xi.Yi Xi² Yi² No. Tahun (Xi) Indeks (Yi) Total ( Sumber: Tabel 6-, Timmerhaus et al, 004) i i

234 Data : n = 14 Xi = 797 Yi = XiYi = Xi² = Yi² = Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r = (14). (807996) (797)(14184) [(14). ( ) (797)²] x [(14)( ) (14184)² ] ½ 0,98 = 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b X dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari (009) X = variabel tahun ke n 1 a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery, 199) Maka : b a n ΣX Y ΣX ΣY i i i n ΣX ΣX Yi. Xi n. Xi i Xi. Xi.Yi ( Xi) i b = 14.( ) (797)(14184) = ( ) (797)² 185 = 16,8088 i a = (14184)( ) (797)(807996) = ( ) (797)² 185 = -58,8 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b X Y = 16,809X 58,8

235 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 009 adalah: Y = 16,809(009) 58,8 Y = 106,449 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus et al, 004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 004) Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (TK-101) Kapasitas tangki, X = 4,91 m. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X 1 ) 1 m³ adalah (C y ) US$ Dari tabel 6-4, Timmerhaus, 004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 00 (I y ) 110. Indeks harga tahun 009 (I x ) adalah 106,449. Maka estimasi harga tangki untuk (X ) 1064,4171 m adalah : 4,91 C x = US$ C x = US$ 45959,47.- C x = Rp ,-/unit 0,49 x 106,

236 Tabel LE. Estimasi Harga Peralatan Proses No. Kode Unit Ket *) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 TK I M I M-10 1 I R-01 1 I R-0 1 I G-01 1 I F-01 1 I V-0 1 I T-01 1 I F-0 1 I T-0 1 I TK-01 1 I P I P-10 1 I P-01 1 I P-0 1 I P-0 1 I P-04 1 I P-05 1 I P-06 1 I P-07 1 I E-01 1 I E-01 1 I E-0 1 I E-0 1 I E-04 1 I E-05 1 I BE-01 1 NI CR NI SC-01 1 NI SC-0 1 NI SC-0 1 NI V-01 1 NI FP-01 1 NI Harga total Import Non import ,08

237 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 SC 1 I BS 1 NI CL 1 NI SF 1 I CE 1 I AE 1 I CT 1 I DE 1 I KU 1 I UR-0 1 I TU-01 1 I TU-0 1 I TU-0 1 I TP-01 1 I TP-0 1 I TP-0 1 I TP-04 1 I TP-05 1 I TR I TB-01 1 NI TB-0 1 NI PU-01 1 NI PU-0 1 NI PU-0 1 NI PU-04 1 NI PU-05 1 NI PU-06 1 NI PU-07 1 NI PU-08 1 NI PU-09 1 NI PU-10 1 NI PU-11 1 NI PU-1 1 NI PU-1 1 NI PU-14 1 NI PU-15 1 NI PU-17 1 NI PU-18 1 NI PU- 1 NI

238 40 PU- 1 I PU-4 1 NI PU-5 1 NI PU-6 1 NI PU-7 1 NI a.sludge t.penampung t.aerasi t. sedimentasi Generator Harga total Import Non import Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor. Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,4 x (Rp , ,- ) + 1,4 x (Rp ,- + Rp ,- ) = Rp Biaya pemasangan diperkirakan 50 dari total harga peralatan (Timmerhaus 004). Biaya pemasangan = 0,50 Rp = Rp Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp Rp ,- = Rp Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 40 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,4 Rp = Rp

239 1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 60 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya perpipaan (E) = 0,6 Rp = Rp Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 0 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya instalasi listrik (F) = 0, Rp = Rp Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 55 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya insulasi (G) = 0,55 Rp = Rp Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya inventaris kantor (H) = 0,05 Rp = Rp Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 5 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,05 Rp = Rp

240 Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut. Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No. Jenis Kendaraan Unit Tipe Harga/ Unit Harga Total (Rp) (Rp) Mobil direktur Mobil manajer Bus karyawan Mobil karyawan Truk Mobil pemasaran 1 toyota fortuner kijang inova bus L-00 truk minibus L Mobil pemadam kebakaran truk tangki Total Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1..1 Pra Investasi Diperkirakan 7 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Pra Investasi (K) = 0,07 x Rp = Rp Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 0 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,0 Rp = Rp Biaya Legalitas Diperkirakan 4 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya Legalitas (M) = 0,04 Rp = Rp

241 1..4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 0 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya Kontraktor (N) = 0,0 Rp = Rp Biaya Tak Terduga Diperkirakan 40 dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 004). Biaya Tak Terduga (O) = 0,40 Rp = Rp Total MITTL = K + L + M + N + O = Rp Total MIT = MITL + MITTL = Rp Rp = Rp Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 1 bulan (= 0 hari)..1 Persediaan Bahan Baku.1.1 Bahan baku proses 1. Toluena Kebutuhan = 80,51 kg/jam = 946,068 liter/jam Harga = Rp ,- /liter Harga total = 0 hari 4 jam/hari 946,068 liter/jam ,-/liter ( 009) = Rp Asam Sulfat 6 % Kebutuhan = 11,5 kg/jam = 61,141 l/jam Harga = Rp. 8000,-l/m Harga total = 0 hari 4 jam/hari 61,141 l/jam x Rp. 8000,-/m ( = Rp

242 . Tandan Kosong Kebutuhan = 15 kg/jam Harga = Rp. 100,-/kg Harga total = 0 hari 4 jam/hari 15 kg/jam x Rp. 100,-/kg ( 009) = Rp Persediaan bahan baku utilitas 1. Alum, Al(SO4) Kebutuhan = 0,475 kg/jam Harga = Rp 1.100,-/kg Harga total = 0 hari 4 jam/hari 0,475 kg/jam Rp 1.100,- /kg (PT. Bratachem 009) = Rp 74, Soda abu, NaCO Kebutuhan = 0,557 kg/jam Harga = Rp.500,-/kg (PT. Bratachem 009) Harga total = 0 hari 4 jam/hari 0,557 kg/jam Rp.500,-/kg = Rp Kaporit Kebutuhan = 0,00 kg/jam Harga = Rp 9.500,-/kg (PT. Bratachem 009) Harga total = 0 hari 4 jam/hari 0,00 kg/jam Rp 9.500,-/kg = Rp HSO4 Kebutuhan = 1,5740 kg/jam = 0,8555 L/jam Harga = Rp /L (PT. Bratachem 009) Harga total = 0 hari 4 jam x 0,8555 L/jam Rp /L = Rp

243 5. NaOH Kebutuhan = 1,490 kg/jam Harga = Rp 50,-/kg (PT. Bratachem 009) Harga total = 0 hari 4 jam 1,490 kg/jam Rp 50,-/kg = Rp Solar Kebutuhan = 54,7118 ltr/jam Harga solar untuk industri = Rp ,-/liter (PT.Pertamina, 009) Harga total = 0 hari 4 jam/hari 54,7118 ltr/jam Rp ,-/liter = Rp Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 bulan (0 hari) adalah = Rp

244 . Kas.. Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan Jumlah Gaji/bulan (Rp) Jumlah gaji/bulan (Rp) Direktur Sekretaris Manajer Pemasaran Manajer Keuangan Manajer Personalia Manajer Teknik Manajer Produksi Kepala Bagian Penjualan dan Pembelian 1 Kepala Bagian Pembukuan dan Perpajakan 1 Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas 1 Kepala Bagian Mesin dan Listrik 1 Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Keuangan dan Personalia Karyawan Pemasaran dan penjualan Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Total Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp ,-

245 .. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 0 dari gaji pegawai = 0, Rp ,= Rp Biaya Pemasaran Diperkirakan 0 dari gaji pegawai = 0, Rp ,= Rp Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 0 Tahun 000 Jo UU No. 1 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal ayat 1 UU No.0/00). Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.0/00). Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.1/97). Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp ,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.1/97). Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat UU No.1/97). Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pabrik Pembuatan FURFURAL Nilai Perolehan Objek Pajak Tanah Rp ,- Bangunan Rp Total NJOP Rp Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp , ,- ) ,-

246 Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp ,- Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total Biaya Start Up Diperkirakan 1 dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 004). = 0,1 Rp = Rp Piutang Dagang IP PD HPT 1 dimana: PD = piutang dagang IP HPT = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan) = hasil penjualan tahunan Penjualan : 1. Harga jual Furfural = Rp 1.940,- / kg ( 009) Produksi Furfural = 99,9654 kg/jam Hasil penjualan Furfural tahunan = 99,9654 kg/jam 4jam/hari0hari/tahun Rp 58000,- /liter = Rp Harga jual Glukosa = Rp 4000,- /kg Produksi Glukosa = 906,458 kg/jam Hasil penjualan Glukosa tahunan = 906,458 kg/jam 4 jam/hari 0 hari/tahun Rp 4000,- /kg = Rp

247 Hasil penjualan total tahunan = Rp Piutang Dagang = 1 Rp = Rp Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No Bahan baku proses dan utilitas Kas Start up Piutang Dagang ,- Total Total Modal Investasi Jumlah (Rp) , , = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp Rp = Rp Modal ini berasal dari: - Modal sendiri = 60 dari total modal investasi = 0,6 Rp = Rp Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi = 0,4 Rp = Rp Biaya Produksi Total.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC).1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P)

248 Gaji total = (1 + ) Rp ,- = Rp ,.1. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 1 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 007). Bunga bank (Q) = 0,1 Rp = Rp Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji,004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 000 Kelompok Harta Beberapa Jenis Harta Berwujud Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri. Mesin industri kimia, mesin industri mesin Bangunan sarana dan penunjang Sumber : Waluyo, 000 dan Rusdji,004 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D P L n dimana: D = depresiasi per tahun P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun) Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 000

249 No Komponen Bangunan Peralatan proses dan utilitas Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi Biaya (Rp) ,165,000,000 TOTAL Umur (tahun) Depresiasi (Rp) Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 5 dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi = 0,5 Rp = Rp Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp Rp = Rp Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses

250 Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar sampai 0%, diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al, 004). Biaya perawatan mesin = 0,1 Rp = Rp Perawatan bangunan Diperkirakan 10 dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 004). Perawatan bangunan = 0,1 Rp = Rp Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 004). Perawatan kenderaan = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 004). Perawatan instrumen = 0,1 Rp = Rp Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 004). Perawatan perpipaan = 0,1 Rp = Rp Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 004). Perawatan listrik = 0.1 Rp ,- = Rp Perawatan insulasi Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 004).

251 Perawatan insulasi = 0,1 Rp = Rp Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 004). Perawatan inventaris kantor = 0,1 Rp = Rp Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 Rp = Rp Total biaya perawatan (S).1.5 = Rp Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 0 dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 004). Plant Overhead Cost (T) = 0, x Rp = Rp Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 1 bulan adalah Rp Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = = Rp Rp Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 1 bulan adalah Rp Biaya pemasaran selama 1 tahun = 1 Rp = Rp ,- Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp ,-

252 = Rp ,Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp ,-.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 004). Biaya laboratorium (W) = 0,05 x Rp = Rp Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp = Rp Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 007). = 0,001 Rp = Rp Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp ,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 009) Maka biaya asuransi karyawan = 185 orang x Rp ,-/orang = Rp ,Total biaya asuransi (Y) = Rp Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp ,Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z = Rp Variabel

253 ..1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 0 hari adalah Rp (sudah termasuk bahan baku recycle). Bahan baku yang dapat di-recycle hanya dibeli untuk persediaan 1 bulan dalam 1 tahun. Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun dikurang bahan baku yang dapat di-recycle (toluena dan asam sulfat) adalah Rp Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10 dari biaya variabel bahan baku Biaya perawatan lingkungan = 0,1 Rp = Rp Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku Biaya variabel pemasaran = 0,01 Rp = Rp Total biaya variabel tambahan.. = Rp Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 dari biaya variabel tambahan = 0,05 Rp = Rp Total biaya variabel = Rp Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp Rp = Rp Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

254 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = total penjualan total biaya produksi = Rp Rp = Rp Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp = Rp Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp Rp = Rp Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 198 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 004): Penghasilan sampai dengan Rp ,- dikenakan pajak sebesar 10. Penghasilan Rp ,- sampai dengan Rp ,- dikenakan pajak sebesar 15. Penghasilan di atas Rp ,- dikenakan pajak sebesar 0. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: Rp = Rp , (Rp Rp ) = Rp ,- 0 (Rp Rp ) Total PPh 4. = Rp ,= Rp Laba setelah pajak Laba setelah pajak = laba sebelum pajak PPh = Rp Rp = Rp Analisa Aspek Ekonomi

255 5.1 Profit Margin (PM) PM = Laba sebelum pajak 100 total penjualan PM = Rp x 100% Rp = 49,87 % 5. Break Even Point (BEP) BEP = Biaya Tetap 100 Total Penjualan Biaya Variabel Rp x 100% Rp Rp BEP = = 6,6 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 6,6 % Kg/tahun = kg/tahun Nilai penjualan pada titik BEP = 6,6 % x Rp = Rp Return on Investment (ROI) ROI = Laba setelah pajak 100 Total modal investasi ROI = Rp x 100% Rp = 45,70 % Pay Out Time (POT) 1 x 1 tahun 45,70 POT = POT =,19 tahun Return on Network (RON)

256 RON = Laba setelah pajak 100 Modal sendiri RON = Rp Rp x 100% RON = 76,17 % 5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut Cash Flow. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.1, diperoleh nilai IRR = 6,76 % Kapasitas TABEL LE.11 Data Perhtungan BEP Biaya tetap Biaya variabel Total biaya produksi Penjualan ,749,08,

257 Thn Laba sebelum pajak Pajak Laba Sesudah pajak Tabel LE. 1 Data Perhitungan IRR Depresiasi Amortisasi Net Cash Flow P/F pada i = 60% PV pada i = 60% P/F pada i = 6% PV pada i = 6% , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , IRR = (6 60) = 6,76 % ( )

258 harga (Rp) 600,000,000, ,000,000, ,000,000,000 00,000,000,000 00,000,000, ,000,000,000 - biaya tetap biaya variabel biaya produksi biaya penjualan kapasitas produksi (%) Gambar LE.4 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Pembuatan Furfural