APPENDIX A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 APPENDIX A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi Waktu operasi Satuan massa = ton/tahun = 4 jam / hari ; 330 hari / tahun = kilogram / jam Komposisi bahan baku : Komposisi soda ash : (SREE Int. Indonesia) Komponen % Berat Na CO 3 99,70% Impuritis 0,0% H O 0,10% 100,00% Komposisi asam phosphat : (PT.Petrokimia Gresik) Komponen % Berat H 3 PO 4 65,00% H O 35,00% 100,00% 1. TANGKI PENGENCER ( M - 11 ) Fungsi : Mengencerkan soda ash dengan penambahan air proses. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 30 o C (suhu kamar) * Waktu tinggal = 60 menit (US.Patent :,888,31) Soda ash Air proses Larutan soda ash 4% Basis = 1000 kg soda ash teknis / jam Komposisi 1000 kg soda ash / jam : Komponen Berat (kg/j) % Berat Na CO 3 997, ,7% Impuritis,0000 0,% H O 1,0000 0,1% 1000, ,0% A - 1

2 Appendix A A - Soda ash diencerkan sampai dengan kadar 4%. (Keyes : 747) Neraca massa total : F = L F = Feed L = Larutan akhir Neraca massa komponen : F. X F = L. X L F. X F = 997,0000 kg X L = 0,4 (kadar akhir = 4%) maka L = F.X X L F 997 = = 373,8095 kg 0, 4 Berat feed = 1000,0000 kg Penambahan air = 373, ,0000 = 1373,8095 kg Total H O = H O pada feed + Penambahan air proses Total H O = 1, ,8095 = 1374,8095 kg Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Na CO 3 dr F-110 * Lar. Na CO 3 ke R-10 Na CO 3 997,0000 Na CO 3 997,0000 Impuritis,0000 Impuritis,0000 H O 1,0000 H O 1374, , ,8095 * Air proses dr utilitas H O 1373, , ,8095

3 Appendix A A - 3. REAKTOR ( R - 10 ) Fungsi : Mereaksikan soda ash dengan asam phosphat membentuk disodium phosphat. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 85 o C (Keyes : 747) * Waktu tinggal = 60 menit (US.Patent :,888,31) Larutan Na CO 3 Gas CO H 3 PO 4 65% Larutan Na HPO 4 Feed masuk : Komponen Berat (kg/j) Na CO 3 997,0000 Impuritis,0000 H O 1374, ,8095 Reaksi yang terjadi : (Keyes : 746) Na CO 3(Aq) + H 3 PO 4(L) Na HPO 4(L) + CO (G) + H O (L) Komponen B M Na CO H 3 PO 4 98 Na HPO 4 14 CO 44 H O 18 Tinjauan reaksi : Berat Na CO 3 = 997,0000 kg Mol Na CO 3 = 997 (kg) / 106 (kg/kmol) = 9,40566 kmol Kebutuhan H 3 PO 4 = (1/1) x 9,40566 kmol = 9,40566 kmol = 9,40566 kmol x 98 kg/kmol = 91,7547 kg Produk Na HPO 4 = (1/1) x 9,40566 kmol = 9,40566 kmol = 9,40566 kmol x 14 kg/kmol = 1335,6037 kg Produk CO = (1/1) x 9,40566 kmol = 9,40566 kmol = 9,40566 kmol x 44 kg/kmol = 413,8490 kg Produk H O = (1/1) x 9,40566 kmol = 9,40566 kmol = 9,40566 kmol x 18 kg/kmol = 169,300 kg

4 Appendix A A - 4 Kebutuhan asam phosphat : Digunakan asam phosphat berlebih 1% untuk menyempurnakan reaksi. Kebutuhan H 3 PO 4 = 91,7547 kg H 3 PO 4 berlebih = (100% + 1%) x 91,7547 kg = 930,97 kg H 3 PO 4 sisa reaksi = 930,97-91,7547 = 9,175 kg Digunakan asam phosphat dengan kadar 65%. Berat total H 3 PO 4 65% = 930,97 x (100/65) = 143,649 kg Berat H O pada H 3 PO 4 65% = 143, ,97 = 501,97 kg Total H O = H O pada feed + H O produk reaksi + H O pada H 3 PO 4 Total H O = 1374, , ,97 = 045,404 kg Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Lar. Na CO 3 dr M-11 * Produk bawah ke H-0 Na CO 3 997,0000 Na HPO ,6037 Impuritis,0000 H 3 PO 4 9,175 H O 1374,8095 Impuritis, ,8095 H O 045,404 * H 3 PO 4 dr F ,54 H 3 PO 4 930,97 * Gas CO ke F-310 H O 501,97 CO 413, , , ,0744

5 Appendix A A FILTER PRESS ( H - 0 ) Fungsi : Memisahkan cake dan filtrat. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 40 psi (Foust : 671) * Suhu operasi = 85 o C (suhu bahan) * Waktu tinggal = 60 menit (Keyes : 747) Campuran Filtrat (liquid) Feed masuk : Komponen Berat (kg/j) Na HPO ,6037 H 3 PO 4 9,175 Impuritis,0000 H O 045, ,54 Bahan bersifat solid : Komponen Berat (kg/j) Impuritis,0000 Bahan bersifat liquid : Komponen Berat (kg/j) Na HPO ,6037 H 3 PO 4 9,175 H O 045, ,54 Proses filtrasi : Impuritis (solid) Asumsi filtrat (liquid) terikut solid (cake) = % (Perry 7 ed ; 19-87) Maka filtrat keluar = Filtrat pada feed - Filtrat terikut terdiri dari : Komponen Feed (kg/j) Filtrat terikut (kg/j) Filtrat keluar (kg/j) Na HPO ,6037 6, ,8916 H 3 PO 4 9,175 0,1844 9,0331 H O 045,404 40, , ,54 67, ,408

6 Appendix A A - 6 Komposisi cake (solid) : Solid keluar = solid pada feed + filtrat terikut cake Komponen Solid (kg/j) Filtrat terikut Solid keluar (kg/j) (kg/j) Na HPO 4 6,711 6,711 H 3 PO 4 0,1844 0,1844 Impuritis,0000,0000 H O 40, ,9081, , ,8046 Kebutuhan air pencuci = 100% dari solid (Hugot : 479) Kebutuhan air pencuci = kg x 100% = kg Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Produk bawah dr R-10 * Filtrat ke V-30 Na HPO ,6037 Na HPO ,8916 H 3 PO 4 9,175 H 3 PO 4 9,0331 Impuritis,0000 H O 004,4961 H O 045,404 33, ,54 * Limbah padat Na HPO 4 6,711 H 3 PO 4 0,1844 Impuritis,0000 H O 40, , ,54 339,54

7 Appendix A A EVAPORATOR ( V - 30 ) Fungsi : Memekatkan larutan disodium phosphat. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 100 o C (titik didih air) * Sistem kerja = kontinyu Larutan Na HPO 4 Uap air Larutan Na HPO 4 60% Feed masuk dari H-0 : Komponen Berat (kg/j) Fraksi berat Na HPO ,8916 0,3940 H 3 PO 4 9,0331 0,007 H O 004,4961 0, ,408 1,0000 Kadar pemekatan pada evaporator adalah 60%. (Keyes : 747) Neraca Massa total : F = V + L Neraca Massa komponen : F.X F = V.X V + L.X L Asumsi tidak ada disodium phosphat yang menguap, maka V.X V = 0 F = 33,408 kg X F = 0,3940 F. X F = 33,408 x 0,3940 = 1308,8916 kg X L = 0,60 (kadar pemekatan = 60%) Maka berat larutan akhir, L = F.X X L F = 1308,8916 = 181,4860 kg 0,60 Berat bahan non air pada feed = Berat feed - Berat air Berat bahan non air pada feed = 33, ,4961 = 1317,947 kg Berat air pada produk = Berat larutan akhir - Berat bahan non air Berat air pada produk = 181, ,947 = 863,5613 kg Berat air pada feed = 004,4961 kg Berat air yang menguap = 004, ,5613 = 1140,9348 kg

8 Appendix A A - 8 Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Lar.Na HPO 4 dr H-0 * Lar.Na HPO 4 ke S-40 Na HPO ,8916 Na HPO ,8916 H 3 PO 4 9,0331 H 3 PO 4 9,0331 H O 004,4961 H O 863, , ,4860 * Uap air H O 1140, ,408 33, CRYSTALLIZER ( S - 40 ) Fungsi : Kristalisasi disodium phosphat menjadi disodium phosphat dihydrat. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 3 o C (suhu kamar) * Sistem kerja = kontinyu Larutan Na HPO 4 Kristal + mother liquor Feed masuk : Komponen Berat (kg/j) Na HPO ,8916 H 3 PO 4 9,0331 H O 863, ,4860 Penentuan kristal yang terbentuk : Dengan metode example 1. Perry 7 ed, halaman / 18-37, dengan persamaan: 100 Wo SHo E P = R 100 SR 1 dengan : P = Berat kristal R = Ratio BM dari kristal / larutan S = Solubility kristal pada mother liquor Wo = Berat bahan yang akan dikristalkan pada feed Ho = Total bahan yang bersifat liquid pada feed E = Evaporation Perhitungan : Penguapan H O : Asumsi tidak terjadi penguapan H O = 0 % H O yang menguap = 0 kg

9 Appendix A A - 9 Ratio BM kristal dengan larutan ( R ) : BM Na HPO 4 = 14 kg/kmol BM Na HPO 4.H O = 178 kg/kmol R = 178 / 14 = 1,5 Solubility kristal pada mother liquor ( S ) : Kelarutan pada mother liquor (suhu 3C) = 89,8 kg / 100 kg larutan (Perry 7 ed, T.-1) Sehingga kelarutan kristal pada mother liquor : 89,8 S = = 0,4731 kg/kg mother liquor (Perry 7 ed, p ) 89,8 100 Berat Na HPO 4 terkristalkan pada feed ( Wo ) : Wo = 1308,8916 kg (Perry 7 ed, p ) Total bahan yang bersifat liquid pada feed ( Ho ) : Ho = berat total - Wo (Perry 7 ed, p ) = 181, ,8916 = 87,5944 kg Evaporation ( E ) : E = H O yang menguap = 0 kg maka jumlah kristal yang terbentuk adalah : 100 Wo SHo E P = R 100 SR ,8916 0,473187, P = 1,5 = 163,8855 kg 100 0,4731 1,5 1 Berat kristal Na HPO 4.H O = 163,8855 kg Yields kristalisasi = 98% (Perry 7 ed, p ) Berat Na HPO 4 pada feed = 1308,8916 kg Na HPO 4 terkristalkan = 98% x 1308,8916 kg = 18,7138 kg Na HPO 4 sisa kristalisasi = 1308, ,7138 = 6,1778 kg Berat H O pada kristal Berat H O pada feed Berat H O sisa kristalisasi = kristal Na HPO 4.H O - Na HPO 4 terkristalkan = 163, ,7138 = 350,1717 kg = 863,5613 kg = 863, ,1717 = 513,3896 kg

10 Appendix A A - 10 Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Lar.NaH PO 4 dr V-30 * Campuran ke H-50 Na HPO ,8916 Na HPO 4.H O 163,8855 H 3 PO 4 9,0331 Na HPO 4 6,1778 H O 863,5613 H 3 PO 4 9, ,4860 H O 513, , , , CENTRIFUGE ( H - 50 ) Fungsi : Memisahkan kristal dan mother liquor. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 3 o C (suhu kamar) * Sistem kerja = kontinyu Campuran Kristal basah Feed masuk : Komponen Berat (kg/j) Na HPO 4.H O 163,8855 Na HPO 4 6,1778 H 3 PO 4 9,0331 H O 513, ,4860 Mother liquor Berdasarkan perhitungan crystallizer : Bahan bersifat solid : Komponen Berat (kg/j) Na HPO 4.H O 163,8855 Bahan bersifat liquid : Komponen Berat (kg/j) Na HPO 4 6,1778 H 3 PO 4 9,0331 H O 513, ,6005

11 Appendix A A - 11 Asumsi liquid terikut solid = 5% (Perry 6 ed ; 19-87) Maka liquid keluar = 95%, terdiri dari : Komposisi liquid : Komponen Liquid (kg/j) 5% terikut solid (kg/j) Liquid keluar (kg/j) Na HPO 4 6,1778 1,3089 4,8689 H 3 PO 4 9,0331 0,4517 8,5814 H O 513,3896 5, , ,6005 7, ,1704 Komposisi solid keluar : Solid keluar = Berat solid + Berat liquid terikut solid terdiri dari : Komponen Solid (kg/j) Liquid terikut solid (kg/j) Solid keluar (kg/j) Na HPO 4.H O 163, ,8855 Na HPO 4 1,3089 1,3089 H 3 PO 4 0,4517 0,4517 H O 5,6695 5, ,8855 7, ,3156 Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr S-40 * Kristal basah ke B-60 Na HPO 4.H O 163,8855 Na HPO 4.H O 163,8855 Na HPO 4(L) 6,1778 Na HPO 4 1,3089 H 3 PO 4 9,0331 H 3 PO 4 0,4517 H O 513,3896 H O 5, , ,3156 * Limbah cair Na HPO 4 4,8689 H 3 PO 4 8,5814 H O 487,701 51, , ,4860

12 Appendix A A ROTARY DRYER ( B - 70 ) Fungsi : Mengeringkan kristal disodium phosphat dengan udara panas. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 100 o C (berdasarkan titik didih air) * Sistem kerja = kontinyu Udara panas + padatan terikut Udara panas Campuran Padatan ROTARY DRYER Produk bawah Feed masuk : Komponen Berat (kg/j) Titik leleh ( o C) Na HPO 4.H O 163, Na HPO 4 1, H 3 PO 4 0, H O 5, ,3156 Asumsi kehilangan solid = 1% (Ludwig : 165) Produk solid = Berat solid Kehilangan solid Komponen Solid (kg/j) Kehilangan Produk solid (kg/j) solid (kg/j) Na HPO 4.H O 163, , ,5566 Na HPO 4 1,3089 0,0131 1, , , ,854 Kadar H O pada produk solid = maksimum 0,% (Lianyungang) Maka kadar produk solid = 99,80% Berat produk solid = 1617,854 kg Berat akhir produk solid = 1617,854 x (100/99,8) = 161,0946 kg Berat air pada produk solid Berat air pada feed Berat air yang menguap = Berat akhir produk solid Berat produk solid = 161, ,854 = 3,4 kg = 5,6695 kg = 5,6695-3,4 =,473 kg

13 Appendix A A - 13 Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Kristal basah dr H-50 * Kristal kering ke E-70 Na HPO 4.H O 163,8855 Na HPO 4.H O 1616,5566 Na HPO 4 1,3089 Na HPO 4 1,958 H 3 PO 4 0,4517 H 3 PO 4 0,4517 H O 5,6695 H O 3,4 1660, ,5463 * Campuran ke H-61 Na HPO 4.H O 16,389 Na HPO 4 0,0131 H O,473 38, , , CYCLONE ( H - 71 ) Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = suhu dryer * Sistem kerja = kontinyu Campuran bahan C Y C L O N E Udara panas udara panas + padatan padatan Feed masuk : Komponen Berat (kg/j) Na HPO 4.H O 16,389 Na HPO 4 0,0131 H O,473 38,7693 Asumsi kehilangan solid = 1% (Ludwig : 165) Maka produk solid = 99%, terdiri dari : Komponen Berat (kg/j) Kehilangan 1% Produk (kg/j) (kg/j) Na HPO 4.H O 16,389 0, ,1656 Na HPO 4 0,0131 0,0001 0, ,340 0, ,1786

14 Appendix A A - 14 Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr B-60 * Kristal kering ke E-70 Na HPO 4.H O 16,389 Na HPO 4.H O 16,1656 Na HPO 4 0,0131 Na HPO 4 0,0130 H O,473 16, ,7693 * Limbah gas Na HPO 4.H O 0,1633 Na HPO 4 0,0001 H O,473, , , COOLING CONVEYOR ( E - 70 ) Fungsi : Mendinginkan kristal sampai suhu kamar. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 3 o C (suhu kamar) * Sistem kerja = kontinyu Air pendingin masuk, 30C Kristal dr B-60 (100C) Kristal ke C-80 (3C) Kristal dr H-61 (100C) Air pendingin keluar, 45C Feed masuk total = Feed dari B-60 + Feed dari H-61 Terdiri dari : Komponen Feed dr B-60 Feed dr H-61 Feed total (kg/j) (kg/j) (kg/j) 1616, , ,7 Na HPO 4.H O Na HPO 4 1,958 0,0130 1,3088 H 3 PO 4 0,4517 0,4517 H O 3,4 3,4 161, , ,749

15 Appendix A A - 15 Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Kristal dr B-60 * Kristal ke C-80 Na HPO 4.H O 1616,5566 Na HPO 4.H O 163,7 Na HPO 4 1,958 Na HPO 4 1,3088 H 3 PO 4 0,4517 H 3 PO 4 0,4517 H O 3,4 H O 3,4 161, ,749 * Kristal dr H-61 Na HPO 4.H O 16,1656 Na HPO 4 0, , , , BALL MILL ( C - 80 ) Fungsi : Menghaluskan disodium phosphat dihydrat menjadi 100 mesh. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 3 o C (suhu kamar) * Sistem kerja = kontinyu Feed keluar Produk Feed masuk, ( F ) Ball mill Screen 100 mesh ( F ) ( P ) Recycle ( R ) Neraca massa total : Feed masuk + Recycle = Feed keluar F + R = F F = P + R P = F R Feed masuk dari E-70 : Komponen Berat (kg/j) Na HPO 4.H O 163,7 Na HPO 4 1,3088 H 3 PO 4 0,4517 H O 3,4 Total 1637,749

16 Appendix A A - 16 Asumsi ukuran yang tidak sesuai (reject) = 5% (Perry 6 ed ; 1-14) Bahan dengan ukuran sesuai = 95 % Neraca massa total : Feed masuk + Recycle = Feed keluar F + R = F R = 5% F (Recycle = 5% feed masuk) F + 5% F = F F = 1637,749 kg R = 5% F = 5% x 1637,749 kg = 81,886 kg F = F + R = 1637, ,886 = 1719,6111 kg Komposisi produk keluar : Komponen Feed (F) (kg/j) Recycle 5%Feed (kg/j) Produk (F ) (kg/j) Na HPO 4.H O 163,7 81, ,3583 Na HPO 4 1,3088 0,0654 1,374 H 3 PO 4 0,4517 0,06 0,4743 H O 3,4 0,161 3,4043 Total 1637,749 81, ,6111 Neraca massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Kristal Na HPO 4 dr E-70 * Kristal Na HPO 4 ke H-81 Na HPO 4.H O 163,7 Na HPO 4.H O 1714,3583 Na HPO 4 1,3088 Na HPO 4 1,374 H 3 PO 4 0,4517 H 3 PO 4 0,4743 H O 3,4 H O 3, , ,6111 * Recycle dr H-81 Na HPO 4.H O 81,6361 Na HPO 4 0,0654 H 3 PO 4 0,06 H O 0,161 81, , ,6111

17 Appendix A A SCREEN ( H - 81 ) Fungsi : Memisahkan ukuran 100 mesh Kondisi operasi : - Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu operasi = 3 o C (suhu kamar) - Sistem operasi = kontinyu Feed keluar Produk Feed masuk, ( F ) Ball mill Screen 100 mesh ( F ) ( P ) Recycle ( R ) Neraca massa total : Feed masuk + Recycle = Feed keluar F + R = F F = P + R P = F R Feed masuk dari C-80 : Komponen Berat (kg/j) Na HPO 4.H O 1714,3583 Na HPO 4 1,374 H 3 PO 4 0,4743 H O 3,4043 Total 1719,6111 Berdasarkan perhitungan pada ball mill : Neraca massa total : F = R + P 1719,6111 = 81,886 + P P = 1719, ,886 = 1637,749 kg terdiri dari : Komponen Feed (F') (kg/j) Recycle (R) (kg/j) Produk (P) (kg/j) Na HPO 4.H O 1714, , ,7 Na HPO 4 1,374 0,0654 1,3088 H 3 PO 4 0,4743 0,06 0,4517 H O 3,4043 0,161 3,4 Total 1719, , ,749

18 Appendix A A - 18 Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Kristal Na HPO 4 dr C-80 * Kristal Na HPO 4 ke F-30 Na HPO 4.H O 1714,3583 Na HPO 4.H O 163,7 Na HPO 4 1,374 Na HPO 4 1,3088 H 3 PO 4 0,4743 H 3 PO 4 0,4517 H O 3,4043 H O 3,4 1719, ,749 * Recycle ke C-80 Na HPO 4.H O 81,6361 Na HPO 4 0,0654 H 3 PO 4 0,06 H O 0,161 81, , ,6111 Spesifikasi produk : Komponen Berat (kg/j) % Berat Na HPO 4.H O 163,7 99,6945% Na HPO 4 1,3088 0,0799% H 3 PO 4 0,4517 0,076% H O 3,4 0,1980% Total 1637, ,0000% Spesifikasi produk komersial : (Lianyungang KCI Co.Ltd.) Kadar disodium phosphat dihydrat = minimal 98% Kadar air dalam produk = maksimal 0,% maka produk disodium phosphat dihydrat memenuhi syarat komersial

19 Appendix A A - 19 Tinjauan kapasitas produksi : Produk disodium phosphat dihydrat dari F-30 : = 1.637,749 kg/jam = ,3976 kg/hari (4 jam proses) = ,080 kg/th (330 hari kerja) = 1.970,781 ton/th Rencana kapasitas produksi terpasang Faktor scale-up kapasitas pabrik = = ton/th ,781 = 3,084 Maka kebutuhan soda ash untuk kapasitas pabrik sebesar ton/th adalah : = Basis soda ash pada perhitungan x faktor scale-up = kg/jam x 3,084 = kg/jam

20 APPENDIX B PERHITUNGAN NERACA PANAS Kapasitas produksi Waktu operasi Satuan massa Satuan panas = ton/tahun = 4 jam / hari ; 330 hari / tahun = kilogram / jam = kilokalori / jam Persamaan Panas untuk kondisi aliran steady ; Q = H = H H 1 T T ref H = n. Cp. T = n Cp dt (Himmelblau : 386) Dengan : H = panas ; kkal n = berat bahan ; kmol Cp = spesific heat ; kkal/kmol Kelvin T ref = suhu reference ; Kelvin T = suhu bahan ; Kelvin Cp = A + B.T + C.T + D.T 3 (Sherwood Appendix A) Dengan : Cp = Spesific heat ; kkal/kmol. Kelvin A,B,C,D = Konstanta T = Suhu bahan ; Kelvin Perhitungan Integrasi H, (Himmelblau : 386) : Cp = A + B.T + C.T + DT 3 (Sherwood, Appendix A) Cp = kkal/kmol.k T 3 H = n Cp dt = n A B.T C.T DT dt T T ref = n A T T T ref B C 3 3 D 4 4 ref T T T T T T ref ref ref 3 = kmol. [kkal/kmol.k x K] = kkal Perhitungan Integrasi H, (Perry 7 ed, T.-194) : Cp = A + B.T + C/T Cp = kkal/kmol.k H = n dt = n T T ref T Cp A B.T C / T Tref B A T T T T = n ref ref = kmol. [kkal/kmol.k x K] = kkal B - 1 dt C 1 T 1 T ref 4

21 Appendix B B - Data Konstanta heat capacities (A,B,C,D) : Komponen BM A B C D Literature Na CO ,9 (Perry 7 ed ; T.-194) NaCl Impuritis 58,5 10,79 0,004 (Perry 7 ed ; T.-194) Na HPO ,6 (Perry 7 ed ; T.-194) Na HPO 4.H O ,4 (Perry 7 ed ; T.-194) H 3 PO (Perry 7 ed ; T.-194) CO 44 10,34 0, (Perry 7 ed ; T.-194) O 3 8,7 0, (Perry 7 ed ; T.-194) N 8 6,5 0,001 (Perry 7 ed ; T.-194) Udara 8,84 6,87 0, (Perry 7 ed ; T.-194) H O (G) 18 8, 0, , (Perry 7 ed ; T.-194) H O (L) 18 7,701 4, , , (Sherwood ; App.A:0) 1. REAKTOR - 1 ( R - 10 ) Fungsi : Mereaksikan soda ash dengan asam phosphate membentuk disodium phosphate. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 85 o C (Keyes : 747) * Waktu tinggal = 60 menit (US.Patent :,888,31) Air pendingin, 30C (Ulrich : 47) Larutan Na CO 3 Limbah gas H 3 PO 4 65% Larutan Na HPO 4 Air pendingin, 45C (Ulrich : 47) Reaksi yang terjadi : (Keyes : 746) Na CO 3(Aq) + H 3 PO 4(L) Na HPO 4(L) + CO (G) + H O (L) Neraca energi total : Entalpi bahan masuk + H reaksi = Entalpi bahan keluar + Q serap

22 Appendix B B - 3 Entalpi bahan masuk : 1. Entalpi larutan Na CO 3 dr M-11 pada suhu 30C, H = n Massa bahan : Komponen Berat (kg/j) B M kmol/j Na CO , ,0071 Impuritis 6, ,5 0,1055 H O 439, , ,886 Entalpi bahan pada suhu 30C (303,15 K) : H Na CO 3 = n T Cp dt = n AT T T ref ref = 9,0071 [ (8,9 (303,15 98,15)) ] = 4191,560 kkal/jam H Im p = n T B Cp dt = n T A T Tref T T ref ref 0,004 = 0, ,79 303,15 98,15 303,15 = 6,3575 kkal/jam H H O = n T B Cp dt = n Tref A T Tref T T ref 4 = 35,5507 4,50510,701303,15 98,15 T Tref 98,15, = 9473,849 kkal/jam Cp dt C 3 3 D 4 4 T T T T ref ref 3 303,15 98, , ,15 98,15 303,15 98,15 Entalpi total = 4191, , ,849 = 13671,737 kkal/jam. Entalpi larutan H 3 PO 4 dr F-10 pada suhu 30C, H = n Massa bahan : Komponen Berat (kg/j) B M kmol/j H 3 PO 4 871, ,97 H O 1545, , ,1054 Entalpi bahan pada suhu 30C (303,15 K) : H = n dt = n H 3 PO 4 T Tref Cp AT T ref = 9,97 [ (58,0 (303,15 98,15)) ] = 8496,1880 kkal/jam H H O = n T B Cp dt = n A T Tref Tref 4 T Tref Cp dt C 3 3 D 4 4 T T T T T T ref ref ref 3 4

23 Appendix B B , ,15 98,15 = 85,888 7,701303,15 98, , ,15 98,15 303,15 98,15 6, = 3454,435 kkal/jam Entalpi total = 8496, ,435 = 11950,6115 kkal/jam Total entalpi bahan masuk = 13671, ,6115 = 56,344 kkal/jam Entalpi bahan keluar : 1. Entalpi produk bawah ke H-0 pada suhu 85C, H = n Massa bahan : Komponen Berat (kg/j) B M kmol/j Na HPO , ,0071 H 3 PO 4 8, ,901 Impuritis 6, ,5 0,1055 H O 6308, , ,635 Entalpi bahan pada suhu 85C (358,15 K) : T = n dt = n A T H Na HPO 4 Tref = n = n H H3 PO 4 Tref Cp T ref = 9,0071 [ (86,6 (358,15 98,15)) ] = 15070,8916 kkal/jam T Cp dt AT T ref T Tref Cp dt = 0,901 [ (58,0 (358,15 98,15)) ] = 1009,5480 kkal/jam H Im p = n T B Cp dt = n T A T Tref T T ref ref 0,004 = 0, ,79 358,15 98,15 358,15 98,15 = 77,045 kkal/jam H H O = n T B Cp dt = n Tref C 3 3 D A T Tref T T T T ref 3 ref 4 4 = 350, ,50510,701358,15 98,15 358,15 98,15 6, = ,5776 kkal/jam 4 4 T T ref , ,15 98,15 358,15 98,15 Entalpi total = 15070, , , ,5776 = 31984,0417 kkal/jam 4

24 Appendix B B - 5. Entalpi gas CO pada suhu 85C, H = n T Tref Massa bahan : Komponen Berat (kg/j) B M kmol/j CO 176, , ,3105 Entalpi bahan pada suhu 85C (358,15 K) : H CO = n T dt = n Tref Cp A T T Cp dt B T T = 9,0071 x 10,34 358,15 98, ,15 = 19560,9379 kkal/jam ref ref C 0, ,15 98, ,15 1 T 1 T ref Total entalpi bahan keluar = 31984, ,9379 = ,9796 kkal/jam Panas Reaksi : Berdasarkan Himmelblau halaman 456 : Panas reaksi pada suhu 85C (358,15 K) : = + (HProduk - H Reaktan ) H R,358,15K H Reaktan H Produk H R, T Re f H R, T ref = Entalpi bahan masuk = Entalpi bahan keluar = Panas reaksi pada suhu reference T ref = Suhu reference = 5C = 98,15 K o = - H R, 98,15K H F Pr oduk o H F Re ak tan o H F = Panas pembentukan bahan Reaksi yang terjadi : (Keyes : 746) Na CO 3(Aq) + H 3 PO 4(L) Na HPO 4(L) + CO (G) + H O (L) Data H F komponen : Komponen H F (kkal/mol) Literatur Na CO 3-75,13 Perry 7 ed ; T.-0 H 3 PO 4-309,3 Perry 7 ed ; T.-0 Na HPO Perry 7 ed ; T.-0 CO -94,05 Perry 7 ed ; T.-0 H O (L) -68,3 Perry 7 ed ; T.-0

25 Appendix B B - 6 Tinjauan panas reaksi : Dari neraca massa : (kapasitas ton/th) mol Na CO 3 = 9, kmol = 9007,057 mol mol H 3 PO 4) = 9, kmol = 9007,057 mol mol Na HPO 4 = 9, kmol = 9007,057 mol mol CO (G) = 9, kmol = 9007,057 mol mol H O (L) = 9, kmol = 9007,057 mol H R, 98,15K = [(9007,057 x (-457)) + (9007,057 x (-94,05)) + (9007,057 x (-68,3))] - [(9007,057 x (-75,13)) + (9007,057 x (-309,3))] = ,4445 kkal H R, 98,15K = ,4445 kkal (Reaksi bersifat eksotermis, melepas panas) H Reaktan H Produk H R,358,15K = 56,344 kkal (Entalpi bahan masuk) = ,9796 kkal (Entalpi bahan keluar) H R, T Re f = + (HProduk - H Reaktan ) = , (341544, ,344) = ,8091 kkal (Reaksi bersifat eksotermis, melepas panas) Neraca energi total : Entalpi bahan masuk + H reaksi = Entalpi bahan keluar + Q serap 56, ,8091 = , Q serap Q serap = ,1737 kkal/jam Kebutuhan Air pendingin : Suhu air pendingin masuk = 30C (Ulrich : 47) Suhu air pendingin keluar = 45C (Ulrich : 47) Cp air pendingin = 1 kkal/kgc (Perry 6 ed ; fig.3-11) Q serap = (m. Cp. T) Qserap ,1737 M air pendingin = = = 508 kg/jam (Cp. T) (1 (45 30))

26 Appendix B B - 7 Neraca energi : Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Lar. Na CO 3 dr M-11 * Produk bawah ke H-0 Na CO ,560 Na HPO ,8916 Impuritis 6,3575 H 3 PO ,5480 H O 9473,849 Impuritis 77, ,737 H O ,5776 * H 3 PO 4 dr F ,0417 H 3 PO ,1880 * Gas CO ke F-310 H O 3454,435 CO 19560, ,6115 H Reaksi ,8091 * Q serap , , ,1533. EVAPORATOR ( V - 30 ) Fungsi : Memekatkan larutan disodium phosphat. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 100 o C (titik didih air) * Sistem kerja = kontinyu Steam, 148C (Ulrich : 46) Larutan Na HPO 4 (85C) Uap air (100C) Larutan Na HPO 4 60% (100C) Neraca energi total : Entalpi bahan masuk + Q supply Steam condensate, 148C (Ulrich : 46) = Entalpi bahan keluar + Q loss Entalpi bahan masuk : Entalpi larutan Na HPO 4 dari H-0 pada suhu = 85C (358,15 Kelvin), H = n Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) (kmol/j) T T ref Cp dt H = n T T ref Cp dt (kkal/kmol) (kkal/j) Na HPO , , , ,690 H 3 PO 4 7, , ,00 989,3640 H O 6181, , , , , ,063 T Tref Cp dt

27 Appendix B B - 8 Entalpi bahan keluar : 1. Entalpi produk bawah ke S-340 pada suhu = 100C (373,15 Kelvin), H = n Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) (kmol/j) T T ref Cp dt H = n T T ref T Tref Cp dt (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO , , , ,3650 H 3 PO 4 7, , ,00 136,7050 H O 663, , , ,15 677, , Cp dt. Entalpi uap air ke udara bebas pada suhu = 100C (373,65 Kelvin) ; H = Cp dt + n. (Terjadi perubahan fase) T Tref Massa uap air = 3518,6430 kg = 195,480 kmol T Tref B Cp dt H O = A (T T ref ) + (T T C ref ) + (T 3 T 3 ref ) 3 0,00015 = 8, (373,15 98,15) + (373,15 98,15 ) 0, (373, ,15 3 ) 3 = 631,65 kkal/kmol H O = 9717 kkal/kmol (Sherwood, Appendix A) Entalpi bahan : H = T Tref Cp dt + n. H H O uap = [195,480 (kmol) x 631,65 (kkal/kmol) ] + [195,480 (kmol) x 9717 (kkal/kmol) ] = 0956,1717 kkal/jam Total entalpi bahan keluar = 75838, ,1717 =98794,3939 kkal/jam Neraca energi total : Entalpi bahan masuk + Q supply = Entalpi bahan keluar + Q loss Asumsi Q loss = 5% dari Q supply (Kehilangan maksimum = 10% : Ulrich, hal. 43) ,063 + Q supply = 98794, % Q supply Q supply = ,874 kkal/jam Q loss = ,5437 kkal/jam

28 Appendix B B - 9 Kebutuhan Steam : Dipakai Steam pada tekanan steam 4,5 atm dan suhu steam 148C. (Ulrich : 46) steam = 653,1 kkal/kg (Smith ; Steam Table C-3) Q steam = M steam. M steam Q ,874 = = 653,1 Neraca energi : kkal kkal / kg = 3197 kg/jam Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Lar.Na HPO 4 dr H-0 * Lar.Na HPO 4 ke S-40 Na HPO ,690 Na HPO ,3650 H 3 PO 4 989,3640 H 3 PO 4 136,7050 H O ,007 H O 89968, , , * Uap air H O 0956,1717 * Q steam ,8744 * Q loss , , , CRYSTALLIZER ( S - 40 ) Fungsi : Kristalisasi disodium phosphat menjadi disodium phosphat dihydrat. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 3 o C (suhu kamar) * Sistem kerja = kontinyu Air pendingin, 30C (Ulrich : 47) Lar. Na HPO 4 (100C) Kristal Na HPO 4.H O (3C) Air pendingin, 45C (Ulrich : 47) Neraca energi total : Entalpi bahan masuk + Q Crystallization = Entalpi bahan keluar + Q serap

29 Appendix B B - 10 Entalpi bahan masuk : Entalpi larutan Na HPO 4 dr V-30 pada suhu = 100C (373,15 Kelvin) ; H = T Cp dt Tref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) T Cp dt H = n T ref T Cp dt T ref (kmol/j) (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO , , , ,3650 H 3 PO 4 7, , ,00 136,7050 H O 663, , , ,15 677, , Entalpi bahan keluar : Entalpi kristal Na HPO 4.H O ke H-50 pada suhu = 3C (305,15 Kelvin) ; H = T Cp dt Tref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) T Cp dt H = n T ref T Cp dt T ref (kmol/j) (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO 4.H O 5035, ,91 933, ,36 Na HPO 4 80, , ,0 344,6854 H 3 PO 4 7, , ,00 115,458 H O 1583, , ,3 4953, , ,3861 Panas kristalisasi, Q crystalization : Q crystalization = H S x mol kristal H S Na HPO 4.H O = -0,8 kkal/mol (Perry 7 ed ; T. -4) mol kristal = 8,91 kmol = 891, mol Q crystalization = -0,8 kkal/mol x 891, mol = -3198,7840 kkal Neraca energi total : Entalpi bahan masuk + Q Crystallization = Entalpi bahan keluar + Q serap 75838, ,7840 = 3183, Q serap Q serap = 6704,601 kkal/jam

30 Appendix B B - 11 Kebutuhan Air pendingin : Suhu air pendingin masuk = 30C (Ulrich : 47) Suhu air pendingin keluar = 45C (Ulrich : 47) Cp air pendingin = 1 kkal/kgc (Perry 6 ed ; fig.3-11) Q serap = (m. Cp. T) Qserap 6704,601 M air pendingin = = = 3563 kg/jam (Cp. T) (1 (45 30)) Neraca Energi : Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Lar.NaH PO 4 dr V-30 * Campuran ke H-50 Na HPO ,3650 Na HPO 4.H O 6418,36 H 3 PO 4 136,7050 Na HPO 4 344,6854 H O 89968,15 H 3 PO 4 115, , H O 4953, ,3861 * Q Crystallization 3198,7840 * Q serap 6704, , , ROTARY DRYER ( B - 60 ) Fungsi : Mengeringkan kristal disodium phosphat. Udara panas + Padatan 100C Kristal basah, 3C Udara panas, 10C Kristal kering, 100C Neraca energi total : H bahan masuk + H udara masuk = H bahan keluar + H udara keluar Entalpi masuk : Entalpi kristal basah dari H-50 pada suhu = 3C (305,15 Kelvin) ; H = T Cp dt Tref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) T Cp dt H = n T ref T Cp dt T ref (kmol/j) (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO 4.H O 5035, ,91 933, ,36 Na HPO 4 4, , ,0 17,767 H 3 PO 4 1, , ,00 5,8058 H O 79, , ,3 47, , ,1061

31 Appendix B B - 1 Entalpi bahan keluar : T 1. Entalpi kristal kering ke E-70 pada suhu 100C (373,15 K) : H Cp dt T ref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) T Cp dt H = n T ref T Cp dt T ref (kmol/j) (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO 4.H O 4985, , ,00 803,0415 Na HPO 4 3, , ,00 183,1590 H 3 PO 4 1, , ,00 6,050 H O 9, , ,07 337, , ,1884 T. Entalpi campuran ke H-61 pada suhu 100C (373,15 K) : H Cp dt T ref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) T Cp dt H = n T ref T Cp dt T ref (kmol/j) (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO 4.H O 50, , ,00 831,4150 Na HPO 4 0, , ,00 1, , ,3635 Perhitungan untuk uap H O : H = T Tref Cp dt + n. (Terjadi perubahan fase) Massa uap air = 69,1658 kg = 3,846 kmol T Tref B Cp dt H O = A (T T ref ) + (T T C ref ) + (T 3 T 3 ref ) 3 = 8, (373,15 98,15) + 0, (373, ,15 3 ) 3 = 631,65 kkal/kmol 0,00015 (373,15 98,15 ) H O = 9717 kkal/kmol (Sherwood, Appendix A) Entalpi bahan : H = T Tref Cp dt + n. H H O uap = [3,846 (kmol) x 631,65 (kkal/kmol) ] + [3,846 (kmol) x 9717 (kkal/kmol) ] Total entalpi bahan = 39765,75 kkal = 833, ,75 = 4599,0860 kkal/jam Total entalpi bahan keluar = 80806, ,0860 = 33405,744 kkal/jam

32 Appendix B B - 13 Neraca energi total : H bahan masuk + H udara masuk = H bahan keluar + H udara keluar 6689, H udara masuk = 33405,744 + H udara keluar Suhu udara masuk = 10C T B Cp dt udara = T ref 1 1 A T T ref T Tref C T Tref 0,0008 = 6, ,15 98,15 393,15 98, ,15 98,15 = 680,56 kkal/jam Suhu udara keluar T T ref = 100C B Cp dt udara = 1 1 A T T ref T Tref C T Tref 0,0008 = 6, ,15 98,15 373,15 98, ,15 98,15 = 536,65 kkal/jam H bahan masuk + H udara masuk = H bahan keluar + H udara keluar 6689, H udara masuk = 33405,744 + H udara keluar T 6689, n Cp dt = 33405,744 + T ref Udara masuk n T T ref Cp dt Udara keluar 6689, ,56 n = 33405, ,65 n 143,91 n = 96716,1683 kkal n udara = 061,8176 kmol/jam BM udara = 8,84 kg/kmol (1% O + 79%N ) Berat udara = 061,8176 kmol x 8,84 kg/kmol = 5946,8196 kg/jam

33 Appendix B B - 14 Perhitungan entalpi udara : Entalpi udara masuk : T T ref Cp dt udara, 10C = 680,56 kkal/kmol Mol udara H udara masuk Entalpi udara keluar : = 061,8176 kmol = 680,56 kkal/kmol x 061,8176 kmol = ,5859 kkal/j T T ref Cp dt udara, 100C = 536,65 kkal/kmol Mol udara H udara masuk = 061,8176 kmol = 536,65 kkal/kmol x 061,8176 kmol = ,4176 kkal/j Neraca energi : Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Kristal basah dr H-50 * Kristal kering ke E-70 Na HPO 4.H O 6418,36 Na HPO 4.H O 803,0415 Na HPO 4 17,767 Na HPO 4 183,1590 H 3 PO 4 5,8058 H 3 PO 4 6,050 H O 47,7010 H O 337, , ,1884 * Udara panas * Campuran ke H-61 Udara ,5859 Na HPO 4.H O 831,4150 Na HPO 4 1,9485 H O 39765,75 Udara , , , , HEATER ( E - 53 ) Fungsi : Memanaskan udara menjadi udara panas pada suhu 10 o C. Steam, 148C Udara bebas (30C) Udara panas (10C) Steam condensate, 148C

34 Appendix B B - 15 Neraca energi total : H bahan masuk + Q supply = H bahan keluar + Q loss Entalpi masuk : Entalpi udara bebas pada suhu 30C (303,15 K) : H = T Cp dt Tref T B Cp dt udara = T ref 1 1 A T T ref T Tref C T Tref 0,0008 = 6, ,15 98,15 303,15 98, ,15 98,15 = 35,63 kkal/jam Entalpi udara masuk : Mol udara = 061,8176 kmol (perhitungan dryer) H udara masuk = 35,63 kkal/kmol x 061,8176 kmol = 7346,5611 kkal Entalpi keluar : Berdasarkan perhitungan dryer, entalpi udara panas masuk = ,5859 kkal Neraca energi total : H bahan masuk + Q supply = H bahan keluar + Q loss asumsi Q loss = 5% Q supply (Ulrich : 43) 7346, Q supply = , % Q supply Q supply = ,7103 kkal Q loss = 69985,6855 kkal Kebutuhan Steam : Dipakai Steam pada tekanan steam 4,5 atm dengan suhu steam 148C. steam = 653,1 kkal/kg (Smith,Tabel C-3) Q steam = M steam. M steam = Q steam / = ,7103 / 653,1 = 143 kg/j Neraca Energi : Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Udara bebas dr G-6 * Udara panas ke B-60 Udara 7346,5611 Udara ,5859 * Q supply ,7103 * Q loss 69985, , ,714

35 Appendix B B COOLING CONVEYOR ( E - 70 ) Fungsi : Mendinginkan kristal. Air pendingin masuk, 30C Kristal 100C Kristal 3C Air pendingin keluar, 45C Neraca energi total : H bahan masuk = H bahan keluar + Q serap Entalpi masuk : 1. Entalpi kristal dari B-60 pada suhu 100C (373,15 K) : H = T Cp dt Tref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) T Cp dt H = n T ref T Cp dt T ref (kmol/j) (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO 4.H O 4985, , ,00 803,0415 Na HPO 4 3, , ,00 183,1590 H 3 PO 4 1, , ,00 6,050 H O 9, , ,07 337, , ,1884. Entalpi kristal dari H-61 pada suhu 100C (373,15 K) : H = T Tref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) (kmol/j) T T ref Cp dt H = n Cp dt T T ref Cp dt (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO 4.H O 49, , ,00 80,4005 Na HPO 4 0, , ,00 1, , ,3490 Total entalpi bahan masuk = 80806, ,3490 = 83610,5374 kkal/jam

36 Appendix B B - 17 Entalpi bahan keluar : Entalpi kristal ke C-80 pada suhu 3C (305,15 K) : H = T Cp dt Tref Hasil perhitungan ditabelkan : Komponen Berat (kg/j) B M ( n ) T Cp dt H = n T ref T Cp dt T ref (kmol/j) (kkal/kmol) (kkal/jam) Na HPO 4.H O 5035, , , ,6146 Na HPO 4 4, , ,0 17,767 H 3 PO 4 1, , ,00 5,8058 H O 9, , ,3 31, , ,989 Neraca energi total : H bahan masuk = H bahan keluar + Q serap 83610,5374 = 6469,989 + Q serap Q serap = 57140,5545 kkal Kebutuhan Air pendingin : Suhu air pendingin masuk = 30C (Ulrich : 47) Suhu air pendingin keluar = 45C (Ulrich : 47) Cp air pendingin = 1 kkal/kgc (Perry 6 ed ; fig.3-11) Q serap = (m. Cp. T) Q terserap 57140,5545 M air pendingin = = = 349 kg/jam (Cp. T) (1 (45 30)) Neraca Energi : Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Kristal dr B-60 * Kristal ke C-80 Na HPO 4.H O 803,0415 Na HPO 4.H O 6415,6146 Na HPO 4 183,1590 Na HPO 4 17,767 H 3 PO 4 6,050 H 3 PO 4 5,8058 H O 337,789 H O 31, , ,989 * Kristal dr H-61 Na HPO 4.H O 80,4005 Na HPO 4 1,9485 * Q serap 57140, , , ,5374

37 APPENDIX C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT Kapasitas produksi Waktu operasi Satuan massa Satuan panas = ton/tahun = 4 jam / hari ; 330 hari / tahun = kilogram / jam = kilokalori / jam 1. SILO SODA ASH ( F ) Fungsi : Menampung soda ash dari supplier. Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = suhu kamar - Waktu penyimpanan = 7 hari proses inlet Outlet Perhitungan : Komposisi bahan : Komponen Berat (kg) Fraksi (gr/cc) berat [Perry 7 ed ;T.-1] Na CO ,7480 0,9970,533 Impuritis 6,1680 0,000,163 H O 3,0840 0,0010 1, ,0000 1, campuran = 6, 43=..... lb/cuft fraksi berat komponen C - 1

38 Appendix C C - 1 = =,53 gr/cc 0,9970 0,000 0,0010,533,163 1 =,53 gr/cc x 6,43 = 158 lb/cuft (1 gr/cc = 6,43 lb/cuft) Rate massa = 3084,0000 kg/jam = 6798,9864 lb/jam 1 campuran = 6, 43= 158 lb/cuft fraksi berat komponen rate massa 6798,9864 lb / jam rate volumetrik= = = 44 cuft/jam densitas 158 lb / cuft Direncanakan penyimpanan untuk 7 hari proses buah tangki (mempermudah pengeluaran cuft jam jam dan pengisian), sehingga volume tangki adalah = = 3696 cuft tan gki Asumsi bahan mengisi 80% volume tangki. (faktor keamanan) Maka volume tangki = 3696 x (100/80) = 460 cuft Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya Asumsi Dimension ratio : H/D = 3 (Ulrich : T.4-7) Volume = ¼ D H 460 = ¼ (D). 3D D 13 ft = 156 in H = 39 ft = 468 in Menentukan tebal minimum shell : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t min P ri = C fe 0,6P [Brownell,pers.13-1,hal.54] dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (digunakan 1/8 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8 f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 grade C, maka f = 1650 psi [Brownell,T.13-1] Penentuan tekanan design pada tangki : r (g / gc) ' ' B k ZT / r PB [1 e ] ' ' k [Mc.Cabe, pers 6-4] dimana ; P B = tekanan vertikal dasar bejana B = bulk densitas bahan,lb/cuft = koefisien gesek = 0,35 0,55 diambil 0,45 [Mc.Cabe, hal 99] k = ratio tekanan normal k 1 sin = = 0,334 1 sin (sudut = 30) Z T = tinggi total material dalam tangki = 39 x 80% = 31 ft

39 Appendix C C - 3 r = jari-jari bin = ½ x 13 = 6,5 ft r (g / gc) ' ' B k ZT / r PB [1 e ] = 609,4 lb/ft = 18, psi (1 lb/ft = 1/144 psi) ' ' k Tekanan lateral, P L = k.p B [Mc.Cabe, hal 30] = 0,334 x 18, = 6,1 psi P operasi = P B + P L = 18, + 6,1 = 4,3 psi P design = 1,1 x 4,3 = 7 psi (10 % faktor keamanan) ri = ½ D = 6,5 ft t min 7 6,5 1 = 0, 15 = 0,334 in digunakan t = 3/8 in ,8 0,6 7 Untuk tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah lebih banyak menerima beban. Tutup bawah, conis : P.D Tebal conical = C cos fe - 0,6P [Brownell,hal.118; ASME Code] dengan = ½ sudut conis = 30/ = 15 tc = o cos ,8 0, ,341 in 3/8 in Tinggi conical : tg D m h = [Hesse, pers.4-17] Keterangan : = ½ sudut conis ; 15 D = diameter tangki ; ft m = flat spot center ; 1 in = 1 ft o tg15 D 1 0, maka h = = = 1,6 ft Spesifikasi : Volume : 460 cuft = 131 m 3 Diameter : 13 ft Tinggi : 39 ft Tebal shell : 3/8 in Tebal tutup atas : 3/8 in Tebal tutup bawah : 3/8 in Bahan konstruksi : Carbon steel SA-83 grade C (Brownell : 53) Jumlah : buah. BELT CONVEYOR - 1 ( J ) Fungsi : memindahkan bahan dari truk ke F-110 Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan Masuk Keluar

40 Appendix C C - 4 Perhitungan : Rate massa = 3084,0000 kg/jam 3,1 ton/jam Berdasarkan kapasitas 3,1 ton/jam Dari Perry 7 ed, tabel 1-7 dan fig. 1-4 dipilih belt conveyor dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas maksimum = 3 ton/jam hp tiap 10 ft (linier-ft) = 0,34 asumsi : - jarak belt conveyor = 100 ft - Tinggi belt = 60 ft Slope = tg = = 0,6, maka sudut belt conveyor; 30,9 Panjang Belt = = 117 ft Perhitungan power : hp / 10 ft, lift = 0,34 hp/ft (Perry 7 ed, tabel 1-7) hp 117 = x 0,34 hp/ft 10 = hp Penambahan power untuk tripper = hp (Perry 7 ed, tabel 1-7) Power Total = 4 hp Spesifikasi : Fungsi : memindahkan bahan dari F-110 ke J-11 Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Kapasitas maksimum : 3 ton/jam Belt - width : 14 in - trough width : 9 in - skirt seal : in Belt speed : (3,1 / 3) x 100 ft/mnt = 9,7 ft/min Panjang : 117 ft Sudut elevasi : 30,9 o Power : 4 Hp Jumlah : 1 buah Spesifikasi : Kapasitas maksimum : 3 ton/jam Belt - width : 14 in - trough width : 9 in - skirt seal : in Belt speed : (3,1 / 3) x 100 ft/mnt = 9,7 ft/min Panjang : 117 ft Sudut elevasi : 30,9 o Power : 6 Hp Jumlah : 1 buah

41 Appendix C C TANGKI PENGENCER ( M - 11 ) Fungsi : Mengencerkan soda ash dengan air proses. Type : Silinder tegak, tutup atas dished, tutup bawah conis dilengkapi pengaduk Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 30 o C (suhu kamar) * Waktu tinggal = 60 menit (US.Patent :,888,31) Perhitungan : Kondisi feed : 1. Feed soda ash dari tangki F-110 : Rate massa = 3084,0000 kg/jam = 6798,9864 lb/jam (1 kg =,046 lb) rate massa 6798,9864 lb / jam rate volumetrik= = = 44 cuft/jam densitas 158,0 lb / cuft. Feed air proses dari utilitas : Rate massa = 436,886 kg/jam = 9340,513 lb/jam air = 6,43 lb/cuft rate massa rate volumetrik= = 150 cuft/jam densitas campuran = 84,0 lb/cuft (produk bawah) Total rate volumetrik = = 194 cuft/jam Digunakan 1 tangki untuk 1 jam proses, volume tangki = 194 cuft/jam x 1 jam = 194 cuft Asumsi volume bahan (liquid) mengisi 80 % volume tangki sehingga volume ruang kosong sebesar 0% dan digunakan 1 buah tangki. Volume tangki = 194 / 80% = 43 cuft Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya H Diambil dimension ratio = (Ulrich ; T.4-7 : 48) D Dengan mengabaikan volume dished head. Volume tangki = 4. D. H 43 =. D. D 4 D = 5 ft = 60 in = 1,53 m (D maksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18) H = 10 ft = 10 in

42 Appendix C C - 6 Penentuan tebal shell : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t min P ri = C fe 0,6P [Brownell & Young,pers.13-1,hal.54] dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8 f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 grade C, maka f = 1650 psi [Brownell,T.13-1] P operasi = P hydrostatis = H 84,0 80% 10 P hydrostatis = = 4,7 psi 144 P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 1,1 x 4,7 = 6 psi r = ½ D = ½ x 60 in = 30 in ,15 = 0,143 in digunakan t = 3/16 in ,8 0,6 6 t min = Untuk tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah menerima beban lebih besar. Tutup bawah, conis : P.D Tebal conical = C cos fe - 0,6P [Brownell,hal.118; ASME Code] dengan = ½ sudut conis = 30/ = 15 tc = o cos ,8 0, ,143 in = 3/16 in Tinggi conical : tg D m h = [Hesse, pers.4-17] Keterangan : = ½ sudut conis ; 15 D = diameter tangki ; ft m = flat spot center ; 1 in = 1 ft o tg15 D 1 0,68 4 maka h = = = 0,5 ft

43 Appendix C C - 7. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK H W L Da Dt Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari ( Perry 6ed ; p.19-9 ) : Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = 1/3 x 5 = 1,667 ft Lebar blade (w) = 0, diameter impeller = 0, x 1,667 = 0,334 ft Panjang blade = 0,5 x diameter impeller = 0,5 x 1,667 = 0,417 ft Penentuan putaran pengaduk : V = x Da x N (Joshi; hal.389) Dengan : V = peripheral speed ; m/menit Untuk pengaduk jenis turbin : peripheral speed = m/menit (Joshi; hal.389) Da = diameter pengaduk ; m N = putaran pengaduk ; rpm Diambil putaran pengaduk, N = 130 rpm =, rps Da = 1,667 ft = 0,509 m V = x 0,509 x 130 = 07,7738 m/mnt (memenuhi range m/mnt) Penentuan Jumlah Pengaduk : Jumlah Impeller tinggi liquid sg = Diameter tan gki (Joshi; hal.389) sg bahan bahan 84,0 lb / cuft = = = 1,346 reference(h O) 6,43 lb / cuft Jumlah Impeller 80% 101,346 = buah 5 Jarak pengaduk = 1,5 Da = 1,5 x 1,667 ft =,501 ft Bilangan Reynolds ; N Re : Putaran pengaduk, N = 130 rpm =, rps campuran = 84,0 lb/cuft sg bahan 1,346 bahan = reference = 0, sg reference 0,996 = 0,00116 lb/ft dt (berdasarkan sg bahan) Da N N Re = Karena N Re > 10000, maka digunakan baffle. [Perry 6 ed ; hal 19-8] Untuk N Re > diperlukan 4 buah baffle, sudut 90 0 (Perry, 6 ed, hal ) Lebar baffle, J = J/Dt = 1/1 Lebar baffle, J = 1/1 x Dt = 1/1 x 5 = 0,417 ft E J

44 Appendix C C - 8 Power pengaduk : Untuk N Re > perhitungan power digunakan persamaan 5.5 Ludwig, halaman190 dengan persamaan : P K = N 5 g [Ludwig,Vol-1,pers.5.5,hal.190] dengan : P = power ; hp K 3 = faktor mixer (turbin) = 6,3 [Ludwig,Vol-1,T.5.1,hal.19] g = konstanta gravitasi ; 3, ft/dt x lb m /lb f = densitas ; lb/cuft N = kecepatan putaran impeller ; rps D = diameter impeller ; ft 6,3 P = 84,0, 1,667 5 = 66,9 lb.ft/dt = 4, hp(1 lb.ft/dt=1/550 hp) 3, Untuk buah impeller, maka power input = x 4, hp = 8,4 hp Perhitungan losses pengaduk : Gland losses (kebocoran tenaga akibat poros dan bearing) = 10 %(Joshi:399) Gland losses 10 % = 10 % x 8,4 0,84 hp (minimum=0,5) Power input dengan gland losses = 8,4 + 0,84 = 9,4 hp Transmission system losses = 0 %(Joshi:399) Transmission system losses 0 % = 0 % x 9,4 1,85 hp Power input dengan transmission system losses = 9,4 + 1,85 = 11,09 hp Digunakan power motor = 1,0 hp Spesifikasi : Dimensi Shell : Diameter Shell, inside : 5 ft Tinggi Shell : 10 ft Tebal Shell : 3/16 in Tebal tutup (dished) : 3/16 in Sistem Pengaduk Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan buah impeller. Diameter impeler : 1,667 ft Panjang blade : 0,417 ft Lebar blade : 0,334 ft Power motor : 1 hp Bahan konstruksi : Carbon steel SA-83 grade C (Brownell : 53) Jumlah tangki : 1 buah 4. POMPA - 1 ( L ) Fungsi : Memindahkan bahan dari M-11 ke R-10 Type : Centrifugal Pump Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cp dan bahan liquid. 3ft ft Z P V P 1 V 1 5ft Z 1 A Z B 0ft reference plane A = Suction Head B = Discharge Head Elbow 90 o = 4 buah Pipa Lurus = 80 ft Z = 15 ft 50ft

45 Appendix C C - 9 Perhitungan : (Asumsi Aliran Turbulen) Bahan masuk = 730,886 kg/jam = lb/jam campuran = 84,0 lb/cuft rate massa lb / jam Rate volumetrik = = = 19, cuft/jam densitas lb / cuft 84,0 = 3,04 cuft/menit = 4,0 gpm = 0,0534 cuft/dt (cfs) Asumsi aliran turbulen : Di Optimum untuk turbulen, N Re > 100 digunakan Persamaan (15) Peters : Diameter Optimum = 3,9 x q 0,45 f x 0,13 [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] dengan : q f = fluid flow rate ; cuft/dt = fluid density ; lb/cuft Diameter pipa optimum = 1,86 in [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] Dipilih pipa 1 ½ in, sch. 40 [Foust, App.C6a] OD = 1,900 in ID = 1,610 in = 0,134 ft A = (¼..ID ) = 0,014 ft rate volumetrik cuft / mnt 1 3,04 cuft / mnt 1 Kecepatan aliran, V = = = 3,77 Area pipa ft 60dt 0,014 ft 60dt ft/dt sg bahan bahan 84,0 = sg reference = 1 = 1,346 reference 6,43 berdasarkan sg bahan : bahan sg bahan 1,346 = reference = 0, sg reference 0,996 = 0, lb/ft dt (berdasarkan sg bahan) D V 0,134 3,77 84,0 N Re = = = 3693 > 100 0, (asumsi turbulen benar) Dipilih pipa Commercial steel ( = 0,00015 ) / D = 0,00130 [ Foust, App. C-1 ] f = 0,00380 [ Foust, App. C-3 ] P g V Digunakan Persamaan Bernoulli : -Wf = + Z + gc gc + F Perhitungan Friksi berdasarkan Peters, 4 ed Tabel 1, halaman 484. Taksiran panjang pipa lurus = 80,0 ft Panjang ekuivalen suction, Le [Peters 4 ed ; Tabel-1] : - 4 elbow 90 0 = 4 x 3 x (ID Pipa = 0,134) = 17, ft - 1 globe valve = 1 x 300 x (ID Pipa = 0,134) = 40, ft - 1 gate valve = 1 x 7 x (ID Pipa = 0,134) = 1,0 ft + Panjang total pipa = 138,4 ft Friksi yang terjadi : 1. Friksi karena gesekan bahan dalam pipa

46 Appendix C C , ,77 138,4 ft / dt f V Le F 1 = = gc D 3, 0,134. Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F = K V gc ft.lb dt.lb m f ft ft.lb = 3,467 f lb m ft K = 0,4, A tangki >>> A pipa, [Peters 4 ed,hal. 484] 0,4 3,77 = 1 3, = 1 untuk aliran turbulen [Peters 4 ed,hal. 484] ft.lbf = 0,089 lbm 3. Friksi karena enlargement (ekspansi) dari pipa ke tangki V V V1 F 3 = = gc gc ; = 1 untuk aliran turbulen [Peters 4 ed : 484] 3,77 0 ft.lbf = = 0,1 1 3, lbm ; (A 1 <<<< A, maka V 1 dianggap = 0) ft.lbf F = F 1 + F + F 3 = 3, , ,1 = 3,777 lbm P 1 = P hydrostatis =. H Tinggi bahan = 8 ft (pada M-11) bahan = 84,0 lb/cuft P hydrostatis =. H = 84,0 (lb/cuft) x 8 (ft) = 67,00 lb/ft P = 1 atm = 116,8 lb f /ft ( 1 atm = 14,7 x 144 lb f /ft ) P = P P 1 = 1444,8 lb f /ft P lb ; = 17,000 f / ft ft.lbf = 17,000 3 lbm / ft lbm V 3,77 0 = = 1 aliran turbulen, [Peters 4 ed,hal. 484] gc 1 3, ft.lbf = 0,1 lbm Z = 15 ft g ft / dt ft. lbf ; Z = 15 ft = 15 gc ft.lbm / dt. lbf lbm ( g percepatan gravitasi = 3, ft/dt ) ( gc konstanta gravitasi = 3, ft/dt x lb m /lb f ) P g V Persamaan Bernoulli : - Wf = + Z + gc gc + F ft.lbf - Wf = 17, ,1 + 3,777 = 36,1980 lbm sg campuran (Himmelblau:berdasarkan sg bahan) = 1,346 rate volumetrik = 4,0 gpm

47 Appendix C C - 11 hp W flowrate gpm sg = f 3960 ; (Perry 6 ed ; pers ; hal. 6-5) = 36,198 4,01, ,50 hp (Minimum = 0,5 hp) Effisiensi pompa = 50% ; Peters 4 ed ; fig Bhp hp = pompa = 0,50 / 50% = 1,00 hp Effisiensi motor = 80% ; Peters 4 ed ; fig Power motor Bhp = motor = 1,00 / 80% = 1,5, digunakan power = 1,5 hp Spesifikasi : Rate Volumetrik : 4,00 gpm Total DynamicHead : 36,0 ft.lb f /lb m Effisiensi motor : 80% Power : 1,5 hp = 1, kw Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah 5. TANGKI ASAM PHOSPHAT 65% ( F - 10 ) Fungsi : menampung asam phosphat dari supplier Type : silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dish Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 30C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 7 hari Masuk Keluar Perhitungan analog dengan tangki sebelumnya : Rate massa = 4417,1054 kg/jam = 9737,9506 lb/jam (1 kg =,046 lb) 1 campuran = 6, 43= 89,0 lb/cuft fraksi berat komponen rate massa rate volumetrik= = 110 cuft/jam densitas Direncanakan penyimpanan untuk 7 hari dengan buah tangki (mempermudah pengisian cuft jam jam dan pengosongan), sehingga volume tangki adalah = = 940 cuft tan gki Asumsi bahan mengisi 80% volume tangki. (faktor keamanan) Maka volume tangki = 940 x (100/80) = cuft

48 Appendix C C - 1 Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya Asumsi dimension ratio : H/D = 1 (Ulrich : Tabel 4-7) Volume = ¼ D H = ¼ (D) 1 D D 5 ft = 300 in H = 5 ft = 300 in Menentukan tebal minimum shell : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t min P ri = C fe 0,6P [Brownell,pers.13-1,hal.54] dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (digunakan 1/8 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8 f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316 maka f = psi [Perry 7 ed,t.8-11] P operasi = P hidrostatis H 89,0 80% 5 P hidrostatis = = = 1,4 psi P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 1,1 x 1,4 = 14 psi R = ½ D = ½ x 300 = 150 in t min = 0, 15= 0,198 in, digunakan t = ¼ in ,80 0,614 Untuk tebal tutup atas, karena tekanan atmospheric, maka tebal tutup atas disamakan dengan tebal shell, maka tebal tutup atas = ¼ in. Untuk tebal tutup bawah datar karena tutup bawah menumpang diatas semen (pondasi), maka tebal tutup = ¼ in [Brownell, hal.58]. Spesifikasi : Volume : cuft = 37 M 3 Diameter : 5 ft Tinggi : 5 ft Tebal shell : ¼ in Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7 ed,t.8-11) Jumlah : buah 6. POMPA - ( L - 11 ) Fungsi : Memindahkan bahan dari F-10 ke R-10 Type : Centrifugal Pump Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cp dan bahan liquid. 3ft ft 5ft P 1 V 1 Z Z 1 A Z B 0ft P V reference plane A = Suction Head B = Discharge Head Elbow 90 o = 3 buah Pipa Lurus = 75 ft Z = 15 ft 50ft

49 Appendix C C - 13 Perhitungan : (Asumsi Aliran Turbulen) Bahan masuk = 4417,1054 kg/jam = 9738 lb/jam campuran = 89,0 lb/cuft rate massa lb / jam Rate volumetrik = = 109,5 cuft/j = 1,85 cuft/mnt= 13,7 gpm = 0,0304 densitas lb / cuft cuft/dt Asumsi aliran turbulen : Di Optimum untuk turbulen, N Re > 100 digunakan Persamaan (15) Peters : Diameter Optimum = 3,9 x q 0,45 f x 0,13 [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] dengan : q f = fluid flow rate ; cuft/dt = fluid density ; lb/cuft Diameter pipa optimum = 1,45 in [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] Dipilih pipa 1 ½ in, sch. 40 [Foust, App.C6a] OD = 1,900 in ID = 1,610 in = 0,134 ft A = (¼..ID ) = 0,014 ft rate volumetrik cuft / mnt 1 Kecepatan aliran, V = =,15 ft/dt Area pipa ft 60dt sg bahan bahan = sg reference = 1,46 reference bahan = 0,00117 lb/ft dt (berdasarkan sg bahan) D V N Re = = 1069 > 100 (asumsi turbulen benar) Dipilih pipa Commercial steel ( = 0,00015 ) / D = 0,00130 [ Foust, App. C-1 ] f = 0,0017 [ Foust, App. C-3 ] P g V Digunakan Persamaan Bernoulli : -Wf = + Z + gc gc + F Perhitungan Friksi berdasarkan Peters, 4 ed Tabel 1, halaman 484. Taksiran panjang pipa lurus = 75,0 ft Panjang ekuivalen suction, Le [Peters 4 ed ; Tabel-1] : - 3 elbow 90 0 = 3 x 3 x (ID Pipa) = 1,9 ft - 1 globe valve = 1 x 300 x (ID Pipa) = 40, ft - 1 gate valve = 1 x 7 x (ID Pipa) = 1,0 ft + Panjang total pipa = 19,1 ft Friksi yang terjadi : 1. Friksi karena gesekan bahan dalam pipa f V Le ft.lbf F 1 = = 0,600 gc D lbm. Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa K V ft.lbf F = = 0,09 gc lbm 3. Friksi karena enlargement (ekspansi) dari pipa ke tangki

50 Appendix C C - 14 F 3 = V gc ft.lb = 0,07 lb F = F 1 + F + F 3 = 0,701 f m ft.lbf lbm P 1 = P hydrostatis =. H (Tinggi bahan = 0,0 ft : F-10) P 1 =. H = 1780,0 lb/ft P = 1 atm = 116,8 lb f /ft ( 1 atm = 14,7 x 144 lb f /ft ) P = P P 1 = 336,8 lb f /ft P ft.lb ; = 3,7843 lbmf Z = 15 ft g ft. lbf ; Z = 15 gc lbm Persamaan Bernoulli : - Wf = P g + Z + gc V gc + F ft.lbf - Wf = 19,5573 lbm W flowrategpm sg hp = f 0,50 hp (Perry 6 ed ; pers ; hal. 6-5) 3960 Effisiensi pompa = 45% (Peters 4 ed ; fig ) Bhp hp = pompa 1,11 hp Effisiensi motor = 80% (Peters 4 ed ; fig ) Power motor Bhp = motor 1,5 hp Spesifikasi : Rate Volumetrik : 13,70 gpm Total DynamicHead : 19,56 ft.lb f /lb m Effisiensi motor : 80% Power : 1,5 hp = 1, kw Bahan konstruksi : Stainless Steel Jumlah : 1 buah 7. REAKTOR ( R - 10 ) Perhitungan dan penjelasan pada Bab VI Perencanaan Alat Utama 8. POMPA - 3 ( L - 11 ) Fungsi : Memindahkan bahan dari R-10 ke H-0 Type : Centrifugal Pump Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cp dan bahan liquid. 5ft P V Z P 1 V 1 5ft Z 1 A Z B 10ft reference plane A = Suction Head B = Discharge Head Elbow 90 o = 3 buah Pipa Lurus = 70 ft Z = 5 ft 50 ft

51 Appendix C C - 15 Perhitungan : (Asumsi Aliran Turbulen) Bahan masuk = 10461,635 kg/jam = 3064 lb/jam campuran = 78,3 lb/cuft rate massa lb / jam Rate volumetrik = = 94,6 cuft/j = 4,910 cuft/mnt= 36,8 gpm = 0,0818 densitas lb / cuft cuft/dt Asumsi aliran turbulen : Di Optimum untuk turbulen, N Re > 100 digunakan Persamaan (15) Peters : Diameter Optimum = 3,9 x q 0,45 f x 0,13 [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] dengan : q f = fluid flow rate ; cuft/dt = fluid density ; lb/cuft Diameter pipa optimum =,3 in [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] Dipilih pipa ½ in, sch. 40 [Foust, App.C6a] OD =,875 in ID =,469 in = 0,06 ft A = (¼..ID ) = 0,0333 ft rate volumetrik cuft / mnt 1 Kecepatan aliran, V = =,46 ft/dt Area pipa ft 60dt sg bahan bahan = sg reference = 1,54 reference bahan = 0, lb/ft dt (berdasarkan sg bahan) D V N Re = = > 100 (asumsi turbulen benar) Dipilih pipa Commercial steel ( = 0,00015 ) / D = 0,00070 [ Foust, App. C-1 ] f = 0,00381 [ Foust, App. C-3 ] P g V Digunakan Persamaan Bernoulli : -Wf = + Z + gc gc + F Perhitungan Friksi berdasarkan Peters, 4 ed Tabel 1, halaman 484. Taksiran panjang pipa lurus = 70,0 ft Panjang ekuivalen suction, Le [Peters 4 ed ; Tabel-1] : - 3 elbow 90 0 = 3 x 3 x (ID Pipa) = 19,8 ft - 1 globe valve = 1 x 300 x (ID Pipa) = 61,8 ft - 1 gate valve = 1 x 7 x (ID Pipa) = 1,5 ft + Panjang total pipa = 153,1 ft Friksi yang terjadi : 1. Friksi karena gesekan bahan dalam pipa f V Le ft.lbf F 1 = = 1,066 gc D lbm. Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa K V ft.lbf F = = 0,038 gc lbm 3. Friksi karena enlargement (ekspansi) dari pipa ke tangki

52 Appendix C C - 16 F 3 = V gc ft.lb = 0,094 lb F = F 1 + F + F 3 = 1,198 f m ft.lbf lbm P 1 = P hydrostatis =. H (Tinggi bahan = 10,0 ft : R-10) P 1 =. H = 783,00 lb/ft P = 40psi =,7 atm = 5760,0 lb f /ft ( 1 atm = 14,7 x 144 lb f /ft ) P = P P 1 = 4977,0 lb f /ft P ft.lb ; = 63,563 lbmf Z = 5 ft g ft. lbf ; Z = 5 gc lbm Persamaan Bernoulli : - Wf = P g + Z + gc V gc + F ft.lbf - Wf = 69,855 lbm W flowrategpm sg hp = f 0,81 hp (Perry 6 ed ; pers ; hal. 6-5) 3960 Effisiensi pompa = 55% (Peters 4 ed ; fig ) Bhp hp = pompa 1,47 hp Effisiensi motor = 80% (Peters 4 ed ; fig ) Power motor Bhp = motor,0 hp Spesifikasi : Rate Volumetrik : 36,80 gpm Total DynamicHead : 69,86 ft.lb f /lb m Effisiensi motor : 80% Power :,0 hp = 1,5 kw Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah 9. COMPRESSOR ( G - 1 ) Fungsi : memberi tekanan pada bahan Type : Sliding-vane Rotary Compressor Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan, efisiensi tinggi.

53 Appendix C C - 17 Perhitungan rate gas : m gas = 176,3105 kg/jam = 813,7541 lb/jam BM gas = 44 gas pada P = 1 atm, T=30C = 546 R ; udara std = 49 R = = 0,111 lb/cuft [Himmelblau:49] Rate Volumetrik 813,7541 lb / jam = / 60 = 43 cuft/mnt 0,111 lb / cuft Asumsi aliran turbulen : Dipilih pipa 8 in, sch. 40 [Foust, App.C6a] OD = 8,65 in ID = 7,981 in A = 8,396 in Perhitungan Power : hp P = 0,0044 Q x P 1 x ln P1 (Perry 6 ed ; pers.6-31b) dengan : Q = volumetrik gas ; cuft/mnt P 1 = operating suction pressure ; psi P = operating discharge pressure ; psi P = P 1 + P pipa + P akhir = 14,7 + + (4,8 x 14,7) psi = 381,60 psi hp P = 0,0044 Q x P 1 x ln P1 (Perry 6 ed ; pers.6-31b) hp 381,60 = 0,0044 x 43 x 14,7 x ln = 89,1 hp 14,7 dengan asumsi effisiensi motor = 80 %, maka : hp = 89,1 / 0,80 11 hp Adiabatic Head : ft.lbf/lbm gas (Perry 6ed, fig.6-35) Spesifikasi : Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 43 cuft/menit Adiabatic Head : ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80% Power : 11 hp Jumlah : 1 buah 10. FILTER PRESS ( H - 0 ) Fungsi : memisahkan filtrat dan cake Type : Plate and frame filter press with double frame

54 Appendix C C - 18 Perhitungan : Bahan masuk = 10461,635 kg/jam = 3063,695 lb/jam 1 bahan = x 6,43 lb/cuft = 78,3 lb/cuft xi sg i rate massa lb / jam rate volumetrik = = 95 cuft/jam densitas lb / cuft Asumsi waktu filtrasi = 60 menit Volume bahan = 95 (cuft/jam) x 60/60 (mnt/jam) = 95 cuft Digunakan 1 buah filter press sehingga, volume filter press volume feed = 95 cuft Dari Foust, halaman 671, didapat : - Type Plate & Frame with Double Frame : (Foust, hal. 671) ½ - Tebal tiap frame ; L = ½ in = = 0,0834 ft 1 - Luas effektif filter frame ; A = 9,4 ft ( untuk double frame : 9,4 ) 9,4 - Volume frame = L x A x 0 = x 0,0834 x 0 = 19,6 ft 3 - Ukuran plate = 30 x 30 in dengan bahan Rubber covered cast iron Jumlah Frame = 95 cuft / 19,6 cuft 16 frame Panjang filter press = 16 x (0,0834 x ) 13 ft Spesifikasi : Kapasitas : 95 cuft Ukuran : 30 in x 30 in Tebal frame : ½ in Jumlah frame : 3 buah Panjang Filter press : 13 ft Tekanan : 40 psi (Foust, hal. 671) Bahan konstruksi : Rubber covered cast iron Jumlah alat : buah (1 standby running) 11. POMPA - 4 ( L - 1 ) Fungsi : Memindahkan bahan dari H-0 ke V-30 Type : Centrifugal Pump Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cp dan bahan liquid. 5ft P V Z P 1 V 1 5ft Z 1 A Z B 30ft reference plane A = Suction Head B = Discharge Head Elbow 90 o = 3 buah Pipa Lurus = 90 ft Z = 5 ft 50 ft

55 Appendix C C - 19 Perhitungan : (Asumsi Aliran Turbulen) Bahan masuk = 1046,3465 kg/jam = 590 lb/jam campuran = 78,3 lb/cuft rate massa lb / jam Rate volumetrik = = 88,6 cuft/j = 4,810 cuft/mnt= 36,0 gpm = 0,080 densitas lb / cuft cuft/dt Asumsi aliran turbulen : Di Optimum untuk turbulen, N Re > 100 digunakan Persamaan (15) Peters : Diameter Optimum = 3,9 x q 0,45 f x 0,13 [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] dengan : q f = fluid flow rate ; cuft/dt = fluid density ; lb/cuft Diameter pipa optimum =,1 in [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] Dipilih pipa ½ in, sch. 40 [Foust, App.C6a] OD =,875 in ID =,469 in = 0,06 ft A = (¼..ID ) = 0,0333 ft rate volumetrik cuft / mnt 1 Kecepatan aliran, V = =,41 ft/dt Area pipa ft 60dt sg bahan bahan = sg reference = 1,54 reference bahan = 0, lb/ft dt (berdasarkan sg bahan) D V N Re = = 3696 > 100 (asumsi turbulen benar) Dipilih pipa Commercial steel ( = 0,00015 ) / D = 0,00070 [ Foust, App. C-1 ] f = 0,00374 [ Foust, App. C-3 ] P g V Digunakan Persamaan Bernoulli : -Wf = + Z + gc gc + F Perhitungan Friksi berdasarkan Peters, 4 ed Tabel 1, halaman 484. Taksiran panjang pipa lurus = 90,0 ft Panjang ekuivalen suction, Le [Peters 4 ed ; Tabel-1] : - 3 elbow 90 0 = 3 x 3 x (ID Pipa) = 19,8 ft - 1 globe valve = 1 x 300 x (ID Pipa) = 61,8 ft - 1 gate valve = 1 x 7 x (ID Pipa) = 1,5 ft + Panjang total pipa = 173,1 ft Friksi yang terjadi : 1. Friksi karena gesekan bahan dalam pipa f V Le ft.lbf F 1 = = 1,133 gc D lbm. Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa K V ft.lbf F = = 0,037 gc lbm 3. Friksi karena enlargement (ekspansi) dari pipa ke tangki

56 Appendix C C - 0 F 3 = V gc ft.lb = 0,091 lb F = F 1 + F + F 3 = 1,61 f m ft.lbf lbm P 1 = P hydrostatis =. H (Tinggi bahan = 5,0 ft : H-0) P 1 =. H = 391,50 lb/ft P = 1 atm = 116,8 lb f /ft ( 1 atm = 14,7 x 144 lb f /ft ) P = P P 1 = 175,3 lb f /ft P ft.lb ; =,0345 lbmf Z = 5 ft g ft. lbf ; Z = 5 gc lbm Persamaan Bernoulli : - Wf = P g + Z + gc V gc + F ft.lbf - Wf = 48,3865 lbm W flowrategpm sg hp = f 0,55 hp (Perry 6 ed ; pers ; hal. 6-5) 3960 Effisiensi pompa = 55% (Peters 4 ed ; fig ) Bhp hp = pompa 1,00 hp Effisiensi motor = 80% (Peters 4 ed ; fig ) Power motor Bhp = motor 1,5 hp Spesifikasi : Rate Volumetrik : 36,00 gpm Total DynamicHead : 48,39 ft.lb f /lb m Effisiensi motor : 80% Power : 1,5 hp = 1, kw Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah 1. EVAPORATOR ( V - 30 ) Fungsi : Memekatkan larutan aluminium sulfat Type : Standard Vertical Tube Evaporator ( calandria ) Dasar Pemilihan : sesuai untuk proses pemekatan larutan.

57 Appendix C C - 1 Perhitungan : Dari appendix B : Q = ,8740 kkal/jam = Btu/jam Suhu masuk = 85C = 185F Suhu keluar = 100C = 1F T = = 7F UD = diambil 00 Btu / j ft o F Digunakan 1 buah evaporator, sehingga luas perpindahan panas evaporator : Q A = = = 1535 ft = 43,4405 m UD T 00 7 Luas perpindahan panas maksimum = 300 m (Ulrich ; T.4-7) Kondisi tube calandria berdasarkan Badger, hal. 176 : Ukuran Tube = 4 in dan Panjang tube = 4 ft Dipilih : Pipa standard ukuran 4 in IPS schedule 40 (Kern, tabel.11) OD = 4,50 in ID = 4,06 in = 0,336 ft a t = 1,7 in = 0,089 ft A' 1535 Jumlah tube, Nt = 1438 buah a' t.l 0,089 x 4 Dimensi Evaporator : Luas penampang, A = Nt x a t = 1438 x 0,089 ft = 17,98 ft Diameter evaporator; D evap = A 4 x = 1,7 ft = 3,8 m Tinggi evaporator berdasarkan dimension ratio. Asumsi dimension ratio ; H/D = H = x D = x 1,7 = 5,4 ft Menentukan tebal minimum shell : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t min P ri = C fe 0,6P [Brownell,pers.13-1,hal.54] dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (digunakan 1/8 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8 Bahan konstruksi shell : dianjurkan campuran alloy Carbon steel dengan Nickel (Vilbrandt, tabel 4 4 ) Dari B & Y didapat bahan konstruksi = Carbon steel SA 03 Grade C (½ Ni) f allowance = psi ( B & Y tabel 13.1 ) P operasi = 1 atm = 14,7 psi P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 1,1 x 14,7 = 16, psi R = ½ D = ½ (1 x 1,7) = 76, in t min 16, 76, = 0, 15= 0,08 in, digunakan t = ¼ in ,80 0,616,

58 Appendix C C - Untuk tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah menerima beban lebih besar. Tebal conical dished (bawah) : P.D Tebal conical = C cos fe - 0,6P [Brownell,hal.118; ASME Code] dengan = ½ sudut conis = 60/ = 30 Bahan konstruksi shell : dianjurkan campuran alloy Carbon steel dengan Nickel (Vilbrandt, tabel 4 4 ) Dari B & Y didapat bahan konstruksi = Carbon steel SA 03 Grade C (½ Ni) f allowance = psi ( B & Y tabel 13.1 ) 16, 1,7 1 1 tc = cos ,8 0,616, 8 0,0 in = ¼ in Spesifikasi : Bagian Shell : Diameter evaporator = 1,7 ft Tinggi shell = 5,4 ft Tebal shell = ¼ in Tebal tutup = ¼ in Tube Calandria : Ukuran = 4 in sch. 40 standard IPS OD = 4,500 in ID = 4,06 in Panjang Tube = 4 ft Jumlah Tube = 1438 buah Bahan konstruksi = Carbon steel SA 03 Grade C ( ½ Ni ) Jumlah evaporator = 1 buah 13. POMPA - 5 ( L - 31 ) Fungsi : Memindahkan bahan dari V-30 ke S-40 Type : Centrifugal Pump Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cp dan bahan liquid. 3ft ft Z P V P 1 V 1 5ft Z 1 A Z B 15ft reference plane A = Suction Head B = Discharge Head Elbow 90 o = 4 buah Pipa Lurus = 75 ft Z = 10 ft 50ft Perhitungan : (Asumsi Aliran Turbulen) Bahan masuk = 677,7035 kg/jam = 1483 lb/jam campuran = 98, lb/cuft rate massa lb / jam Rate volumetrik = = 151,1 cuft/j =,519 cuft/mnt= 18,9 gpm = 0,040 densitas lb / cuft cuft/dt

59 Appendix C C - 3 Asumsi aliran turbulen : Di Optimum untuk turbulen, N Re > 100 digunakan Persamaan (15) Peters : Diameter Optimum = 3,9 x q 0,45 f x 0,13 [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] dengan : q f = fluid flow rate ; cuft/dt = fluid density ; lb/cuft Diameter pipa optimum = 1,7 in [Peters, 4 ed, pers.15, hal.496] Dipilih pipa 1 ½ in, sch. 40 [Foust, App.C6a] OD = 1,900 in ID = 1,610 in = 0,134 ft A = (¼..ID ) = 0,014 ft rate volumetrik cuft / mnt 1 Kecepatan aliran, V = =,96 ft/dt Area pipa ft 60dt sg bahan bahan = sg reference = 1,573 reference bahan = 0, lb/ft dt (berdasarkan sg bahan) D V N Re = = 900 > 100 (asumsi turbulen benar) Dipilih pipa Commercial steel ( = 0,00015 ) / D = 0,00130 [ Foust, App. C-1 ] f = 0,00003 [ Foust, App. C-3 ] P g V Digunakan Persamaan Bernoulli : -Wf = + Z + gc gc + F Perhitungan Friksi berdasarkan Peters, 4 ed Tabel 1, halaman 484. Taksiran panjang pipa lurus = 75,0 ft Panjang ekuivalen suction, Le [Peters 4 ed ; Tabel-1] : - 4 elbow 90 0 = 4 x 3 x (ID Pipa) = 17, ft - 1 globe valve = 1 x 300 x (ID Pipa) = 40, ft - 1 gate valve = 1 x 7 x (ID Pipa) = 1,0 ft + Panjang total pipa = 133,4 ft Friksi yang terjadi : 1. Friksi karena gesekan bahan dalam pipa f V Le ft.lbf F 1 = = 0,017 gc D lbm. Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa K V ft.lbf F = = 0,055 gc lbm 3. Friksi karena enlargement (ekspansi) dari pipa ke tangki V ft.lbf F 3 = = 0,137 gc lbm ft.lbf F = F 1 + F + F 3 = 0,09 lbm P 1 = P hydrostatis =. H (Tinggi bahan = 0,0 ft : V-30)

60 Appendix C C - 4 P 1 =. H = 1964,00 lb/ft P = 1 atm = 116,8 lb f /ft ( 1 atm = 14,7 x 144 lb f /ft ) P = P P 1 = 15,8 lb f /ft P ft.lb ; = 1,5560 lbmf Z = 10 ft g ft. lbf ; Z = 10 gc lbm Persamaan Bernoulli : - Wf = P g + Z + gc V gc + F ft.lbf - Wf = 11,900 lbm W flowrategpm sg hp = f 0,50 hp (Perry 6 ed ; pers ; hal. 6-5) 3960 Effisiensi pompa = 45% (Peters 4 ed ; fig ) Bhp hp = pompa 1,11 hp Effisiensi motor = 80% (Peters 4 ed ; fig ) Power motor Bhp = motor 1,5 hp Spesifikasi : Rate Volumetrik : 18,90 gpm Total DynamicHead : 11,91 ft.lb f /lb m Effisiensi motor : 80% Power : 1,5 hp = 1, kw Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah 14. CRYSTALLIZER ( S - 40 ) Fungsi : Kristalisasi larutan aluminium sulfat dengan pendinginan. Type : Swenson-Walker Crystallizer Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk kristalisasi dengan pendinginan

61 Appendix C C - 5 Perhitungan : Bahan masuk = 677,7035 kg/jam = 14831,8951 lb/jam bahan = 90, lb/cuft rate massa lb / jam RateVolumetrik = = 165 cuft/jam bahan lb / cuft Waktu kristalisasi = 1 jam (time of passes) Volume Bahan = 165 cu ft/jam x 1 jam = 165 cuft Direncanakan vo lume bahan mengisi 70 % volume Crystallizer maka volume crystallizer Volume Crystallizer = 165 x (100/70) = 36 cuft Untuk kontinuitas proses, digunakan buah crystallizer disusun paralel. Volume masing-masing crystallizer = 58 cuft Perhitungan Dimensi Crystallizer : Digunakan dimention ratio m = L/D = 3,33 (Hugot : 697) Volume Crystallizer =.D 1 4 (Hugot; pers.35.5) ,33 D = 1 4 D = 6,1 ft L = 3,33 x 6,1 = 0,4 ft Luas Cooling Area pada crystallizer : S = V x 4m 4 3,33 = 36 x md 3,33 6,1 = 178 ft /ft 3 Power pengaduk pada swenson-walker Crystallizer : Power yang digunakan adalah 16 hp tiap 1000 cuft bahan (Hugot ; 694) Volume bahan = 36 cuft 36 Power Crystalliz er = 16 hp 3 hp 1000 Spesifikasi : Kapasitas : 36 cuft Diameter : 6,1 ft Panjang : 0,4 ft Luas Coo ling Area : 178 ft /ft 3 Power : 3 hp Jumlah : buah (1 buah standby running) 15. CENTRIFUGE ( H - 50 ) Fung si : Memisahkan natrium sulfat dan larutan sodium dichromate Type : Disk-Bowls Centrifuge (automatic continuous disch. cake) Dasar Pe milihan : Sesuai dengan jenis bahan, efisiensi tinggi. Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu = 3C (suhu bahan) - Waktu proses= continuous

62 Appendix C C - 6 Perhitungan : Bahan masuk = 677,7035 kg/jam = 1483 lb/jam campuran = 91,0 lb/cuft rate volumetrik Volume bahan = = 163 cuft/jam =,8 cuft/menit = 1 gpm campuran Dari Perry edisi 5 tabel 19 9, halaman 19-89, berdasarkan rate volumetrik (gallon per minutes), dipilih spesifikasi centrifuge sebagai berikut : Spesifikasi : Bahan : Carbon Steel Kapasita s maksimum : 50 gpm Diameter Bowl : 13 in Speed : 7500 rpm Centrifugal Forc e : lbf/ ft Power Motor : 6 Hp Jumlah : 1 buah (automatic continuous discharge cake) 16. SCREW CONVEYOR ( J - 51 ) Fung si Type : memindah kan bahan dari H-50 ke B-60 : Plain spouts or chutes Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup INLET Tampak Depan Tampak Samping OUTLET Perhitungan : Rate massa = 510,4136 kg/jam = 1189 lb/jam bahan = 103,8 lb/cuft Volumetrik bahan rate massa lb / jam = densitas lb / cuft = 109 cuft/jam = 1,9 cuft/mnt Untuk densitas = 103,8 lb/cuft, bahan termasuk kelas D dengan F = 3 [Badger,Tabel 16-6] C.L.W.F Power motor = [Badger, pers 16-5] Dengan : C = kapasitas, cuft/mnt L = panjang, ft W = densitas b ahan, lb/ cuft F = faktor bahan Asumsi panjang scr ew, L = 30 ft 1, ,8 3 Power motor = = 0,54 hp untuk power < hp, m aka dikalikan. [Badger : 713] 0,54 x = 1,08 hp Efisiensi motor = 80 %, maka : Power motor = 1,08 / 0,8 1,5 hp

63 Appendix C C - 7 Dari Badger, fig 16-0 untuk kapasitas = 109 cuft/jam digunakan ukuran : Diameter = 10 in Kecepatan putaran = 16 rpm Spesifikasi : Kapasitas : 109 cuft/jam Panjang : 30 ft Diameter : 10 in Kecepatan putaran : 16 rpm Power : 1,5 hp Jumlah : 1 buah 17. Fungsi ROTARY DRYER ( B - 60 ) : mengeringkan bahan dengan bantuan udara panas Dasar pe milihan : sesuai untuk pengeringan padatan Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 90 C (berdasarkan titik leleh kristal) - Waktu proses= Waktu melewati (time of passes) Gambar alat : Diagram panas : Udara panas + Padatan = 100C Udara Panas, 10C S odium nitrate ROTARY DRYER T = 3C sodium nitrate kering, 100C Perhitungan : Dari neraca massa dan neraca panas : Feed masuk Total panas = 510,4136 kg/jam = 1189 lb/jam = 96716,1683 kkal/jam = Btu/jam Suhu bahan masuk = 3C = 90F Suhu bahan keluar = 100C = 1F Suhu udara masuk = 10C = 48F Suhu udara keluar = 100C = 1F Log Mean Temperature Difference, LMTD : t 1 = 48-1 = 36F t = 1-90 = 1F

64 Appendix C C - 8 t t 1 LMTD = = 70,47 o F = 94,53 K t ln t1 Perhitungan Area of Drum, A : Asumsi solid velocity, u s = 0,4 m/dt (Ulrich, tabel 4-10) m s Area aliran solid, A s = s u s Keterangan = A s = Area drum yang dilewati solid ; m m s = rate solid ; kg/dt s = densitas soli d ; kg/m 3 u s = solid velocity ; m/dt Rate solid = 510,4136 kg/jam = 1,43 kg/dt solid = 103,8 lb/cuft = 1,67 kg/m 3 u s = 0,4 m/dt (Ulrich, tabel 4-10) A s m s 1,43 kg / dt = = =,14 m 3 s u s 0,4 kg / m m / dt 1,67 A s = 4 D =,14 maka Diameter dryer,d = 1,7 m Perhitungan koefisien volumetrik heat transfer, Ua : Ua 0,67 40 G = D (Ulrich, T.4-10) Keterangan : U a = koefisien volumetrik heat transfer, J/m 3.dt. K G = gas mass velocity ; kg/dt.m (maksimum 5 kg/dt.m ; Ulrich,T.4-10) D = diameter dryer ; m G = 0, kg/ dt.m (asumsi) D = 1,7 m Ua 0, , = 1,7 = 48,0 J/m 3.dt. K Perhitungan panjang rotary drum : Q = Ua x V x T (Perry 6 ed,pers.0-35) V = D. L 4 (Volume silinder) Keteranga n : Q = panas total, J/dt Ua = koefisien volumetrik heat transfer, J/m 3.dt. K V = Volume Drum ; m 3 T = Log mean temperatur difference ; K D = Diameter drum ; m L = Panjang drum ; m Q = Ua x V x T (Perry 6 ed,pers.0-35) V = D. L = 0,785 x 1,7 L =,687 L 4 Q = Ua x D.L T 4

65 Appendix C C - 9 Total panas pada sistem : Q = 96716,1683 kkal/j = (96716,1683 x 4190) / 3600 = J/dt Ua = 48,0 J/m 3.dt. K D = 1,7 m T = 94,53 K Q = Ua x D.L T = 48,0 x,687 L x 94, = 3086,9741 L L = 11 m L Perbandi ngan dryer = 4 10 (Perry 7 ed ; 1-54) D L 11 = 7,3 (memenuhi range) D 1,7 Karena L/ D dryer memenuhi range yang ditentukan, maka pengambilan nilai untuk u s = 0,4 m /dt dan G = 0, kg/dt.m dapat diterima. Perhitungan Time of Passes, : 0.3 L = 0.6 BLG SN 9 D F (Perry 6 ed, 0-33) B 0. 5 = 5 Dp (Perry 6, 0-33) Keterangan : = time of passes ; menit L = panjang drum ; m S = slope drum ; cm/m N = speed ; rpm D = diameter drum ; m B = konstanta material G = rate massa udar a ; kg/m.dt F = rate solid ; kg solid/jam.m Dp = berat partikel ; m Ketentua n : =,14 m S = slop e drum ; 0 8 cm /m (Perry 6 ed, hal.0-33) G = rate massa udara ; maksimum 5 kg/m.dt (Perry 6 ed, hal.0-33) F = rate solid ; kg solid/jam.m Asumsi : Dp = ukuran partikel ; 10 mesh = 1680 m (Perry 6 ed, T.1-6) G = rate massa udara ; 0,1 kg/m.dt (Ulrich,T.4-10) S = slope drum ; 8 cm/m (Perry 6 ed, hal.0-33) N = speed ; 6 rpm ed (Perry 6, hal.0-33) 0. 3 L BLG = SN 9 D F (Perry 6, pers.0-39: hal.0-33) tanda ( + ) untuk aliran counter current ed (Perry 6, hal.0-33) B = 5 (1680) -0,5 = 05,0 A drum F = 510,4136 kg/jam /,14 m = 39,8 kg/jam.m

66 Appendix C C , , = 0,6 (untuk counter-current tanda : (+)) ,7 39,8 15 menit Perhitungan sudut rotary drum : Slope = 8 cm/m Panjang drum = 11 m Slope actual = 8 (cm/ m) x 11 (m) = 88 cm = 0,88 m tg = 0,88 Sudut rotary, 1 Perhitungan flight rotary drum : Perhitungan berdasarkan Perry 7 ed ; 1-56 : Ketentuan : Tinggi flight = 1/1 D ~ 1/8 D Panjang flight = 0,6 m ~ m Jumlah flight 1 c ircle =,4 D ~ 3 D Pengambilan d ata : Tinggi flight = 1/8 D Panjang flight = m Jumlah flight 1 circle = 3 D D iameter drum, D = 1,7 m Panjang drum, L = 11 m Tinggi flight = 1/8 D = 1/8 x 1,7 = 0,1 m Jumlah flight 1 c ircle = 3 D = 3 x 1,7 5 buah Total circle = Panjang drum / Panjang flight Total circle = 11 / = 5,5, digunakan 6 buah Total jumlah flight = Total circle x Jumlah flight tiap 1 circle Total jumlah flight = 6 x 5 = 30 buah Perhitungan tebal shell drum : Rotary Drum memakai shell dari carbon steel SA 515 grade 55 dengan strees allowable = psi ( Perry 5ed, tabel 6-57, halaman ). Untuk las dipakai double welded butt joint dengan effisiensi 80 % Faktor korosi : C = 1/8 ed Perbandingan tinggi bahan dan diameter drum, H/D = 0,16 ( Perry 5, tabel 6-5, hal ) D = 1,7 m = 5,57 ft H = 0,16 x D = 0,16 x 5,57 = 0,9 ft = 165,4 lb/cuft Tekanan vertikal pada tangki : g r B (gc) ' ' k Z P B = ( 1 e T / r ) (Mc.Cabe, pers 6-4) ' ' k Keterangan : P B = tekanan vertikal pada dasar B = bulk density bahan ' = koefisien gesek = 0,35 0,55 diambil 0,45 (Mc.Cabe, p.99) k = ratio tekanan normal

67 Appendix C C - 31 k = 1 sin (pers.6-17, Mc.Cabe) 1 sin 1sin 30 k = = 0,334 1sin 30 Z T = tinggi total material dalam tangki, asumsi tinggi bahan = 15 % dari tinggi drum (Ulrich T.4-10) tinggi drum = diameter drum = 15 % x 5,57 = 0,836 ft r = j ari-jari tangki, ft ; r = D / = 5,57 / =,79 ft g r B (gc) ' ' k ZT / r maka : P B = ( 1e ) (Mc.Cabe, pers 6-4) ' ' k P B = 385,0 lb/ft ; P B =,7 psi (1 lb/ft = 0, psi) Tekanan Lateral P L = k. P B = 0,334 x,7 = 0,90 psi P operasi = P B + P L =,7 + 0,90 = 3,60 psi untuk faktor keamanan 10 %, digunakan tekanan = 1,1 x 3,60 = 4 psi Tebal shell, digunakan API-ASME Code : P.D ts =.f.e. P C (H&R, p.85) Dipakai double welded Butt joint, e = 80% ts 4 5,57 1 = 0, 15= 0,19 in, digunakan 3/16 in ,8 4 Isolasi : Batu isolasi dipakai setebal 4 in (Perry 7 ed ; 1-4) Diameter dalam rotary = 5,57 ft Diameter luar rotary = 5,57 + ((3/16) / 1) = 5,6014 ft maka diameter rotary terisolas i = 5, ( 4/1 ) = 6,694 ft Perhitungan power rotary : Perry 6ed N 4.75dw 0,195DW 0,33W, persamaan 0-44 = hp dengan : N = putaran rotary = 6 Rpm d = diameter shell = 5,57 ft w = berat bahan = 1189 lb D = d + = 7,57 ft W = berat tota l ; lb Perhitungan berat total : a ) Berat shell We = 4 x ( Do Di ) x L x dengan : Do = diameter luar shell = 5,6014 ft Di = diameter dalam shell = 5,5700 ft L = panjang Drum = 11 m = 36,07 ft = density steel = 48 lb/cuft We = 0,785 x (5,6014 5,5700 ) x 36,07 x 48 = 4788 lb

68 Appendix C C - 3 b ) Berat isolasi We = 4 x ( Do Di ) x L x dengan : Do = diameter luar isolasi = 6,994 ft Di = diameter dalam isolasi = 5,6014 ft L = panjang isolasi = 36,07 ft = density isolasi = 19 lb/cuft We = 0,785 x (6,994 5,6014 ) x 36,07 x 19 = 467 lb c ) Berat Bahan Dalam Drum Untuk solid hold-up = 15 % ( Ulrich T.4-10) Rate massa = 1189 lb/jam berat bahan = 1,15 x 1189 = 1983 lb Berat Total = = 038 lb Berat lain diasumsikan 15 %, maka berat total = 1, 15 x lb Perry 6ed N 4.75dw 0,195DW 0,33W, persamaan 0-44 = hp ,755, ,195 7, , hp = = 3,4 hp dengan Effisiensi motor = 75 % (Perry 6ed ;p.0-37), maka : P = 3,4 / 75% 3 hp Spesifikasi : Kapasitas : 510,4136 kg/jam Isolasi : Batu isolasi Diameter : 1,7 m Panjang : 11 m Tebal isol asi : 4 in Tebal shell : 3/16 in Tinggi baha n : 0,836 ft Sudut rotary : 1 Time of passes : 15 menit Jumlah flight : 30 buah Power : 3 hp Jumlah : 1 buah 18. Fungsi CYCLONE ( H - 61 ) : untuk memisahkan padatan yang terikut udara Type : Van Tongeren Cyclone Dasar pe milihan : efektif dan sesuai dengan jenis bahan Bc Tampak Atas Gas Out Gas in Hc Sc Tampak Samping Bc = 1/4 Dc De = 1/ Dc Hc = 1/ Dc Lc = Dc Sc = 1/8 Dc Zc = Dc Jc = 1/4 Dc De Dc Lc Zc Perry 6ed ; Figure Dust Jc Out

69 Appendix C C - 33 Asumsi time passes = dt Rate udara = 5946,8196 kg/jam = lb/jam (Appendix B) BM udara = 8,84 campuran pada P = 1 atm, T= 100C = 67 Rankine ; udara std = 49 R ,84 = = 0,059 lb/cuft [Himmelblau:49] Rate Volumetrik lb / jam = 0, lb / cuft = 617,194 cuft/dt Berat Solid = 50,3986 kg/jam = 11 lb/jam solid = 104,7 lb/cuft Volumetrik solid 0,001 cuft/dt Berat H O = 69,1658 kg/jam = 153 lb/jam H O = 0,0350 lb/cuft Volumetrik gas 1,14 cuft/dt Total Volumetrik bahan = 617, , ,14 618,410 cuft/dt Volume bahan = 618,410 cuft/dt x dt 136,8 cuft berdasarkan Ulrich,T.4-3 H/D = 4 6 ; Diambil H/D = 6 Volume Shell =. D. H 4 136,8 = 4. D. 6 D D = 6 ft = 7 in Dc = 7 in Bc = ¼ Dc = 18 in De = ½ Dc = 36 in Hc = Bc = 36 in Lc = Dc = 144 in Sc = 1/8 Dc = 9 in Zc = Dc = 144 in Jc = ¼ Dc = 18 in 0,5 9.. Bc Dp min =... ( ) Ntc Vc s Perry 6ed. ; pers.0-63 Dp min = diameter partikel minimum udara = 0, lb/ft.dt solid = 104,7 lb/cuft gas = 0,059 lb/cuft Bc = 18 in = 1,5 ft Area cyclone = x Bc = x 1,5 = 4,5 ft Rate volumetrik bahan = 618,410 cuft/dt Kecepatan bahan, Vc 618,410 cuft / dt = 4,5 = 137,45 ft/dt ft Ntc (number of turn made by gas stream in cyclone separator) = 10 (Perry 6 ed hal 0-86) Dp min , ,5 = = 0,00005 ft ,45 104,7 0,059

70 Appendix C C - 34 Perencanaan Tebal Shell dan Tutup Bahan ko nstruksi dipilih Carbon Steel SA-83 grade C f allowance = psi ( B & Y tabel 13.1 ) Faktor korosi : C = 1/8 = 0,15; Tebal shell, digunakan API-ASME Code Tebal shell : Tekanan design = 1 atm = 14,7 psi Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t min P ri = C fe 0,6P [B&Y,pers.13-1,hal.54] Dipakai doubl e welded Butt joint, e = 80% 14,7 x 7 / ts = 0,15 3/16 in 1650 x 0,8 0,6 14,7 Tebal tutup atas : tebal tu tup disamakan dengan tebal shell, karena tekanan atmosfer. Spesifikasi : Kapasitas Diameter partikel : 136,8 cuft/dt : 0,00005 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal Tutu p atas : 3/16 in Tebal Tutup bawah : 3/16 in Jumlah : 1 buah 19. Fungsi BLOWER ( G - 6 ) : memindahkan udara dari udara bebas ke B-60 Type : Centrifugal Blower Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan, efisiensi tinggi. Masuk Keluar Masuk Keluar Perhitungan Rate udara : m udara = 5946,8196 kg/jam = 13109,173 lb/jam ( buah multi-stage) BM udara = 8,84 campuran pada P = 1 atm, T=30C = 546 R ; udara std = 49 R ,84 = = 0,073 lb/cuft [Himmelblau:49] Rate Volumetrik 13109,173 lb / jam = / 60 = 993 cuft/mnt 0,073 lb / cuft Asumsi aliran turbulen : Dipilih pipa 1 in, s ch. 40 [Foust, App.C6a] OD = 1,750 in ID = 11,938 in A = 15,770 in

71 Appendix C C - 35 Perhitungan Power : hp P = 0,0044 Q x P 1 x ln P1 (Perry 6 ed ; pers.6-31b) dengan : Q = volumetrik gas ; cuft/mnt P 1 = operating suction pressure ; psi P = operating discharge pressure ; psi P = P 1 + P pipa + P heater = 14,7 + + psi = 18,70 psi hp P ed = 0,0044 Q x P 1 x ln (Perry 6 ; pers.6-31b) P1 hp 18,7 = 0,0044 x 993 x 14,7 x ln 14,7 = 46,6 hp dengan asumsi effisiensi motor = 80 %, maka : hp = 46,6 / 0,80 59 hp Adiabatic Head 6e : ft.lbf/lbm gas (Perry, fig.6-35) Spesifikasi : Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik Adiabatic Head : 993 cuft/menit : ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80% Power : 59 hp Jumlah : buah (multi-stage) 0. Fungsi HEATE R ( E - 63 ) : Memanaskan udara dari 30C menjadi 10C Type : 1 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar. Kondisi Opera si : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu = 10C (berdasarkan dryer) - Waktu proses = continuous Diagram Suhu : Steam ; t = 148C = 98F Bahan T 1 = 30 o C = 86F Bahan t = 10 o C = 48F Steam Condensate ; t = 148C = 98F

72 Appendix C C - 36 Perhitungan : 1. Neraca massa dan neraca panas : Dari neraca massa dan neraca panas diperoleh : Berat Bahan = 5946,8196 kg/jam = lb/jam Panas yang dibutuhkan ; Q = ,7103 kkal/jam = Btu/jam Steam yang digunakan : W steam = 143 kg/jam = 474 lb/jam. Log Mean Temperature Difference : T 1 = = 50F T = = 1F t t 1 LMTD = = 11 o F t ln t1 T = F T x LMTD (untuk 1- Shell & Tube, F T = 0,8, Kern : 5) = 0,8 x 11 = 90F 3. Tc dan t c ; dipakai temperatur rata-rata Tc = Tav media = 98F ; t c = t av bahan = 167 o F dipi lih pipa ukuran ¾ in OD, 16 BWG, 16 ft, 1-in square pitch a = 0,1963 ft Asumsi : U D = 5 Btu / j ft o F [Kern ; tabel 8] Q A = = 3085,8 ft U D T 5 90 A 3085,8 Nt = = 983 buah L a 16 0,1963 digunakan Nt = 914 [Kern ; tabel 9] Tube passes = ID shell = 37,0 in pitch = 1 in square A baru = Nt x L x a = ,1963 = 870,7 ft U D bar u Q = A baru T = 4 Btu/ j ft o F Shell Passes = 1 Spesifikasi : Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft Pitch = 1 in square Jumla h T ube, N t = 914 Passes = Shell : ID = 37,0 in Passes = 1 Bahan konstruksi shell = Carbon steel Heat Exchanger Are a, A = 870,7 ft = 67 m Jumlah exchanger = 1 buah

73 Appendix C C COOLING CONVEYOR ( E - 70 ) Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan 3C Type : Plain spouts or chutes Dasar pemilihan : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup INLET Tampak Depan JAKET Tampak Samping OUTLET Perhitungan : R ate massa = 5050,7438 kg/jam = lb/jam bahan = 104,7 lb/cuft Volumetrik bahan rate massa lb / jam = densitas lb / cuft = 107 cuft/jam = 1,8 cuft/mnt Untuk densitas = 104,7 lb/cuft, bahan termasuk kelas D dengan F = 3 [Badger,Tabel 16-6] C.L.W.F Power motor = [Badger, pers 16-5] Dengan : C = kapasitas, cuft/mnt L = panjang, ft W = densitas bahan, lb/cuft F = faktor bahan Asumsi panjang screw, L = 70 ft 1, ,7 3 Power motor = = 1, hp untuk p ower < hp, maka dikalikan. [Badger : 713] 1, x =,4 hp Efisiensi motor = 80 %, maka : Power motor =,4 / 0,8 3,0 hp Dari Badger, fig 16-0 untuk kapasitas = 107 cuft/jam digunakan ukuran : Diameter = 10 in Kecepatan putaran = 16 rpm Spesifikasi : Kapasitas : 107 cuft/jam Panjang : 70 ft Diameter : 10 in Kecepatan putaran : 16 rpm Power : 3,0 hp Jumlah : 1 buah

74 Appendix C C BUCKET ELEVATOR ( J - 71 ) Fungsi : memindahkan kristal dari E-70 ke C-80 Type : Continuous Discharge Bucket Elevator Dasar pemilihan : untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu Perhitungan : R ate massa = 5050,7438 kg/jam 5,1 ton/jam Tinggi Bucket = Tinggi (mill+screen+silo+jarak dari dasar) = = 66 ft Perhitungan Power (Perry 7 ed tabel 1-8) : Kapasitas maksimum = 14 ton/jam Power pada head shaft = 1,6 hp Power tambahan = 0,0 hp tiap ft = 0,0 hp/ft x 66 ft 1,3 hp (minimum 0,5 hp) Power total Efisiensi motor = 1,3 + 1,6 =,9 hp = 80 % Power total =,9 / 80% 4 hp Dari Perry 7 ed tabel 1-8 sesuai kapasitas dipilih spesifikasi sebagai berikut : Spesifikasi : Kapasitas maksimum Ukuran = 14 ton/jam = 6 in x 4 in x 4 ¼ in Bucket Spacing = 1 in Jumlah bucket = 38 buah Tinggi Elevator = 66 ft Ukuran Feed ( m aximum) = ¾ in Bucket Speed = (5,1 / 14) x 5 ft/mnt = 8 ft/menit Putaran Head Sh aft = (5,1 / 14) x 43 rpm = 16 rpm Lebar Belt = 7 in Power total = 4 hp Alat pembantu = Hopper Chute (pengumpan) Jumlah = 1 buah

75 Appendix C C BALL MILL ( C - 80 ) Fungsi : Menghaluskan solid sampai 100 mesh Type : Ball Mill Grinding System, Air-Lift Type Dasar pemilihan : dipilih jenis ini karena sesuai bahan dan kapasitas. Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm (atmospheric pressure) Suhu operasi = Suhu kamar Waktu proses = Continuous Perhitungan : Rate massa = 5303,809 kg/jam = 5,4 ton/jam = 19,6 ton/hari Berdasarkan rate massa ton/hari, dari Perry 6 ed ; tabel 8-18 didapat spesifikasi : Jenis ball mill No. sieve = Mercy Ball Mill = 00 mesh Rate maksimu m = 180 ton/hari Berat bola baja = 13,1 ton Untuk Mercy ba ll mill, maka digunakan 3 ukuran bola baja : 5, 3½, ½ in. (Brown : fig.37) Asumsi berat bola baja didistribusikan sama rata menjadi 3 bagian (berdasarkan 3 ukuran). Berat bola baja masing -masing ukuran = 13,1 ton / 3 = 4,367 ton Perhitungan jumlah bola baja : Diameter bola baja-1 = 5 in = 1,7 cm = 0,17 m Jari-jari, r = ½ Diameter = 0,0635 m Volume bola baja bola baja = (4/3). r 3 = 4,8 kg/lt = 0,00107 m 3 = 1,07 lt (Perry 7 ed ; 0-33) Berat 1 buah bola baja = 4,8 kg/lt x 1,07 lt = 5,146 kg = 0, ton Berat total bola baja-1 = 4,367 ton (ukuran 5 in) Jumlah bola baja 5 in = 4,367 / 0, buah Dengan cara yang sama, didapat jum lah bola baja untuk 3 ½ in = 475 dan ½ in = 679. Spesifikasi : Sieve number : No. 100 Kapasitas maksimum : 180 ton/hari Ukuran ball mill : 7 ft x 5 ft Mill Speed : ½ rpm Power : 135 hp Bola Baja : - Ball charge : 3,10 ton - Ukuran bola baja : 5, 3 ½, ½ - Jumlah bola 5 : 849 buah - Jumlah bola 3½ : 475 buah - Jumlah bola ½ : 679 buah Jumlah ball mill : 1 buah

76 Appendix C C SCREEN ( H - 81 ) Fungsi : Menyaring produk dari C-11. Type : Vibrating Screen Dasar pemilihan : sesuai dengan ukuran, kapasitas dan jenis bahan. B ahan masuk = 669,9548 kg/jam 0,7 ton/jam ukuran yang tersaring diharapkan mempunyai ukuran 100 mesh produk oversize, 5 % feed produk undersize 95 % feed produk undersize dalam oversize, 5 % oversize Perhitungan effisiensi screen : 100e v 6ed E = 100 (Perry, 1-17) e100 v dimana : E : effisi ensi screen e : % undersize dalam feed v : % undersize dalam screen oversize e = 95 % dari feed v = 5 % dari screen oversize sehingga E = 100 = 99,73 % ed Dari Perry 6 halaman 1-15 untuk tipe vibrated screen didapat spesifikasi : Spesifikasi : Kapasitas : 3, ton/jam Speed : 50 vibration/dt Power : 3 Hp (Peter s 4 ed ;p.567) Ty Equivalent design : 100 mesh Sieve No. : 100 Sieve de sign : standard 149 micron Sieve op ening : 0,149 mm Ukuran kawat : 0,110 mm Effisiensi : 99,73 % Jumlah : 1 buah

77 Appendix C C BELT CONVEYOR - ( J - 8 ) Fungsi : memindahkan bahan dari H-81 ke C-80 Type : Troughed belt conveyor with rolls of equal length Dasar pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan Masuk Keluar P erhitungan : Rate massa = 5,5371 kg/jam 0,3 ton/jam Berdasarkan kapasitas 0,3 ton/jam Dari Perry 7 ed, tabel 1-7 dan fig. 1-4 dipilih belt conveyor dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas maksimum = 3 ton/jam hp tiap 10 ft ( lin ier-ft) = 0,34 asumsi : - jarak belt conveyor = 30 ft - Tinggi belt = 10 ft Slope = tg = = 0,4, maka sudut belt conveyor; 1,8 Panjang Bel t = = 3 ft Perhitungan power : hp / 10 ft, l ift = 0,34 hp/ft ed (Perry 7, tabel 1-7) hp 3 = x 0,34 h p/ft 10 = hp Penambahan power untuk tripper = hp (Perry 7 ed, tabel 1-7) Power Total = 4 hp Spesifikasi : Kapasitas m aksimum : 3 ton/jam Belt - width : 14 in - trough width : 9 in - skirt seal : in Belt speed : (0,3 / 3) x 100 ft/mnt = 1,0 ft/min Panjang : 3 ft Sudut elevasi : 1,8 o Power : 4 Hp Jumlah : 1 buah

78 Appendix C C TANGKI GAS CO ( F ) Fungsi : menampung gas CO dalam bentuk liquid (liquifying) Type : silinder horizontal dengan tutup dished Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi. Kondisi Operasi : - Tekanan = 4,8 atm (Universal Storage) - Suhu = 30C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 7 hari Masuk Keluar Perhitungan Horizontal Shell : Rate massa masuk = 176,3105 kg/jam = 813,754 lb/jam Tekanan Tangki = 4,8 atm (Universal Gas Storage) Suhu yang dijaga = 30C (suhu kamar) bahan (fase liquid) = 10,76 lb/cuft (Perry 7 ed ; T.-30) massa lb / jam 813,754 lb / jam Rate Volumetrik = = = 6 cuft/jam densitas lb / cuft 10,76 lb / cuft Storage tank direncanakan untuk menam pung selama 7 hari dengan 4 buah tangki, sehingga 6 cuft / jam volume tangki adalah = 7 4 jam= cuft 4 tan gki Volume bahan mengisi 80% volume tangki, maka volume tangki : Volume tangki = / 80% = cuft Menentukan diameter tangki dan panjang tangki. L D = 3 5 L [Ulrich tabel 4-7, p.49] ; Diambil D = 3 keterangan : L = panjang tangki D = diameter tangki Tangki berbentuk silinder dengan tutup berbentuk standard dished heads. Volume =.D.L = 4.(D ). 3 D D 19 ft = 8 in L 57 ft = 684 in Penentuan tebal shell : Untuk perencanaan, digunakan high-pressure monobloc vessel. Penentuan diameter ratio, K berdasarkan maxium stress theory : f y.p. /.p i 1 K = (Brownell & Young ; pers c) f /.p 1 y.p. i Keterangan : K = do/di (OD shell / ID Shell) f y.p. = allowable yields pressure ; psi

79 Appendix C C - 43 p i = internal pressure ; psi = safety factor ( = 1,5 : Brownell & Young, 76) Bahan konstruksi = SA-1-B dengan f y.p. = psi P operasi, p i = 4,8 atm = ( 4,8 x 14,7) 14,7 = 350 psig P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 1,1 x 350 = 385 psig f y.p. /.p i / 1, K = = = 1,034 f y.p. /.p i / 1, do = di x K = 8 in x 1,034 = 36 in Tebal shell, t = ½ (do di) = ½ (36 8) 4 in Tebal standard torispherical dished : t h 0,885 P rc = fe 0,1P dengan : t h = tebal dished minimum ; in P = tekanan tangki ; psi rc = knuckle radius [ B&Y,T-5.7] E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8 f = stress allowable, bahan konstruksi CarbonSteel SA-1 grade B, maka f = psi [Brownell,T.13-1] P design = 385 psig Untuk D = 8 in, dari Brownell Tabel 5.7 didapat : rc = 180 in t h 0, = ,8 0,1 94 = 4,393 in, digunakan t = 4 ½ in D h = Rc - Rc 4 40,8 in 3,4 ft Spesifikasi : Volume : cuft = 390 m 3 Tekanan : 4,8 atm gauge Diamet er : 19 ft Panjang : 57 ft Tebal shell : 4 in Tebal tutu p : 4 ½ in Bahan konstruks i : Carbon steel SA-1 grade B (Brownell : 76) Jumlah : 4 buah 7. SILO DISODIUM PHOSPHAT DIHYDRAT ( F - 30 ) Fungsi : Menampung bauksit untuk 4 jam proses. Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = suhu kamar - Waktu penyimpanan = 4 jam proses

80 Appendix C C - 44 inlet Outlet P erhitungan analog dengan sebelumnya : Rate massa = 5050,7438 kg/jam = 11134,8698 lb/jam 1 campuran = x 6,43 lb/cuft = 104,7 lb/cuft (Himmelblau, 49) fraksi berat komponen rate massa 11134,8698 lb / jam rate volumet rik= = = 107 cuft/jam densitas 104,7 lb / cuft Direncanakan pen yimpanan untuk 7 hari proses buah tangki (sebagai pengumpan), cuft jam jam sehingga volume tangki adalah = = 8988 cuft tan gki Asumsi bahan mengisi 80% volume tangki. (faktor keamanan) Maka volume tangki = 8988 x (100/80) = 1135 cuft Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya Asumsi Dimension ratio : H/D = 3 (Ulrich : T.4-7) Volume = ¼ D H 1135 = ¼ (D). 3D D 17 ft = 04 in H = 51 ft = 61 in Menentukan tebal minimum shell : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t min P ri = C fe 0,6P [Brownell,pers.13-1,hal.54] dengan : t min = tebal shell minimum; in P = tekanan tangki ; psi ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (digunakan 1/8 in) E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8 f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 grade C, maka f = 1650 psi [Brownell,T.13-1] Penentuan tekanan design pada tangki : r B (g / gc) ' ' k ZT / r PB [1 e ] ' k ' [Mc.Cabe, pers 6-4] dimana ; P B = tekanan vertikal dasar bejana B = bulk densitas bahan,lb/cuft = koefisien gesek = 0,35 0,55 diambil 0,45 [Mc.Cabe, hal 99] k = ratio tekanan normal

81 Appendix C C - 45 k 1 sin = = 0,334 1 sin (sudut = 30) Z T = tinggi total material dalam tangki = 51 x 80% = 41 ft r = jari-jari bin = ½ x 17 = 8,5 ft r (g / gc) ' ' B k ZT / r P [1 e ] = 61, lb/ft = 15,8 psi (1 lb/ft B = 1/144 psi) ' ' k Tekanan lateral, P L = k.pb [Mc.Cabe, hal 30] = 0,334 x 15,8 = 5,3 psi P operasi = P B + P L = 15,8 + 5,3 = 1,1 psi P design = 1,1 x 1,1 = 4 psi (10 % faktor keamanan) ri = ½ D = 8,5 ft t min 4 8,5 1 = 0,15 = 0,11 in digunakan t = ¼ in ,8 0,6 4 Untuk tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah lebih banyak menerima beban. Tutup bawah, conis : P.D Tebal conical = C cos fe - 0,6P [Brownell,hal.118; ASME Code] dengan = ½ sudut conis = 30/ = 15 tc = o cos ,8 0, ,14 in ¼ in Tinggi conical : tg D m h = [Hesse, pers.4-17] Keterangan : = ½ sudut conis ; 15 D = diameter tangki ; ft m = flat spot center ; 1 in = 1 ft tg15 o D 1 0,68 = 17 1 maka h = =,1 ft Spesifikasi : Volume : 1135 cuft = 318 m 3 Diameter : 17 ft T inggi : 51 ft Tebal sh ell : ¼ in Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7 ed,t.8-11) Jumlah : buah

82 APPENDIX D PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI D.1. Harga Peralatan Harga peralatan berubah menurut waktu resmi sesuai dengan kondisi ekonomi dunia. Untuk memperkirakan harga peralatan saat ini, digunakan indeks seperti pada persamaan sebagai berikut : Ip Cp Co Io dimana : Cp = harga alat pada tahun 010 Co = harga alat pada tahun data ( 198 ) Ip = Cost Index pada tahun 010 Io = Cost Index pada tahun data ( 198 ) Data harga peralatan yang digunakan diambil dari A Guide To Chemical Engineering Process Design And Economics ; G.D. Ulrich. Cost Index berdasarkan Chemical Engineering Plant Cost Index : Tabel D.1. Data Annual Index Tahun (x) Annual Index (y) , , , , , , , , , Sumber: Chemical Engineering on-line, Jan 010 ( D - 1

83 Appendix D D ~ Contoh perhitungan harga alat ( Ulrich ) : Nama Alat Fungsi Type Dasar pemilihan : SILO SODA ASH : menampung soda ash dari supplier : atmospheric pile : sesuai untuk bahan dengan memplotkan volume tangki pada fig.5-61 (Ulrich), didapat : Harga tahun 198 : $ 1000 Harga tahun , : $ 1000 x 315 = $ 138 Berikut ini adalah daftar harga peralatan yang digunakan dalam proses dan utilitas Tabel D.. Daftar harga peralatan proses NO KODE NAMA ALAT Harga/Unit Harga Unit US($) US($) 1 ( F ) SILO SODA ASH ( J ) BELT CONVEYOR ( M - 11 ) TANGKI PENGENCER ( L ) POMPA ( F - 10 ) TANGKI ASAM PHOSPHAT 65% ( L - 11 ) POMPA ( R - 10 ) REAKTOR ( L - 11 ) POMPA ( G - 1 ) COMPRESSOR ( H - 0 ) FILTER PRESS ( L - 1 ) POMPA ( V - 30 ) EVAPORATOR ( L - 31 ) POMPA ( S - 40 ) CRYSTALLIZER ( H - 50 ) CENTRIFUGE ( J - 51 ) SCREW CONVEYOR ( B - 60 ) ROTARY DRYER ( H - 61 ) CYCLONE ( G - 6 ) BLOWER ( E - 63 ) HEATER ( E - 70 ) COOLING CONVEYOR ( J - 71 ) BUCKET ELEVATOR ( C - 80 ) BALL MILL ( H - 81 ) SCREEN

84 Appendix D D ~ 3 5 ( J 8 ) BELT CONVEYOR ( F 310 ) TANGKI GAS CO SILO DISODIUM PHOSPHAT ( F 30 ) DIHYDRAT Total Harga Peralatan Proses = Tabel D.3. Daftar harga peralatan utilitas NO KODE NAMA ALAT Harga/Unit Harga Unit US($) US($) 1 Unit BOILER SET Unit GENERATOR SET Unit TANGKI BAHAN BAKAR Unit COOLING TOWER SET Unit WATER TREATMENT PLANT : (Floculation, Sedimentation, Filtration, Chlorination) Unit DEMINERALIZER PLANT Unit WASTE TREATMENT PLANT Total Harga Peralatan Utilitas = Harga peralatan total = $ $ = $ = Rp (asumsi 1 $ = Rp ) D.. Gaji Karyawan Tabel D.4. Gaji Karyawan No. J A B A T A N Jumlah Gaji Jumlah (Rp. / Orang) ( Rupiah ) 1 Direktur Utama Sekretaris Direktur Direktur Teknik dan Proses Direktur Administrasi & Keuangan Staff Ahli Kepala Bagian Teknik Kepala Bagian Produksi Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Pemasaran Kepala Bagian Keuangan Kasi Pemeliharaan & Perbaikan Kasi Utilitas dan Energi

85 Appendix D D ~ 4 13 Kasi Riset & Pengembangan Kasi Produksi & Proses Kasi Personalia & Kesejahteraan Kasi Keamanan Kasi Administrasi Kasi Pemasaran & Penjualan Kasi Gudang Kasi Anggaran Kasi Pembelian Karyawan Bagian Proses (kepala) (Shift) 3 Karyawan Bagian Proses (regu) (Shift) 4 Karyawan Bagian Laboratorium Karyawan Bagian Utilitas & Energi (Shift) 6 Karyawan Bagian Personalia Karyawan Bagian Pemasaran Karyawan Bagian Administrasi Karyawan Bagian Pembelian Karyawan Bagian Pemeliharaan Karyawan Bagian Gudang Karyawan Bagian Keamanan (Shift) Karyawan Bagian Kebersihan Supir Pesuruh Dokter Perawat Jumlah Gaji Karyawan per Bulan Rp Gaji Karyawan per Tahun ( 13 bulan ) Rp (Tunjangan Hari Raya = gaji 1 bulan penuh)

86 Appendix D D ~ 5 D.3. Biaya Utilitas Air sanitasi Kebutuhan air sanitasi = 40 M 3 /hari Harga air sanitasi (diolah sendiri) Rp. 300 per M 3 Jumlah hari kerja per tahun = 365 hari Biaya air sanitasi per tahun Rp Air Umpan Boiler Kebutuhan air umpan boiler = 185 M 3 /hari Harga air umpan (diolah sendiri) Rp. 600 per M 3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari Biaya air umpan boiler per tahun Rp Air Pendingin Kebutuhan air pendingin = 91 M 3 /hari Harga air pendingin (diolah sendiri) Rp. 400 per M 3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari Biaya air pendingin per tahun Rp Tawas (koagulan) Kebutuhan Tawas = tahun Harga tawas per kg Rp per kg Biaya tawas per tahun Rp Chlorine liquid (disinfectan) Kebutuhan chlorine liquid = tahun Harga chlorine per kg Rp..850 per kg Biaya chlorine per tahun Rp Resin Kation - Anion Kebutuhan resin kation-anion = 5,6 kg/hari Harga resin kation-anion Rp per M 3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari Biaya resin per tahun Rp Bahan Bakar (Diesel oil 33 o API) Kebutuhan bahan bakar = 14 lt/jam (1 hari 4 jam proses) = lt/hari Harga bahan bakar Rp per lt Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari Biaya bahan bakar per tahun Rp

87 Appendix D D ~ 6 Listrik (PLN) Biaya Beban per kva per bulan Rp kva/bln Biaya Beban per tahun Rp Kebutuhan listrik alat proses = 330 kwh Kebutuhan listrik penerangan = 46 kwh Harga pemakaian per kwh Rp. 550 per kwh Biaya listrik alat proses per tahun Rp (330 hari) Biaya listrik penerangan per tahun Rp (365 hari) Biaya listrik total per tahun Rp Total biaya utilitas per tahun Rp D.4. Bahan Baku dan Produk D.4.a. Bahan Baku Soda ash Kebutuhan bahan = 3.084,0000 kg/jam Harga beli per kg Rp per kg Biaya pembelian per tahun Rp Asam phosphat Kebutuhan bahan = 4.417,1054 kg/jam Harga beli per kg Rp..750 per kg Biaya pembelian per tahun Rp Total biaya bahan baku per tahun Rp D.4.b. Produk Disodium phosphat dihydrat Produk yang dihasilkan = 5.050,7438 kg/jam = kg/th Harga jual per kg Rp per kg Hasil penjualan per tahun Rp Carbon dioxide Produk yang dihasilkan = 1.76,3105 kg/jam = kg/th Harga jual per kg Rp..600 per kg Hasil penjualan per tahun Rp Total harga jual produk per tahun Rp

88 Appendix D D ~ 7 Biaya Pengemasan Produk Disodium phosphat dihydrat Produk yang dihasilkan = kg/th (Kemasan produk = paper bag 50 kg) Kebutuhan paper bag (kantong sak) = bag/th Harga 1 buah paper bag Rp Biaya pengemasan produk per tahun Rp Carbon dioxide Produk yang dihasilkan kg/th Densitas produk = 1,101 kg/lt Volume produk = lt/th (Kemasan produk = drum 00 lt) Kebutuhan drum per tahun = drum/th Harga 1 buah drum Rp Biaya pengemasan produk per tahun Rp Biaya pengemasan total per tahun Rp Biaya pendukung (10% pengemasan) Rp Total biaya pengemasan per tahun Rp