LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Compressed Natural Gas (CNG) dari Biogas Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Kelapa Sawit dengan Kapasitas 60 ton TBS/jam untuk neraca digunakan alur maju. Basis perhitungan Kapasitas TBS : 1 hari operasi : 60 ton/jam Konversi TBS ke POME : 60 % (Novaviro Technology, 010) Operasi per Tahun : 65 hari Maka, jumlah POME 60 % x 60 ton/jam 6 ton/jam 6 m /jam Kapasitas POME 6 m 0 jam 00 hari jam 1 hari 1 tahun m /tahun Produksi POME m /tahun 65 hari/ tahun 591,78 m /hari ,8 L/hari ,8 kg/hari Karakteristik POME : COD input : mg/l...(senafati&yolanda, 010). 5 x 10 - kg/l % Dekomposisi COD : 85%...(Senafati&Yolanda, 010). COD input mg/l x ,8 L/hari kg/mg

2 1.64,8 kg/hari COD output COD input (0,85 x COD input) 1.64,8 kg/hari (0,85 x 1.64,8 kg/hari) 4.704,65 kg/hari Maka, COD terkonversi 1.64,8 kg/hari 4.704,65 kg/hari 6.659,7 kg/hari CH 4 yang diproduksi kgch 0, ( Novaviro Technology, 010) COD yang terkonversi kgcod CH 4 yang diproduksi 0,5 x 6.659,7 kg/hari 6.664,9 kg/hari ρ CH4 (0 o C) 0,6 kg/m V CH4 m CH4 ρ CH ,9 kg/hari 0,6 kg/m , m /hari Komposisi Biogas, % Volume ( Novaviro Technology, 010) 6,5 % CH 4 7 % CO 0,49 % H O 0,01 % H S Maka jumlah biogas Jumlah CH % CH 4 4 yang diproduksi dalam biogas , m 0,65 / hari 17.77,15 m /hari

3 Dimana, jumlah keseluruhan biogas : {( ρ CH 4 x X CH4 ) + ( ρ CO x X CO ) + ( ρ H S x X HS ) + ( ρ H O x X HO )} x jumlah biogas (m /hari) {(0,6 kg/m x 0,65) + (,814 kg/m x 0,7) + (1, kg/m x 0,0001) + (0,7 kg/m x 0,0049)} x 17.77,15 m /hari 5.,99 kg biogas/hari A.1 Penentuan Komposisi Bahan Baku A.1.1 Komposisi Senyawa Tambahan,5 gr Massa NaHCO ,8 1L POME ,05 gr/hari 1.479,45 kg kg hari kg :1 L Massa FeCl L 9,9 gr 1 L POME 0,1 L 5.08,74 gr/hari 5,08 kg ,8 kg hari kg :1 L A. Perhitungan Neraca Massa A..1 Bak Neutralizer (T-101) Fungsi: sebagai tempat penampung POME dengan padatan NaHCO. 1 T-101 Neraca massa komponen: POME : F 1 POME ,8 kg F POME F 1 POME ,8 kg

4 NaHCO : F NaHCO 1.479,45 kg F NaHCO F NaHCO 1.479,45 kg Neraca massa total: F F POME + F NaHCO ( , ,45) kg 59.60,7 kg A.. Bak Pencampur Nurtisi (M-106) Fungsi: sebagai tempat mencampur POME dari Neutraliser dengan Nutrisi dan umpan recyle. 4 M Neraca massa komponen: F 59.60,7 kg, dimana POME : F POME 59.60,7 kg NaHCO : F NaHCO 1.479,45 kg FeCl : F 4 FeCl 5,08 kg Neraca Massa total : F 6 F + F 4 + F 5 F ,7 kg + 5,08 kg + F 5 F ,5 kg + F 5 (a)

5 A.. Reaktor Tangki Berpengaduk (R-01) Fungsi : sebagai tempat berlangsungnya reaksi pembentukan biogas dengan menggunakan bakteri thermofilik. 11 Reaktor 6 Fermentasi 7 Waktu tinggal dalam reaktor adalah 6 hari. Kesetimbangan reaksi yang terjadi di dalam reaktor fermentasi : Reaksi : C 6 H 1 O 6 + Katalis CH 4 + 4CO + H S + H O Komposisi biogas yang dihasilkan dengan proses anaerobik yaitu CH 4 6,5%; CO 7 %; H S 0, 01 %; H O 0,49 %; O 0%; dan H 0%. Neraca Massa Total : F 6 F 7 + F 11 Dari Persamaan (a), maka 59.1,5 kg + F 5 F 7 + F 11 (b) Dari data diketahui bahwa jumlah limbah yang di recycle 5%, maka F 5 0,5 F 7 (c) Substitusi persamaan (c) ke (b) : 59.1,5 kg + 0,5 F 7 F 7 + F 11 Dimana, F ,4 kg 59.1,5 kg + 0,5 F 7 F ,99 kg 59.1,5 kg 5.,99 kg F 7-0,5 F ,6 kg 0,75 F 7 F 7 Dari persamaan (c), maka diperoleh : F kg 0,5 x kg ,1 kg

6 Dari persamaan (a). Maka diperoleh : F 6 F 7 + F 11 ( ,99) kg 78.67,47 kg A..4 Tangki Sedimentasi (F-0) Fungsi: sebagai tempat pengendapan POME yang akan direcycle 7 F Neraca Massa Total : F 7 F 5 + F kg ,1 kg + F 8 F kg ,1 kg ,6 kg Karakteristik keluaran POME: Digester, VS : 0,05 kg/l Discharge, VS : 0,015 kg/l VS Pome : 0,046 kg/l (Senafati&Yolanda, 010) Q POME 1 F ρ POME POME ,8kg / hari 1kg / L ,8 L/hari

7 Q NaHCO F NaHCO ρ NaHCO Q FeCl 1.479,45kg / hari,00kg / L 4 F FeCl ρ FeCl 67,47 L/hari 5,08kg / hari,160kg / L 16,79 L/hari Q VS Q POME + Q NaHCO + Q FeCl ( ,8 + 67, ,79) L/hari ,09 L/hari Neraca massa komponen: Alur 8 F ,6 kg VS (pada Discharge) 0,015 kg/l F 8 VS ,09 L/hari x 0,015 kg/l 7.405,87 kg F 8 NaHCO F NaHCO 1.479,45 kg F 8 FeCl F 4 FeCl 5,08 kg F 8 Air F 8 (F 8 TS + F 8 NaHCO+ F 8 FeCl) ,6 kg (7.405, ,45 + 5,08) kg ,94 kg Alur 7 F 7 VS (pada Digester) ,47 kg 0,05 kg/l Q 7 VS ,09 L / hari 0, ,1 L/hari F 7 VS ,1 L/hari x 0,05 kg/l 5.67,70 kg

8 F 7 NaHCO F 8 NaHCO 0, kg / hari 0, ,60 kg F 7 FeCl F 8 FeCl 0,75 5,08kg / hari 0,75 70,77 kg F 7 Air F 7 (F 7 VS + F 7 NaHCO+ F 7 FeCl) ,47 kg (5.67, , ,77) kg 79.7,9 kg Alur 5 F 5 F 5 VS F 5 NaHCO F 5 FeCl F 5 Air ,11 kg F 7 VS F 8 VS 5.67,70 kg 7.405,87 kg 18.67,8 kg 0,5 x F 7 NaHCO 0,5 x 1.97,60 kg 49,15 kg 0,5 x F 7 FeCl 0,5 x 70,77 kg 17,69 kg F 5 (F 5 VS + F 5 NaHCO+ F 5 FeCl) ,11 kg (18.67,8 + 49, ,69) kg ,44 kg Alur 6 F 6 VS POME dlm kg/hari 78.67,48 kg Produksi POME x VS POME ,8 L/hari x 0,046 kg/l 5.09,86 kg

9 F 6 VS F 6 NaHCO F 6 FeCl F 6 Air VS POME dlm kg/hari + F 5 VS 5.09,86 kg ,8 kg 4.477,69 kg F NaHCO + F 5 NaHCO 1.479,45 kg + 49,1 k5g 1.97,60 kg F 4 FeCl + F 5 FeCl 5,08 kg + 17,69 kg 70,77 kg F 6 (F 6 TS + F 6 NaHCO+ F 6 FeCl) 78.67,48 kg (4.477, , ,77) kg 77.15,40 kg Alur 11 V Biogas 17.77,15 m /hari V CH ,15 m /hari x , m /hari V CO 17.77,15 m /hari x 0, ,06 m /hari V HS 17.77,15 m /hari x 0,0001 1,77 m /hari V HO 17.77,15 m /hari x 0, ,08 m /hari F 11 5.,99 kg F 11 CH4 V CH4 x ρ CH , m /hari x 0,6 kg/m 6.664,9 kg F 11 CO V CO x ρ CO 6.576,06 m /hari x,814 kg/m ,05 kg F 11 HS V HS x ρ HS 1,77 m /hari x 1,9 x 10-6 kg/m

10 F 11 HO,48 x 10-6 kg V HO x ρ HO 87,08 m /hari x 0,7 kg/m 6,0 kg A..5 Filter Press (H-04) Fungsi: memisahkan ampas cair dan padat untuk dijadikan pupuk Neraca massa komponen: Ampas cair : F 9 Ampas cair 0,94 x F 8 Ampas 0,94 x ,6 kg 5.995,54 kg Ampas padat : F 10 Ampas padat F 8 Ampas F 9 Ampas cair ( , ,54) kg 4.084,8 kg

11 A..6 Water Trap (F-01) Fungsi : Memisahkan air yang terkandung didalam biogas, dimana air terpisahkan 100 % F-01 Neraca Total : F 11 F 1 + F 1 Alur 11 F 11 F 11 CH4 F 11 CO F 11 HS F 11 HO 5. kg 6.664,9 kg ,05 kg,48 x 10-6 kg 6,0 kg Alur 1 F 1 F 1 CH4 F 1 CO F 1 HS 5.169,98 kg 6.664,9 kg ,05 kg,48 x 10-6 kg Maka, F 11 F 1 + F 1 5. kg F ,98 kg F 1 6,0 kg

12 A..7 Desulfurisasi (D-06) Fungsi : untuk menyerap gas H S yang terkandung dalam biogas dimana H S habis diserap 100 %. 17 CH 4 H S habis terserap CO H O CH 4 H S 0,01 % CO H O 16 Neraca Massa Total : F 16 CH4 F 16 CO F 16 HS 6.664,9 kg ,05 kg,48 x 10-6 kg F 17 CH4 F 17 CO F 17 F ,9 kg ,05 kg F 17 CH4 + F 17 CO + F 17 HS 6.664,9 kg ,05 kg ,98 kg A..8 Kolom Absorpsi-Stripping (D-08 & D-1)

13 Fungsi : untuk menyerap CO yang terkandung dalam biogas dan melepaskan CO Jumlah CO yang dikeluarkan dari sistem 99% (Twigg, 1989) dari alur 5. Larutan Benfield (K CO ) (BM 18 kg/kmol). K CO yang digunakan adalah K CO 0 %, temperatur K CO masuk absorber adalah 60 0 C. Reaksi pengikatan CO : K CO + CO + H O KHCO.. (1) Reaksi pelepasan CO : KHCO CO + H O + K CO () Dimana semua CO yang terserap dilepaskan pada kolom stripper. Jumlah CO yang terabsorpsi 99% dari jumlah CO umpan, maka : F 1 99 % x F 18 CO 0,99 x ,05 kg 18.0 kg Maka mol CO yang terbentuk dari reaksi () : N 1 1 F CO BM CO ,6 kmol Jumlah CO yang terbentuk 416,6 kmol

14 Jumlah KHCO yang bereaksi 8,7 kmol Neraca Massa Total : F 18 F 6 +F ,98 kg F kg F 6 (5.169, ) kg 6.849,98 kg Alur 6 F 6 CH4 F 18 CH ,9 kg F 6 CO F 18 CO F ,05 kg 18.0 kg 185,05 kg Alur 5 Jumlah K CO bereaksi 416,6 kmol 416,6 kmol x 18 kg/kmol ,18 kg K CO yang digunakan 0% berat, maka Total umpan (F 5 ) ,18 kg x 100/ ,8 kg Jumlah H O bereaksi 416,6 kmol 416,6 kmol x 18 kg/kmol 7.494,54 kg Maka Jumlah H O 70 % x ,8 kg ,10 kg Jumlah HO yang tidak bereaksi (14.069, ,54) kg ,55 kg F 5 F 5 KCO F 5 HO ,8 kg ,18 kg ,10 kg

15 Alur 19 F 19 N 19 KHCO ,8 kg 8,7 kmol F 19 KHCO N 19 KHCO x BM KHCO 8,7 kmol/hari x 100 kg/kmol 8.7,7 kg F 19 HO ,55 kg Kolom Stripper F 0 F 19 F 0 KHCO F 0 HO F 1 F 1 CO F F F KCO F HO ,8 kg 8.7,7 kg ,55 kg 18.0 kg ,8 kg ,18 kg ,10 kg

16 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan : 1 hari operasi Satuan operasi : kj/hari Temperatur basis : 5 o C Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Perhitungan panas untuk bahan dalam fasa cair dan gas Q i H i T (Van Ness, 005) n Cp dt Perhitungan panas penguapan Q V N ΔH VL Perhitungan Cp beberapa padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison, dimana nilai kontribusi unsur atom. Tabel LB.1 Nilai kontribusi Unsur Atom Unsur Atom Δ E C 10,89 H 7,56 O 1,4 Fe 9,08 Cl 14,69 K 8,78 Sumber : Perry, 1999 Rumus Metode Hurst dan Harrison: n C N ps i i 1 Dimana : Ei Cps Kapasitas panas padatan pada 98,15 K ( J/mol.K ) n N i T1 98 Jumlah unsur atom yang berbeda dalam suatu senyawa Jumlah unsur atom I dalam senyawa

17 Δ Ei Nilai dari distribusi atom I pada tabel LB.1 Menghitung Cp glukosa: Cp 6.Δ EC + 1.Δ EH + 6.Δ EO 6 (10,89) + 1 (7,56) + 6(1,4) 6,58 J/mol.K Dengan cara yang sama diperoleh Cp NaHCO 84,90 J/mol.K Cp FeCI 58,46 J/mol.K Tabel LB. Kapasitas panas beberapa senyawa pada 98,15 K (J/mol.K) Komponen Cp (J/mol.K) C 6 H 1 O 6 6,58 NaHCO 84,90 FeCl 58,46 K CO 108,71 KHCO 87,49 Tabel LB. Panas Reaksi Pembentukan (KJ/mol) Komponen ΔHf CH 4(g) -74,50 CO (g) -9,509 H S (g) -0,60 H O (l) -85,80 NaHCO -947,7 *) C 6 H 1 O 6(s) *) H SO 4(l) -814 *) Sumber: Smith, 005 Shervy, 011 *) T Perhitungan Cp untuk fasa gas: Cp x,t a + bt + ct + dt + et 4 Cp g dt [a(t T 1 ) + b/(t T 1 ) + c/(t T 1 ) + d/4(t 4 T 1 4 )+ e/5(t 5 T 1 5 )] T1

18 Tabel LB.4 Data Kapasitas Panas (J/ mol. K) Senyawa A B C D E CH 4(g), , , , , CO (g) 1, , , , , H S (g), , , , , H O (g), , , , Sumber: Reklaitis, 198 T T1 Perhitungan Cp untuk fasa cair: Cp x,t a + bt + ct + dt Cp l dt [a(t T 1 ) + b/(t T 1 ) + c/(t T 1 ) + d/4(t 4 T 1 4 ) Tabel LB.5 Data Kapasitas Panas (J/ mol. K) Senyawa A B C D CH 4(l) -5, ,056-1, , CO (l) 1, ,1595-7,1.10-1, H S (l), , , , H O (l) 1, , , , Sumber: Reklaitis, 198 B.1 Bak Neutralizer (T-101) Fungsi : sebagai tempat penampung POME dengan padatan NaHCO. Alur 1 (55 o C, 1 atm) Alur (0 o C, 1 atm) 1 T-101

19 Temperatur basis 5ºC Energi masuk (N 1 C6H1O6) 8,15 CpdT + (N 1 HO) 98,15 8,15 98,15 Cp dt + N NaHCO Tabel LB.6 Energi yang Masuk ke Bak Neutralizer 0,15 98,15 CpdT Alur Komponen 1 F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (KJ/mol) (KJ/hari) C 6 H 1 O 6(s) 5.09, , , ,89 H O (l) , ,16.56, ,07 NaHCO 1.479, ,61 44, ,51 Q in (kj/ hari) ,48 Asumsi: proses pencampuran berlangsung adiabatis (dq/dt 0). Dari data termodinamika Perry, 1999 : panas pelarutan NaHCO dalam air -4,1 kkal/mol -17,17 x 10 kj/kmol dq dt N. H pelaru tan + Q out Q 0 17,61x ( 17,17 10 ) + Q Q ,40 kj / hari out in out ,48kJ / hari Temperatur pada alur keluar diperoleh dengan menggunakan metode trial and error. Energi keluar N C6H1O6 T out Cp dt + N HO 98,15 T Out 98,15 Cp dt + N NaHCO T Out Cp dt 98,15

20 Trial I: T out 55,05 o C atau 8,0 o K Tabel LB.7 Perhitungan Trial I Energi yang Keluar dari Bak Neutralizer Alur Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) C 6 H 1 O 6(s) 5.09, , , ,60 H O (l) , ,16.59, ,4 NaHCO 1.479, ,61.551,4 44.9,86 Q out (kj/ hari) ,9 Trial II: T out 55,11 o C atau 8,6 o K Tabel LB.8 Perhitungan Trial II Energi yang Keluar dari Bak Neutralizer Alur Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) C 6 H 1 O 6(s) 5.09, ,05 7.1, ,65 H O (l) , ,16.64, ,94 NaHCO (s) 1.479, ,61.556, 45.0,58 Q out (kj/ hari) ,18 Diperoleh temperatur pada alur keluar bak neutralizer yaitu T out 55,11 o C atau 8,6 o K B. Bak Pencampur Nutrisi (M-106) Fungsi: sebagai tempat mencampur POME dari Neutraliser dengan Nutrisi dan umpan recyle. Alur (55,11 o C; 1 atm) Alur 4 (0 o C; 1 atm) Alur 5 (6 o C; 1 atm) 4 M

21 Energi masuk (N C6H1O6) 8,6 98,15 CpdT + (N HO) 0,15 + N 4 FeCl CpdT + (N 5 C6H1O6) 98,15 09,15 + N 5 NaHCO 98,15 CpdT + N 5 FeCl 8,6 98,15 09,15 98,15 CpdT + N NaHCO 09,15 CpdT + (N 5 HO) 98,15 CpdT 8,6 98,15 09,15 98,15 CpdT Cp dt Tabel LB.9 Perhitungan Energi yang Masuk ke Bak Pencampur Nutrisi Alur Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) C 6 H 1 O 6(s) 5.09, ,05 7.1, ,65 H O (l) , ,16.64, ,94 NaHCO (s) 1.479, ,61.556, 45.0,58 4 FeCl (s) 5,08 1 0,4 9,0 17,18 5 C 6 H 1 O 6(s) 18.67, ,48.60, ,16 H O (l) , ,74 85, ,50 NaHCO (s) 49, ,87 9, ,77 FeCl (s) 17,69 1 0,14 64,06 9,6 Q in (kj/ hari) ,08 Asumsi:proses pencampuran berlangsung adiabatis (dq/dt 0). Dari data termodinamika Perry, 1999 : panas pelarutan FeCl dalam air 17,9 kkal/mol 74,95 x 10 kj/mol dq dt 0. N H pelaru tan + Q out Q in (0,4x74,95 10 ) + (0,14x74,95 10 ) + Qout ,08kJ / hari Q out ,77 kj / hari Temperatur pada alur 6 keluar diperoleh dengan menggunakan metode trial and error.

22 Temperatur pada alur 6 keluar diperoleh dengan menggunakan metode trial and error. Energi keluar N 6 C6H1O6 N 6 FeCl T out Cp dt + N 5 HO 98,15 T out Cp dt 98,15 T out 98,15 Cp dt + N 6 NaHCO T out Cp dt + 98,15 Trial I: Alur 6 T out 50 o C atau,15 o K Tabel LB.10 Perhitungan Trial I Energi yang Keluar ke Bak Pencampur Nutrisi Alur 6 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) C 6 H 1 O 6(s) 4.477, , , ,46 H O (l) 77.15, , , ,10 NaHCO 1.97,60 84,48.1, ,44 FeCl 70,77 1 0, ,50 847,8 Q out (kj/ hari) ,84 Trial II: Alur 6 T out 50,6 o C atau,77 o K Tabel LB.11 Perhitungan Trial II Energi yang Keluar ke Bak Pencampur Nutrisi Alur 6 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) C 6 H 1 O 6(s) 4.477, , , ,48 H O (l) 77.15, , , ,9 NaHCO 1.97,60 84,48.174, ,98 FeCl 70,77 1 0, ,5 868,7 Q out (kj/ hari) ,81

23 Diperoleh temperatur pada alur 6 keluar bak pencampur nutisi yaitu 50,6 o C atau,77 o K. B. Reaktor Fermentasi (R-01) Fungsi: sebagai tempat berlangsungnya reaksi pembentukan biogas. Alur 6 (51, o C; 1 atm) Alur 7 (55ºC; 1 atm) Alur 11 (7ºC; 1 atm) Air Glukosa NaHCO FeCl 6 Reaktor Fermentasi 11 7 CH 4 CO H S H O Glukosa Air NaHCO FeCl Reaksi: C 6 H 1 O 6 + Katalis CH 4 + 4CO + H S + H O Energi masuk N 6 C6H1O6 N 6 FeCl,77 Cp dt + N 6 HO 98,15,77 Cp dt 98,15,77 98,15 Cp dt + N 6 NaHCO,77 Cp dt + 98,15

24 Tabel LB.1 Energi yang masuk ke dalam Fermentor Alur 6 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) C 6 H 1 O 6(s) 4.477, , , ,48 H O (l) 77.15, , , ,9 NaHCO 1.97,60 84,48.174, ,98 FeCl 70,77 1 0, ,5 868,7 Q in (kj/ hari) ,81 8,15 98,15 8,15 N 7 HO 98,15 00,15 N 11 HS 98,15 Energi keluar N 7 C6H1O6 8,15 98,15 00,15 98,15 00,15 CpdT 98,15 CpdT + N 7 NaHCO CpdT + N 11 CH4 CpdT + N 11 HO CpdT + N 7 FeCl CpdT + N 11 CO Tabel LB.1 Perhitungan Energi yang keluar dari Fermentor 8,15 98,15 00,15 98,15 CpdT + CpdT + Alur 7 11 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) C 6 H 1 O 6(s) 5.67, , , ,15 H O (l) 79.7, ,18.56, ,85 NaHCO 1.97,60 84,48.547, ,1 FeCl 70,77 1 0, , ,9 CH 4(g) 6.664, ,55 16, ,67 CO (g) , ,56, ,91 H S (g), , ,04 1, H O (g) 6,01 18,50 67,0 5,5 Q out (kj/ hari) ,

25 Q s Q out - Q in ( , ,81 ) kj/hari ,41 kj/hari Data steam yang digunakan : Saturated steam pada 1 atm, C H.776 kj/kg Saturated steam pada 1 atm, C H v.676 kj/kg H L 419,1 kj/kg (Reklaitis, 198) λ [H(150 o C) H v (100 o C)]+ [H v (100 o C) H l (100 o C)] λ [ ] + [ ,1] λ.56,90 kj/kg Steam yang dibutuhkan adalah : Q m λ ,41kJ / hari m.56,90kj / kg m 5.191,05 kg/hari B.4 Heater I (E-05) Fungsi: untuk menaikkan suhu dari water trap (F-01) ke tangki desulfirisasi (D-06). Steam 150 o C 1 atm CH 4 CO H S T 7 o C 15 Heater 16 CH 4 CO H S T 65 o C Steam 100 o C 1 atm

26 Dengan tekanan (P 1 atm) Energi masuk N 15 CH4 00,15 Cp dt + N 15 CO 98,15 00,15 98,15 Cp dt + N 15 HS 00,15 Cp dt 98,15 Tabel LB. 14 Perhitungan Energi yang masuk dari heater I Alur 15 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, ,55 71, ,75 CO (g) , ,56 74,6 1.77,66 H S (g), , ,97 4, Q in (kj/ hari) 61.4,41 Energi keluar N 16 CH4 8,15 Cp dt + N 16 CO 98,15 8,15 98,15 Cp dt + N 16 HS 8,15 Cp dt 98,15 Tabel LB. 15 Perhitungan Energi yang keluar dari heater Alur 16 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, , , ,58 CO (g) , , , ,0 H S (g), , ,6 9, Q out (kj/ hari) ,6 Panas yang dilepas steam (Q) Q out Q in ( ,6-61.4,41) kj/hari ,0 kj/hari Saturated steam pada 1 atm, C, H(150 0 ).776 kj/kg (Reklaitis, 198) Saturated steam pada 1 atm, C, H V (100 0 C).676 kj/kg (Reklaitis, 198) H L (100 0 C) 419,1 kj/kg (Reklaitis, 198)

27 λ [H(150 o C) H v (100 o C)]+ [H v (100 o C) H l (100 o C)] λ [ ] + [ ,1] λ.56,90 kj/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) Q/ λ ,0 kj / hari.56,94 kj / kg 505,07 kg/hari B.5 Kolom Absorpsi (D-08) Fungsi : Menyerap gas CO dengan menggunakan larutan benfield. Alur 18 (65 0 C; 1,5 atm) Alur 5 (60 0 C; 1 atm) Dianggap 99 % terserap oleh larutan benfield (K CO ). Energi masuk N 18 CH4 8,15 Cp dt + N 18 CO 98,15 8,15 98,15 Cp dt + N 5 HO,15 Cp dt + 98,15 N 5 KCO,15 98,15 Cp dt

28 Tabel LB.16 Panas masuk ke dalam kolom absorpsi untuk setiap komponen Alur 18 5 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, , , ,58 CO (g) , , , ,0 H O (l) , ,8.6, ,1 K CO (l) , ,6.804, ,9 Q in (kj/ hari).45.8,1 Absorber bersifat adiabatis, sehingga: dq dt Q out + Hr - Q in 0 Q out + Hr - Q in Dimana, r Hpelarutan Q out ,8 kj/hari Q in + Hr.45.8,1 ( ,8) ,95 kj/hari Temperatur pada alur keluar 18 dan 5 diperoleh dengan menggunakan metode trial and error. Energi keluar N 19 HO N 6 CO T Cp dt + N 19 KHCO 98,15 T 98,15 Cp dt T 98,15 Cp dt + N 6 CH4 T Cp dt + 98,15 Tabel LB.17 Perhitungan Energi yang keluar dari kolom absorpsi

29 Alur 19 6 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) H O (l) , , , ,57 KHCO (l) 8.7,7 18 8, , ,67 CH 4(g) 6.664, ,55.015, ,5 CO (g) 185, ,0.084, ,06 Q out (kj/ hari).66.6,85 Diperoleh temperatur pada alur keluar 19 dan 6 kolom absorpsi yaitu T out 79,9 o C atau 5,54 o K. B.6 Heater II (E-11) Fungsi: untuk menaikkan suhu dari kolom absorpsi (D-08) ke tangki larutan benfield (D-16). KHCO H O 0 T? K CO H O T 88 o C Heat exchanger 19 KHCO H O H O K CO T 100 o C T 79,9 o C

30 Dengan tekanan (P 1 atm) Energi masuk N 19 HO N KCO 5,54 Cp dt + N 19 KHCO 98,15 7,15 Cp dt 98,15 5,54 Cp dt + N HO 98,15 7,15 Cp dt + 98,15 Tabel LB.18 Perhitungan Energi yang masuk dari Heater II Alur 19 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) H O (l) , , , ,57 KHCO 8.7, , , ,67 H O (l) , , , ,57 K CO , ,6 8.15, ,05 Q in (kj/ hari) ,87 Untuk mencari suhu keluar dari Heater II maka di lakukan trial error, sehingga di dapat suhu keluar dari alur 0, yaitu 91,5 0 C (64,65 K). Energi keluar N 0 HO 64,65 Cp dt + N 0 KHCO 98,15 61,15 + N HO Cp dt 98,15 64,65 98,15 Cp dt + N KCO 61,15 98,15 Cp dt

31 Tabel LB. 19 Perhitungan Energi yang keluar dari Heater II Alur 0 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp Dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) H O (l) , ,91 5.0, ,45 KHCO 8.7, , , ,9 K CO (s) , , , , H O (l) , , ,51 Q out (kj/ hari) ,68 dq dt dq dt dq dt Q in Q out , , ,80 kj/hari B.7 Kolom Stripper (D-1) Fungsi : Menyerap gas CO dengan menggunakan larutan benfield. Alur 0 (P 1 atm; 91,5 0 C) Alur 1 (P 0 atm; C) Alur (P 1 atm; C) 0

32 Energi masuk N 0 HO 64,65 Cp dt + N 0 KHCO 98,15 64,65 98,15 Cp dt Tabel LB. 0 Panas masuk ke dalam kolom stripper untuk setiap komponen Alur 0 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) H O (l) , ,91 5.0, ,45 KHCO 8.7, , , ,9 Q in (kj/ hari) ,84 Energi keluar N 1 CO 7,15 Cp dt + N HO 98,15 7,15 98,15 Cp dt + N KCO 7,15 Cp dt 98,15 Tabel LB.1 Panas keluar ke dalam kolom stripper untuk setiap komponen Alur Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) 1 CO (g) 18.0, , ,08 H O (l) , , , ,57 K CO (l) , ,6 8.15, ,05 Q out (kj/ hari) ,71 Dimana, r Hr ,8 kj/hari dq Q out + Hr - Qin dt ( ,71+ ( ,8) ,84) kj/hari ,69 kj/hari Data steam yang digunakan : Saturated steam pada 1 atm, C, H(150 0 ).776 kj/kg (Reklaitis, 198) Saturated steam pada 1 atm, C, H V (100 0 C).676 kj/kg (Reklaitis, 198)

33 H L (100 0 C) 419,1 kj/kg (Reklaitis, 198) λ [H(150 o C) H v (100 o C)]+ [H v (100 o C) H l (100 o C)] λ [ ] + [ ,1] λ.56,90 kj/kg ,69 kj / hari Jumlah steam yang diperlukan (m) Q/ λ.56,94 kj / kg 6.400,67 kg/hari B.8 Alat Pendingin / cooler I (E-15) Fungsi: untuk menurunkan suhu dari heater II (E-11) ke tangki larutan benfield (T-16). Alur (1 atm, 88 o C) Alur 4 (1atm, 60 o C) Air Pendingin T 8 o C K CO H O T 60 o C 4 Cooler I H O K CO T 88 o C Air Pendingin Keluar T 55 o C Energi masuk N HO 61,15 98,15 CpdT + N 4 KCO 61,15 98,15 CpdT

34 Tabel LB. Energi yang masuk menuju cooler I Alur Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) H O , , , ,51 K CO , , , , Q in (kj/ hari) ,8 Energi keluar N HO,15 98,15 CpdT + N KCO,15 98,15 CpdT Tabel LB. Energi yang keluar dari cooler I Alur 4 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) H O , ,8.6, ,1 K CO , ,6.804, ,9 Q out (kj/ hari) ,50 dq Q out Q in dt dq , dt dq ,4 kj/hari dt Jadi, jumlah panas yang diserap oleh propana sebanyak ,4 kj/hari. Dari data termodinamika untuk air pendingin: Entalpi H (8 0 C) 117,4 kj/ kg Entalpi H (55 0 C) 0, kj/ kg Maka, jumlah propana yang diperlukan (m): Q m o o H(8 C) H(55 C) ,4 kj/hari 117,4kJ/kg 0,kJ/kg ,48 kg/hari.

35 B.9 Kompresor (G-40) Fungsi: menaikkan tekanan gas metan dari 1 atm hingga 0 atm. 7 8 Neraca Panas masuk Kompressor (T 79,9 0 C) Telebih dahulu dicari estimasi suhu keluaran gas dari kompressor dengan menggunakan rumus: T T 1. (Timmerhaus, 1991) Dimana; T Temperatur suhu keluar kompressor T 1 Temperatur suhu masuk kompressor 79,9 O C 5,54 K P Tekanan keluar kompressor 0 atm Tekanan masuk kompressor 1 atm P 1 k 1,4 N s jumlah stage Dari perhitungan estimasi suhu keluar kompressor, didapat T 468,94 o K 195,79 o C. Neraca Panas Kompressor (T 468,94 o K 195,79 o C) Energi masuk (N 7 CH4) 468,94 98,15 CpdT + (N 7 CO) 468,94 Cp dt 98,15 Tabel LB. 4 Perhitungan Energi panas kompressor Alur 7 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, , , ,95 CO (g) 185, ,0 6.98, ,79 Q comp (kj/ hari) ,74

36 Neraca Panas Masuk Kompressor (T 5,54 o K 79,9 o C) Energi masuk (N 7 CH4) 5,54 98,15 CpdT + (N 7 CO) 5,54 Cp dt 98,15 Tabel LB. 5 Perhitungan Energi yang masuk dari kompressor Alur 7 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, ,55.015, ,5 CO (g) 185, ,0.084, ,06 Q in (kj/ hari) ,60 Neraca Panas Keluar Kompressor (T 5,54 o K 79,9 o C) Energi masuk (N 8 CH4) 5,54 CpdT + (N 8 CO) 5,54 Cp dt 98,15 98,15 Tabel LB.6 Perhitungan Energi yang keluar dari kompressor Alur 8 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, ,55.015, ,5 CO (g) 185, ,0.084, ,06 Q out (kj/ hari) ,60 Maka, Panas yang dilepaskan : Q out - (Q in + Q comp ) ,60 (848.89, ,74) ,74 kj/hari Data Air Pendingin: H(8 o C) 117,4 kj/kg H(55 o C) 0, kj/kg

37 Maka, jumlah air pendingin yang diperlukan (m): Q m o o H(8 C) H(55 C) ,74 kj/hari 5.440,7kg / hari 17,4kJ/kg 0,kJ/kg B.10 Alat Pendingin / cooler II (E-40) Fungsi: menurunkan suhu biogas yang menuju penyimpanan CNG. Alur 8 (1 atm, 79,9 o C) Alur 9 (0 atm, 15 o C) Propana -10,15 o C CH 4 CH CO CO Propana -5,15 o C Energi masuk (N 8 CH4) 5,54 98,15 CpdT + (N 8 CO) 5,54 Cp dt 98,15 Tabel LB.7 Energi yang masuk menuju cooler II Alur 8 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, ,55.015, ,5 CO (g) 185, ,0.084, ,06 Q in (kj/ hari) ,60 Energi keluar N 9 CH4 88,15 98,15 CpdT + N 9 CO 88,15 98,15 CpdT

38 Tabel LB.8 Energi yang keluar dari cooler II Alur 9 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/mol) N (kmol/ hari) Cp dt N Cp dt (kj/mol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, ,55-57, ,91 CO (g) 185, ,0-69, ,51 Q out (kj/ hari) ,4 dq Q out Q in dt dq , ,60 dt dq ,0 kj/hari dt Jadi, jumlah panas yang diserap oleh propana sebanyak ,0 kj/hari. Dari data termodinamika untuk propana: Entalpi H (0 K/ -5,15 0 C) 86,04 kj/ kg Entalpi H (170 K/ -10,15 0 C) 91,1 kj/ kg Maka, jumlah propana yang diperlukan (m): Q m o o H(-5,15 C) H(-10,15 C) ,0 kj/hari 86,4 kj/kg 91,1kJ/kg 1.8,74 kg/hari.

39 B.11 Kompresor (G-405) Fungsi: menaikkan tekanan gas dari 0 atm hingga 197 atm. 0 1 Neraca Panas masuk Kompressor (T 15 0 C) Telebih dahulu dicari estimasi suhu keluaran gas dari kompressor dengan menggunakan rumus: Dimana; T T T 1. (Timmerhaus, 1991) Temperatur suhu keluar kompressor T 1 Temperatur suhu masuk kompressor 15 O C 88,15 K P P 1 Tekanan keluar kompressor 197 atm Tekanan masuk kompressor 0 atm k 1,4 N s jumlah stage 5 Dari perhitungan estimasi suhu keluar kompressor, didapat T 8,9 o K 55,4 o C. Neraca Panas Kompressor (T 8,9 o K 55,4 o C) Energi masuk (N 0 CH4) 89,70 98,15 CpdT + (N 0 CO) 89,70 Cp dt 98,15 Tabel LB.9 Perhitungan Energi panas kompressor Alur 0 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/kmol) N (kmol/hari) Cp dt N Cp dt (kj/kmol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, , , ,19 CO (g) 185, ,0 1.14, ,51 Q comp (kj/ hari) ,70

40 Neraca Panas Masuk Kompressor (T 88,15 o K 15 o C) Energi masuk (N 0 CH4) 88,15 98,15 CpdT + (N 0 CO) 88,15 Cp dt 98,15 Tabel LB.0 Perhitungan Energi yang masuk dari kompressor Alur 0 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/kmol) N (kmol/hari) Cp dt N Cp dt (kj/kmol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, ,55-57, ,91 CO (g) 185, ,0-69, ,51 Q in (kj/ hari) ,4 Neraca Panas Keluar Kompressor (T 88,15 o K 15 o C) Energi masuk (N 1 CH4) 88,15 CpdT + (N 1 CO) 98,15 88,15 Cp dt 98,15 Tabel LB.1 Perhitungan Energi yang keluar dari kompressor Alur 1 Komponen F (kg/ hari) BM (kg/kmol) N (kmol/hari) Cp dt N Cp dt (kj/kmol) (kj/hari) CH 4(g) 6.664, ,55-57, ,91 CO (g) 185, ,0-69, ,51 Q out (kj/ hari) ,4 Maka, Panas yang dilepaskan : Q out - (Q in + Q comp ) ,4 ( , ,70) ,70 kj/hari Dari data termodinamika untuk propana: Entalpi H (8 0 C) 117,4 kj/ kg Entalpi H (55 0 C) 0, kj/ kg

41 Maka, jumlah air pendingin yang diperlukan (m): Q m o o H(8 C) H(55 C) ,70 kj/hari 4.1kg / hari 17,4kJ/kg 0,kJ/kg

42 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Bak Netralisasi (T-101) Fungsi : Sebagai tempat penampung POME dengan padatan NaHCO, dan sekaligus menetralkan ph POME. Bentuk : Persegi panjang Bahan : Beton Waktu tinggal : 1 hari Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan, P 1 atm Temperatur, T 55,11 0 C Densitas limbah cair ρ 1.00,99 kg/m Laju alir massa F 59.60,7 kg/hari Laju alir volume (59.60,7) kg / hari 1.00,99kg / m 591,49 m /hari Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran 0% (Perry dan Green, 1999) Volume bak (Vb) (1+0,) x 591,49 m 709,78 m Ukuran bak : Panjang bak (p) x lebar bak (l) maka p l Tinggi bak (t) ½ x lebar bak (l) maka t ½ l Maka : Volume bak (V) p x l x t 709,78 m l x l x ½ l Lebar bak (l) 8,9 m Dengan demikian, Panjang bak (p) 17,84 m Tinggi bak (t) 4,46 m

43 Lebar bak (l) 8,9 m Tinggi larutan dalam bak Tekanan hidrostatik P Po + ρ x g x l 591,49 x 4,46 m,71 meter 709, Pa + (1.00,99 kg/m x 9,8 m/det x,71 m) ,9 Pa 1,6 atm P desain (1,) (P operasi) 1, (17.858,9) Pa 1,6 atm C. Screw Conveyor (C-10) Fungsi Bahan konstruksi : Carbon steel : Mengangkut NaHCO ke bak netralisasi Bentuk : Horizontal scew conveyor Jumlah : 1 unit Temperatur T 0 C (0,15 K) Tekanan operasi P 1 atm Jarak angkut L 0 ft 9,14 m Laju alir bahan F 1479,45 kg/hari 61,64 kg/jam 15,90 lb/jam Densitas bahan ρ 00 kg/m 17,4 lb/ft Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) F Q 15,90/17,4 0,98 ft /jam ρ 1 5,9 ft /jam 1 6 Dipilih screw conveyor dengan diameter 1 in, Dari Tabel 5. dan Tabel 5.4 Walas, 1988 didapatkan harga: Kecepatan putaran maximum(ω max ) 60 rpm, Kapasitas masksimum (Q max ) 90 ft /jam Faktor S 171

44 Horse Power factor (f ) 0,7 Sehingga, kecepatan putaran (ω), Q ω max ω Q max (Walas, 1988) 5,9 60 ω,95 rpm 4 rpm 90 Daya conveyor : P [ sx ω + fxqxρ] xl (Walas, 1988) P [171 x 4 + 0,7 x 5,9 x 17,4] x ,40 Faktor keamanan 0%, P 1, x 7.64, ,08 Efisiensi 80%, P ,10 0,05 Hp Maka dipilih conveyor dengan daya 0,1 Hp C. Screw Conveyor (C-10) Fungsi : Mengangkut FeCl ke bak nutrisi Bahan konstruksi : Carbon steel Bentuk : Horizontal scew conveyor Jumlah : 1 unit Temperatur T 0 C Tekanan operasi P 1 atm Jarak angkut L 0 ft 9,144 m Laju alir bahan F 5,08 kg/hari,1 kg/jam 4,87 lb/jam Densitas bahan ρ.160 kg/m 197,7 lb/ft Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) F 1 Q (4,87 / 197,7 )x 0,14 ft /jam ρ 1 6 Dipilih screw conveyor dengan diameter 1 in, Dari Tabel 5. dan Tabel 5.4 Walas, 1988 didapatkan harga:

45 Kecepatan putaran maximum(ω max ) 60 rpm, Kapasitas masksimum (Q max ) 90 ft /jam Faktor S 171 Horse Power factor (f ) 0,7 Sehingga, kecepatan putaran (ω), Q ω max ω Q max (Walas, 1988) 0,14 60 ω 0,09 rpm 1 rpm 90 Daya conveyor : P [ sx ω + fxqxρ] xl (Walas, 1988) Faktor keamanan 0%, P [171 x 1 + 0,7 x 0,14 x 197,7] x ,8 P 1, x 5.744,8 6.89,6 Efisiensi 80%, P 8.616,58 0,008 Hp Maka dipilih conveyor dengan daya 0,01 Hp C.4 Pompa (P-105) Fungsi : Memompa bahan-bahan yang di recycle dari bak sedimentasi ke tangki pencampur nutrisi. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : P 1 atm T 6 0 C Laju alir massa (F) ,1 kg/hari kg/jam 4,8 lbm/s Densitas (ρ) 1.000,84 kg/m 6,48 lbm/ft

46 Viskositas (µ) 1,01 cp 6, lbm/ft.s 4,8 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) 6,48 lbm/ft 0,07 ft /s 0,00 m /s Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >100), D i,opt,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Peters,004) dengan : D i,opt diameter optimum (m) ρ densitas (lbm/ft ) Q laju volumetrik (ft /s) Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa : Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1,9 (0,07 ft /s ) 0,45 (6,48 lbm/ft ) 0,1,10 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 00, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,61 in 0,1 ft 0,04 m Diameter Luar (OD) : 1,9 in 0,16 ft Inside sectional area : 0,01414 ft 0,07 ft /s Kecepatan linear, v Q/A 0,01414 ft ρ v D Bilangan Reynold : N Re µ 5,46 ft/s (6,48 lbm/ft )(5,46 ft/s)(0,1 ft) -4 6,7.10 lbm/ft.s ,47 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4, (Geankoplis,00) Pada N Re ,47 dan ε/d 0,0011, dari gambar.10- maka harga f 0,0061 (Geankoplis,00)

47 Friction loss : 1 Sharp edge entrance h c 0,5 1 A v A 1 α. g c 5, , ft.lbf/lbm 0,5 ( ) ( 1)(,174) v 4 elbow 90 h f n.kf.. g c 4(0,75) 5,46 (,174) 1,9 ft.lbf/lbm v check valve h f n.kf.. g c (,0) 5,46 (,174) 1,85 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 50 ft F f 4f D... g c 4(0,0061) ( 50 )(. 5,46) ( 0,1 )..(,174) 4, ft.lbf/lbm Sharp edge exit h ex A1 A v. α. g c Total friction loss : F ( 0) 5,46 1,85 ft.lbf/lbm 1 ( )(,174) 9,57 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 P 101,5 kpa P ρ 0 ft.lbf /lb m Z 10 ft Maka :

48 ,174 ft/s +,174 ft.lbm / lbf.s 0 Ws -19,57 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η 75 % Ws - η x Wp -19,57-0,75 x Wp Wp 6,09 ft.lbf/lbm ( 10 ft) + 0 ft.lbf/lbm + 9,57 ft.lbf/lbm + Ws 0 Daya pompa : P m x Wp 4,8 lbm/s 6,09 ft.lbf/lbm x 0, hp 1 Maka dipilih pompa dengan daya motor hp 5 1 hp 550 ft. lbf / s C.5 Bak Pencampur Nutrisi (M-106) Fungsi : Mencampur POME dengan FeCl. Bentuk : Persegi Bahan : Beton Jumlah : 1 unit Kebutuhan perancangan : 1 hari Kondisi operasi : P 1 atm T 50,6 0 C Laju alir massa (F) 78.67,47 kg/hari Densitas (ρ) 1.00,1 kg/m 6,6 lbm/ft Viskositas (µ) 1,01 cp Faktor kelonggaran 0 % (Perry, 1999) Menghitung volume bak : ,47 kg / hari Laju alir volumetrik (Q) 1.00,1 kg/m 780,16 m /hari

49 Volume bahan τ x Q 1 hari x 780,16 m /hari 780,16 m Volume bak, V B ( 1+ 0, ) x 780,16 m 96,19 m Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: Panjang bak (p) lebar bak (l) Tinggi bak (t) lebar bak (l) V b ; p l ; t l p x l x t 96,19 m l x l x l Lebar bak (l) 9,78 m Maka, panjang bak Lebar bak Tinggi bak 9,78 m Menghitung tekanan alat Tinggi bahan dalam bak P operasi P o + ρ g h P design Volume bahan dalam bak x tinggi bak Volume bak 780,16 m 9,78 m 96,19 m 8,15 m Pa + (1.00,4 kg/m x 9,8 m/det x 9,78 m) ,6 Pa 1,94 atm (1+0,) x ,6 Pa 7.004,04 Pa, atm Perancangan Sistem pengaduk Jenis : flat 6 blade turbin impeller Baffle : 4 buah Kecepatan putaran (N) : 0,5 rps (Geankoplis, 00) Efisiensi motor : 80 % Pengaduk didesain dengan standar berikut : D a : D B 1 : J : D B 1 : 1 W : D a 1 : 5 L : D a 1 : 4 E : D a 1:1 (Mc Cabe,dkk, 1999)

50 Jadi : 1. Diameter impeller (D a ) 1/ x D B 1/ x 9,78,6 m. Tinggi pengaduk dari dasar (E) D a,6 m. Lebar baffle ( J) 1/1 D B 0,81 m 4. Lebar daun impeller (W) 1/5 D a 1,95 m 5. Panjang daun impeller (L) 1/4 D a,44 m Daya untuk pengaduk : N D 0,5,6 1.00,1 Bilangan Reynold (N Re ) a ρ µ 1, ,4 Dari grafik.4-5 (Geankoplis, 00 ) diperoleh Np N P N Da ρ 7 0,5 det 10,69 ft 6,6lbm / P g c,147 lbm. ft / lbf.det 68,50 ft.lbf/det 1,14 hp Efisiensi motor, η 80 % Jadi daya motor 1,4 hp ft Maka dipilih daya motor sebesar 1,5 hp C.6 Pompa Netralisasi (P-107) Fungsi : Memompa POME dari bak netralisasi ke tangki pencampur nutrisi dan ke reaktor. Jenis : Pompa screw Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : P 1 atm T 50,6 0 C Laju alir massa (F) 78.67,48 kg/hari 19,97 lbm/s Densitas (ρ) 1.004,45 kg/m 6,70 lbm/ft Viskositas (µ) 1,01 cp 6, lbm/ft.s

51 19,97 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) 6,70 lbm/ft 0,1 ft /s 0,009 m /s Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >100), De,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988) Untuk aliran laminar, De,0 Q 0,6 µ 0,18 (Walas, 1988) dengan : D diameter optimum (in) ρ densitas (lbm/ft ) Q laju volumetrik (ft /s) µ viskositas (cp) Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : De,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988),9 (0,1) 0,45 (6,70) 0,1,99 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 00, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,54 in 0,9 ft 0,08 m Diameter Luar (OD) : 4 in 0, ft Inside sectional area : 0,0687 ft Kecepatan rata rata fluida dalam pipa : Q A 0,1 ft /s 0,0687 ft v 4,6ft/s Sehingga : Bilangan Reynold, ( 4,6) ( 0,9) ρ v D 6,70 μ 6,77 10 N Re ,76 Asumsi benar bentuk aliran adalah turbulen. Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4, (Geankoplis,00) Pada N Re ,76 dan ε/d 0,0005, dari gambar.10- maka harga f 0,0045 (Geankoplis,00)

52 A. Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL) Instalasi pipa: Panjang pipa lurus (L 1 ) 0 ft 1 buah gate valve fully open ; L 1 (App. C a, Foust, 1979) D L 1 1 0,9,84 ft 4 buah elbow 90 0 standard (L/D 0) (App. C a, Foust, 1979) L 4 0 0,9 5,47 ft 1 buah sharp edge entrance K 0,5 ; L 0 (Foust, 1979) D L 4 0,5 0 0,9,95 ft 1 buah sharp edge exit K 1 ; L 5 1,0 40 0,9 11,8 ft ΣL L 1 + L + L + L 4 + L 5 84,10 ft L 40 (App.C c;c d, Foust, 1979) D B. Friksi Faktor gesekan, ΣF f v ΣL g D c ( 0,0045)( 4,6) ( 84,10) 0,4 ft lbf /lbm (,174)( 0,9) (Foust, 1979, App C1 dan C) C. Kerja yang diperlukan Tinggi pemompaan, z 40 ft Static head, Δz g g c Δv Velocity head, 0 g P Pressure head, 0 ρ c 0ft 40 ft.lb /lb f /lb m f m

53 - W f Δz g g c v ΔP ΣF g cα ρ (Foust, 1979) 40 ft.lb f /lb m ,4 ft.lb f /lb m 40,4 ft.lb f /lb m Wf Q ρ Daya pompa, P 550 1,46 hp (40,9 ft.lb f /lb m )(0,0 ft /s)( 6,64 lb m /ft ) 550 ft.lb f /s.hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan (1,46 hp)/(0,8) 1,17 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor Hp C.7 Reaktor Fermentasi (R-01) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi Jenis : Tangki berpengaduk dengan flat 6 blade turbin impeller Bentuk : Silinder tegak vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-85 grade C Jumlah : unit Waktu tinggal ( τ ) : 6 hari Kondisi operasi : Tekanan operasi 1 atm Temperatur reaksi 55 0 C Laju alir massa (F) ,48 kg/hari Laju alir massa (F)/unit 78.70,4 kg/hari Densitas (ρ) 1.00, kg/m Viskositas (µ) 1,01 cp Faktor kelonggaran 0 % (Perry,1999) Perhitungan Dimensi Reaktor : 78.70,4 kg / hari Laju alir volumetrik (Q) 1.00, kg/m 77,46 m /hari Volume bahan τ x Q 6 hari x 77,46 m /hari.64,78 m

54 Volume larutan Volume bahan.64,78 m Volume tangki, V t ( 1+ 0, ) x.64,78 m.717,74 m Tangki berjumlah unit, maka volume masing-masing tangki.717,74 m Direncanakan : H s : D i 1 : 1 H h : D i 1 : 4 Dimana ; H s tinggi shell H h tinggi head D i diameter dalam tangki - Volume silinder tangki (V s ) π π π V s D i. H s D i ( D i ) Volume alas tutup tangki (V h ) π V h. Di. H 6 - Volume tangki V s + V h h D i (Perry&Green,1999) π 1 π. Di.. Di (Perry&Green,1999) ,74 m π π. D i +. D i ,74 m H s 7 4. π. D i D i.967,50 m D i 14,7 m 47,14 ft 565,75 in D i 14,7 m 47,14 ft 565,75 in Tinggi head (H h ) 1 1 H h.di.14,7 m,59 m 11,78 ft 141, 4 in 4 4 H total H s + H h 14,7 m +,59 m 17,96 m 58,9 ft 707,19 in Maka, P desain (1,) (P operasi)

55 1, (1 atm) 1, atm 17,64 psia - Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-40 - Allowable working stress (S) : psia (Peters et.al., 004) - Joint efficiency (E) : 0,85 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,15 in/tahun (Perry&Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki PR t + n.c (Perry&Green,1999) E 0,6P di mana: t tebal shell (in) P tekanan desain (psia) R jari-jari dalam tangki (in) S allowable stress (psia) E joint efficiency C corrosion allowance (in/tahun) n umur alat (tahun) PR t + n. C SE 0,6P (17,64 psia) (571,99/ in) + 10.(0,15 in) ( psia)(0,85) 0,6(17,64 psia) 1,56 in Tebal shell standar yang digunakan 1 1/ in - Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas 1 1/ in (Brownell&Young,1959) (Brownell&Young,1959) Menghitung Jaket pemanas Jumlah steam ( 150 o C ) 5.191,05 kg/hari 16,9 kg/jam

56 16,9 kg/jam V steam 1.006, 01 m /jam 5,16 m / jam Diameter dalam jaket (D 1 ) diameter dalam + ( x tebal dinding ) 565,75 + ( / ) 568,75 in Tinggi jaket tinggi reaktor 565,75 in Asumsi jarak jaket 5 in Diameter luar jaket (D ) D 1 +. jarak jaket Luas yang dilalui steam ( A ) A π 4 ( ) D1 568,75 in + ( x5 ) 578,75 in D 4 π (578,75 568,75 ) 9.007,97 in 5,81 m Kecepatan superficial steam ( v ) V p 1.006,01m / hari v 17,10 m/hari 7,1 m/jam A 5,81m Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-40 H jaket 565,75 in 47,14 ft ( H 1) ρ a (47,14 1)(6,75) P H 19, 95 psia P desain 14, ,95 4,65 psia,5 atm PD tj + n. C SE 0,6P (4,65) (578,75) + 10 (0,15),51 in (18.700)(0,85) 0,6(4,65) Dipilih tebal jaket standar 1 1/ in (Brownell&Young,1959) Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (Mc Cabe et.al., 1999), diperoleh :

57 Da/Dt 1/ ; Da 1/ x 47,14 ft 15,71 ft 4,79 m E/Da 1 ; E 15,71 ft 4,79 m L/Da ¼ ; L 1/4 x 15,71 ft,9 ft 1,19 m W/Da 1/5 ; W 1/5 x 15,71 ft,14 ft 0,95 m J/Dt 1/1 ; J 1/1 x 47,14 ft,9 ft 1,19 m Dimana: Dt diameter tangki Da Diameter impeller E tinggi turbin dari dasar tangki L panjang blade pada turbin W lebar blade pada turbin J lebar baffle Kecepatan pengadukan, N 0,1 putaran/detik Bilangan Reynold, ρ. N.( Di) 6,64(0,1)(47,14) N Re 1.80,61 µ 1,01 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.N.D a ρ P (Mc Cabe et.al., 1999) g c K T 4 (Mc Cabe et.al., 1999) 5 4 (0,1 put/det).(15,71ft) (6,6 lbm/ft,174 lbm.ft/lbf.det 1hp 7.464,8 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det 1,57 hp P Efisiensi motor penggerak 80% 1,57 Daya motor penggerak 16, 96 hp 0,8 Maka dipilih daya motor dengan tenaga 17 hp. )

58 C.8 Tangki Sedimentasi (F-0) Fungsi : Mengendapkan sebagian padatan-padatan yang keluar dari fermentor. Jenis : Gravity Thickner Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Carbon steel SA-1, GradeC Kondisi operasi : P 1 atm T 55 0 C Laju massa (F 1 ) ,48 kg/hari 1.560,0 kg/jam 6.10,04 kg/ jam Densitas air 985,65 kg/m (Appendiks A.- Geankoplis,00) Diameter dan tinggi tangki Dari Metcalf, 1984, diperoleh : Kedalaman air -10 m Settling time 1- jam Dipilih : kedalaman air (h) 5 m, waktu pengendapan jam Diameter dan Tinggi clarifier 6.10,04 kg/jam Volume, V 64,0 m /jam 985,65 kg/m Faktor kelonggaran 0% Volume 1, 64,0 m 65, m

59 a. Diameter dan tinggi clarifier H s ½ D Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (H s : D) 4: Volume silinder clarifier (V s ) Vs πd Vs Volume alas berupa kerucut (V c ) ½ D πd H 4 s (Brownell & Young, 1959) H c Vs πd H 1 c... (Perry, 1999) Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (H c : D) 1: V c Volume (V) πd... (Perry, 1999) 4 V V s + V c πd 8 65, m 1,17 D D 4,0 m H s (4/) D 5,6 m b. Diameter dan tinggi kerucut Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter (H h : D) 1: Diameter tutup diameter tangki 4,0 m 4,0 m Tinggi tutup,01 m

60 Tinggi total 7,7 m C.9 Pompa (P-0) Fungsi : Mengalirkan ampas dari fermentor (R-01) ke filter press (H-04). Jenis : Pompa Screw Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : P 1 atm T 4 0 C Laju alir massa (F) ,6 kg/hari.670,01 kg/jam 14,49 lbm/s Densitas (ρ) 1.00,54 kg/m 6,58 lbm/ft Viskositas (µ) 1,01 cp 6, lbm/ft.s 14,49 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) 6,58 lbm/ft 0, ft /s m /s Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >100), De,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988) Untuk aliran laminar, De,0 Q 0,6 µ 0,18 (Walas, 1988) dengan : D diameter optimum (in) ρ densitas (lbm/ft ) Q laju volumetrik (ft /s) µ viskositas (cp) Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : De,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988),9 (0,) 0,45 (6,58) 0,1,45 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 00, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : in

61 Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,06 in 0,5 ft 0,07 m Diameter Luar (OD) :,5 in 0,9 ft Inside sectional area : 0,051 ft Kecepatan rata rata fluida dalam pipa : Q A 0,ft 0,051 /s ft v 4,51 ft/s Sehingga : Bilangan Reynold, ( 4,51) ( 0,5) ρ v D 6,58 μ 6,75 10 N Re ,18 Asumsi benar bentuk aliran adalah turbulen. Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4, (Geankoplis,00) Pada N Re ,18 dan ε/d 0,0005, dari gambar.10- maka harga f 0,005 (Geankoplis,00) A. Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL) Instalasi pipa: Panjang pipa lurus (L 1 ) 0 ft 1 buah gate valve fully open ; L 1 (App. C a, Foust, 1979) D L 1 1 0,5, ft 4 buah elbow 90 0 standard (L/D 0) (App. C a, Foust, 1979) L 4 0 0,5 0,67 ft 1 buah sharp edge entrance K 0,5 ; L 0 (Foust, 1979) D L 4 0,5 0 0,5,55 ft 1 buah sharp edge exit K 1 ; L 5 1,0 40 0,5 10, ft ΣL L 1 + L + L + L 4 + L 5 76,78 ft L 40 (App.C c;c d,foust, 1979) D B. Friksi Faktor gesekan,

62 ΣF f v g c ΣL D ( 0,005)( 4,51) ( 76,78) (,174)( 0,5) C. Kerja yang diperlukan Tinggi pemompaan, z 40 ft Static head, Δz g g Δv Velocity head, 0 g P Pressure head, 0 ρ c c 0,47 ft lb /lb 0ft 40 ft.lb /lb f /lb m f m f m (Foust, 1979, App C1 dan C) - W f Δz g g c v ΔP ΣF g cα ρ (Foust, 1979) 40 ft.lb f /lb m ,47 ft.lb f /lb m 40,47 ft.lb f /lb m Wf Q ρ Daya pompa, P 550 1,06 hp (40,47 ft.lb f /lb m )(0,19 ft /s)( 6,58 lb m /ft ) 550 ft.lb f /s.hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan (1,06 hp)/(0,8) 0,85 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,9 Hp C.10 Filter Press ( H-04) Fungsi : Memisahkan air dengan ampas untuk digunakan sebagai pupuk. Jenis : Plate and frame filter press. Bahan konstruksi : Carbon steel SA-85 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Temperatur : 4 ºC Laju alir ( F ) : ,6 kg/hari Densitas filtrat : 1000 kg/m

63 Massa ampas : 8.86,0 kg/hari Perhitungan : Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan : W L. A ( 1 E) ρ S ρ ( V + E. L. A) (Foust, 1979) 1 W Dimana: L tebal cake pada frame (m) A luas penyaringan efektif (m ) E poros partikel 0, ρ s densitas solid (kg/m ) ρ densitas filtrat (kg/m ) W fraksi massa cake dalam umpan V volume filtrat (m ) Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam Jumlah umpan yang harus ditangani ,6 kg/hari.670,0 kg/jam Laju filtrat ,6 kg/hari ,1 kg/jam Densitas filtrat 1000 kg/m ,6kg / hari Volume filtrat hasil penyaringan 45,19 m /hari 1000 kg / m Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam 8.86,9 kg/hari 1.0,6 kg/jam. Densitas cake 100 kg/m 8.86,9kg / hari Volume cake pada filter 4,05 m /hari 100kg / m W Laju alir massa cake Laju alir massa umpan 1.0,6 kg / jam.670,0 kg / jam 0,05 Tebal cake diestimasikan pada frame 0 cm 0, m Direncanakan setiap plate mempunyai luas 1 m, luas efektif penyaringan (A) : W 1 W ( 1 E) ρ ( V + E. L. A) L. A ρ S 0,05 0, x A x (1-0,) x (45,19 + 0, x 0, x A) 1 0,05

64 A 151,49 m Maka A 151,49 0 7,57 m Faktor keamanan 5 % Jadi, jumlah plate yang dibutuhkan 1,05 x 7,57 7,95 8 buah C.11 Bak Penampung Pupuk Cair (F-05) Fungsi : Menampung pupuk cair setelah proses penyaringan pada filter press Bentuk : Persegi Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Beton kedap air Kondisi Penyimpanan: Temperatur, T 4 0 C Tekanan operasi, P 1 atm Kebutuhan perancangan, t 1 hari Asumsi ρ limbah cair kelapa sawit ρ air 991 kg/ m (App A.- Geankoplis, 00) Laju alir massa 5.995,54 kg/hari 5.995,54 kg / hari Laju alir volumetrik 991 kg / m 58,84 m / hari Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran 0% (Perry dan Green, 1999) Volume bak (Vb) (1+0,) x 58,84 m 646,61 m Direncanakan ukuran bak : Panjang bak (p) lebar bak (l) maka p l Tinggi bak (t) lebar bak (l) maka t l Maka : Volume bak (V) p x l x t 646,61 m l x l x l

65 Lebar bak (l) Dengan demikian, Panjang bak (p) Tinggi bak (t) 8,64 m 8,64 m 8,64 m Menghitung tekanan alat Tinggi bahan dalam bak Volume bahan dalam bak x tinggi bak Volume bak 58,84 8,64 646,61 7,0 m P operasi P o + ρ g h Pa + (990,996 kg/m x 9,8 m/det x 7,0 m) ,04 Pa 1,69 atm P design (1+0,) x ,04 Pa ,85 Pa,0 atm C.1 Water Trap (F-01) Fungsi : Sebagai wadah pemisah air dan biogas. Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 85 Grade C Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan 1 atm Temperatur 7 o C 00,15 K Kebutuhan perancangan 1 hari

66 Komponen Laju massa Laju mol (kg/hari) (kmol/hari) CH ,9 416,55 H S, ,9 CO ,05 40,56 H O 6,0 1, Total ,51 Volume air untuk penyimpanan 1 hari (4 jam) Laju alir air 6,0 kg/hari ρ cairan 996,5 kg/m 6,0 Volume Cairan 0, 06m /hari 996,5 Waktu Tinggal 1 hari Volume 0,06 m Volume Tangki, x Volume Cairan x 0,06 m 0,1 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H s : D) : Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (H t :D) 1:4 π π Volume silinder D H s D 4 8 Volume tutup elipsoidal V t V t V s + V h 11π D 4 π 4 D V t 4 4 0,1 Diameter tangki 0,44 m 17,50 in 11π 11,14 Tinggi tangki 0,44 0,66 m 1 Tinggi tutup elipsoidal 0,44 0,11 m 4 Tinggi total tangki H s + H e 0,77 m Tebal tangki

67 Allowable stress(s) Efisiensi sambungan (E) 0,8 Corrosion factor (C A ) Tekanan operasi Tekanan design n (tahun pemakaian) t 1700 psi 0,15 in/tahun 1 atm 14,696 psia 1,05 x 14,696 15,41 psia 10 tahun 1 15,41 ( 17,50) + (1,5in / tahun 10tahun ) ,8 0,6 15,41 1,6 in maka digunakan silinder dengan tebal tangki 1,5 in (0,081m). C.1 Tangki Penampung Biogas (F-04) Fungsi : Sebagai tempat penampung biogas Bentuk : Spherical Tank Bahan : Stainless Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Tekanan, Temperatur, Komponen Gas P atm T 7 0 C 00,15 K Komponen Laju Massa (kg/hari) xi.bmi CO ,05 11,65 CH ,9 11,76 H S, , Total 5.169,98,41 P BM Densitas gas ρ (Lyman, 198) zrt,41 ρ 1,90kg/m 1 8, ,15

68 Dengan menggunakan persamaan gas ideal PV nrt Dimana R 0,0806 atm.m /kmol K, maka jumlah volume n R T V P 5.169,98 0,0806 atm. m / kmol. K 00,15 K 94 V atm V.97,58 m Perhitungan ukuran Tangki Faktor kelonggaran 0% (Perry dan Green, 1999) Volume tangki (V) (1+0,) x.97,58 m.957,09 m Ukuran tangki : Karena ukuran tangki berbentuk spherical tank (bola) V 4 R π, dimana D R 1 Maka : 1 V D ,09 m D 6 D 19,6 m 77,7 in Tekanan P operasi Po + nrt V 5.169,98 0,0806 atm. m / kmol. K 00,15 K 94 atm +.957,09 m,67 atm P desain (1,) (P operasi) 1, (,67 atm) 4,4 atm

69 C.14 Heater 1 (E-05) Fungsi : Menaikkan suhu semua gas sebelum dimasukkan ke Desulfurisasi Jenis : DPHE Dipakai : pipa x 1 1 in IPS, 15 ft hairpin 4 Jumlah : 1 unit Fluida panas : Laju alir fluida masuk 505,06 kg/hari 1,04 kg/jam 46,9 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) 150 C 0 F Temperatur akhir (T ) 100 C 1 F Fluida dingin : Laju alir fluida dingin 5.169,98 kg/hari 1.048,74 kg/jam.1,10 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) 1 C 87,8 F Temperatur akhir (t ) 65 C 149 F Panas yang diserap (Q) ,0 kj/hari ,9 kj/jam (1) t beda suhu sebenarnya ,47 Btu/jam Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 0 F Temperatur yang lebih tinggi t 149 F t 1 15 F T 1 F Temperatur yang lebih rendah t 1 87,8 F t 14, F T 1 T 90 F Selisih t t 1 61, F t t 1-8,8 F t t1-8,8 LMTD 18,10 F t 14, ln ln t 15 1 () T c dan t c T t T1 + T F c t1 + t 87, ,40 F c

70 Fluida panas : anulus, steam () flow area,067 D 0,17 ft (Tabel 11, kern) 1 1,65 D 1 1 π 0,18 ft ( D D ) π ( 0,17 0,18 ) 1 a a 4 Diameter Equivalen (4) kecepatan massa G G a a W a a 46, ,67 0, ,008 ft ( D D ) ( 0,17 0,18 ) D 1 lbm jam. ft 1 0,18 0,0761 (5) Pada T c 57 0 F, μ 0,01 cp (Gbr. 15, kern) μ 0,01 cp 0,01 x,4 0,0 lbm/ft.jam Re Re a a D a G µ a 0, , ,90 0,0 (6) J H (Gbr.4, kern) (7) Pada T c 57 0 F, c 0,45 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k 0,0175 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. µ k 0,45. 0,019 0,0175 0,94 (8) h o 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15b), kern) H De µ W

71 0,0175 0, ,0761 7,09 Btu/(jam)(ft 0 )( F) Fluida dingin : inner pipe, Komponen gas 1,8 ( ) D 0,1 ft (Tabel 11, kern) 1 D a p π 4 0,0104 ft (4 ) kecepatan massa G G p p W a p.1,10 0, ,6 lbm jam.ft (5 ) Pada t c 115,70 0 F, μ 0,014 cp (Gbr. 15, kern) μ 0,014 cp 0,014 x,4 0,0 lbm/ft.jam Re Re p p D p G µ p 0, ,74 0,0 (6 ) J H 1100 (Gbr.4, kern) (7 ) Pada T c 110, 0 F, c 0, Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k 0,01 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. µ k 0,. 0,014 0,01 0,9 (8 ) h i 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15a), kern) H De µ W 0, ,9 1 0, ,16 Btu/(jam)(ft )( 0 F)

72 ID 1,8 0 (9 ) h io h i 117,16 97,99 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD 1,65 (10) clean averall coefficient, Uc U C h h (11) U D io io h + h o o 97,99 7,09 6,61Btu/(jam)(ft 97,99 + 7,09 R d ketentuan 0,00 1 U U D D 1 + RD U C 1 6,61 6,5 btu/jam ft F + 0,00 (1) luas permukaan yang diperlukan Q U D x A x Δ t Q ,47 A 5,17 ft U t 6,5 18,10 D Panjang yang diperlukan 5,17 119,94 ft 0,45 Berarti diperlukan 4 pipa hairpin 15 ft. (1) luas sebenarnya 4 x 15 x x 0,45 5, ft 0 )( F) Pressure drop Fluida panas : anulus, steam (1) D e (D D 1 ) (0,17-0,18) 0,09 ft G a De' 0, ,67 Re a 5.957, 16 µ 0,0 F 0,64 0, ,0104 0,4 5.4,10 (pers.(.47b),kern) s 1, ρ 1 x 6,5 6,5 4 fga L 4 0,0104x5.610,67 10 () ΔF a 0,001ft 8 gρ D ,5 0,09 G a e 5.610,67 () V 0,0494 Fps 600 ρ 600 6,5

73 V 0,0494 F i 4 4 0, ft ', g (0, ,000086) 6,5 ΔP a 0, P a yang diperbolehkan psi psi Fluida dingin : inner pipe, Komponen gas (1 ) Re p ,75 F 0,64 0, , , ,75 (pers.(.47b),kern) s 1,6, ρ 1,6 x 6,5 78,96 4 fgp L 4 0,00440 x.711,6 10 ( ) ΔF p 0,17 ft 8 gρ D ,96 0,115 78,96 0,17 ( ) ΔP p 0,09 psi 144 P p yang diperbolehkan 10 psi C.15 Adsorpsi / Desulfuriser (D-06) Fungsi : menyerap gas H S. Jenis : Fixed bed ellipsoidal Bahan : Carbon steel, SA-8, grade C Kondisi operasi T 65 0 C (Walas, 1988) P 1,5 atm Jumlah gas terserap (F), kg/hari Volume adsorbent : Katalis yang digunakan adalah ZnO (Mann & Spath, 001) Sebanyak 0 kg HS /100 kg adsorbent. Densitas adsorbent 5700 kg/m (Mann & Spath, 001) Porositas pada design adsorber ( ε ) 0,4 (Mann & Spath, 001) Jumlah katalis, x 100/0 8, kg/hari Faktor keamanan 5 %

74 Jumlah katalis aktual (1+0,5) x 8, , kg 5 1, volume adsorbent ( ) /(1 0,4),01.10 m / hari 5700 Direncanakan banyak nya katalis selama 10 bulan operasi, maka : Volume adsorbent, m hari x 0 10bulan hari bulan 9, m Ukuran adsorber : Laju alir tanpa H S 5.169,98 kg/hari BM campuran xi Bmi 0,06 kg/kmol P BM 1atm 0,06 kg / kmol ρ campuran zrt 1 0,0806 atm. m / kmol K 8,15 1,1 kg / o o K m Volum gas Laju alir 5.169,98kg / hari.404,47 m / hari ρ 1,1kg / m campuran Volume total Volum gas + volum katalis (.404,47 + (,011 x10-9 )) m ).404,48 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H s : D) : π π Volume silinder D H s D 4 8 V t ,04.10 Diameter tangki 0,009 m π,14 Tinggi tangki 0,009 0,01 m Direncanakan tangki mempunyai tutup dan alas berbentuk ellipsoidal, Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (H t :D) 1:4 1 Tinggi tutup elipsoidal 0,01 0,00 m 4 Tinggi total adsorber H s + xh e 0,01 m Tebal dinding tangki : Tekanan 1 atm 14,696 psi Tekanan design (1,05 x 14,696) 15,4 psi

75 Allowable working stress (S) 1700 psi Efisiensi sambungan (E) 0,8 Corrosion factor (C A ) Umur alat (n) Tebal silinder (t) PR t s + n C A SE 0,6P 0,15 in/thn 10 thn 1 15,4 ( 0,9 in) + (0,15 10) (1700 x 0,8) (0,6 x15,4) 1,5 in maka digunakan silinder dengan tebal tangki 1,5 in (0,081m). C.16 Blower (L-07) Fungsi: Mengalirkan biogas dari desulfurisasi menuju absorber. Jenis : Blower sentifugal Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Temperatur (T) 65 0 C 8,15 K Laju alir gas 5.169,98 kg/hari Densitas campuran 1,1 kg/m 5.169,98 kg / hari Laju gas, Q 1,1 kg / m 795,4 m / hari Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, 144 x efisiensi x Q P.000 Efisiensi blower, η 75% Sehingga, 144 x 0,75 x 795,4 P.000 P,60 hp Maka dipilih dengan daya motor hp (Perry, 1997)

76 C.17 Absorber (D-08) Fungsi : menyerap gas CO Bentuk : silinder tegak Bahan : carbon steel, SA-8, Grade C. Larutan Benfield : Laju alir massa ,8 kg/hari Densitas, ρ x 1076,8 kg/m 67,18 lb/ft Gas-gas umpan absorber Gas umpan Laju Massa xi.bmi xi. zi CO ,05,4 0,7 CH ,9 4, 0,6 Total 5.169,98 6,58 0,99 P BM Densitas gas ρ (Lyman, 198) zrt 1 6,58 ρ 1, kg/m 0,99 8, Mol gas 687,97 Mol benfield.546,80 mol gas 5,15 mol mol benfield Maka, Gx 5,15 x BM Larutan Benfield 78,9 Gy 1 x BM gas 6,58 Menghitung ukuran absorber : Packing yang digunakan adalah pall ring dengan spesifikasi sebagai berikut : Nominal size 1 ½ in ε 0,95 Fp 40

77 0.7 0,115 P P F (McCabe, 1999) 1,51 G G x y ρ ρ x ρ y y 78,9 6,58 0,08 67,1-0,08 0,6 dari grafik 18.6 McCabe, 001 diperoleh bahwa : G y F µ 0,1 x gc ( ρ ρ ) ρ x p y y 0,0 G y 0,5 lb/ft.s 1.906,99 lb/ft h ,0 lb/ft h Laju gas 1.048,75 kg/jam.10,0 lb/h 10,0 S,4 95,49 S Diameter (D) 1,75 0,785 ft Dipilih tangki dengan diameter ft. Tinggi tangki (Z) HETP x N t N t ln Y Y 1 (McCabe, 1999) 100 ln 4, 706 0,904 digunakan jumlah tray 5 buah. HETP D 0, 1,9 (Ulrich, 1984) Z 1, x 5 6,15 ft Dipilih tinggi tangki 7 ft (,1 m). Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (H t :D) 1:4 1 Tinggi tutup elipsoidal ft 0,5 ft 4 Tinggi total 7 ft + x 0,5 ft 8 ft,4 m

78 Tebal dinding absorber: t P R + nc A SE 0,6P P operasi 1015 Pa P hidrostatik.75,96 Pa P packing Pa P design 1.67,97 Pa P design 19, psi Jari-jari kolom 1 in S (allowable stress) 1700 psi E (Joint efficiency) 0,8 n (umur alat) 10 tahun C A (Corrosion factor) 0,15 in/tahun 19, 1 t + (10 0,15) 1,7 in/tahun ,8 0,6 19, maka dipilih silinder dengan tebal 1,5 in (0,081 m). C.18 Pompa (P-09) Fungsi : Mengalirkan komponen-komponen dari absorber ke heater. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : P 1 atm T 79,9 0 C Laju alir massa (F) ,9 kg/hari 8.74,6 kg/jam 5,5 lbm/s Densitas (ρ) 1.49 kg/m 89,0 lbm/ft Viskositas (µ) 0,75 cp 5, lbm/ft.s

79 5,5 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) 89,0 lbm/ft 0,06 ft /s 1x10 - m /s Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >100), D i,opt,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Peters,004) dengan : D i,opt diameter optimum (m) ρ densitas (lbm/ft ) Q laju volumetrik (ft /s) Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa : Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1,9 (0,06 ft /s ) 0,45 (89,0 lbm/ft ) 0,1 1,97 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 00, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,61 in 0,1 ft 0,04 m Diameter Luar (OD) : 1,9 in 0,16 ft Inside sectional area : 1,04x10 - ft 0,06 ft /s Kecepatan linear, v Q/A - 1,04.10 ft ρ v D Bilangan Reynold : N Re µ 4,4 ft/s (89,0 lbm/ft )(4,4 ft/s)(0,1 ft) -4 5,07.10 lbm/ft.s ,95 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4, (Geankoplis,00) Pada N Re ,95 dan ε/d 0,001, dari gambar.10- maka harga f 6,1x10 - (Geankoplis,00)

80 Friction loss : 1 Sharp edge entrance h c 0,5 1 A v A 1 α. g c 4, 4 0,14 ft.lbf/lbm 0,5 ( 1 0) ( 1)(,174) v 4 elbow 90 h f n.kf.. g c 4(0,75) 4,4 (,174) 0,84 ft.lbf/lbm v check valve h f n.kf.. g c (,0) 4,4 (,174) 1,1 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 50 ft F f 4f D... g c 4(6,1x10 - ) ( 50 )(. 4,4) ( 0,1 )..(,174),54 ft.lbf/lbm Sharp edge exit h ex A1 A v. α. g c Total friction loss : F ( 0) 4,4 1,1 ft.lbf/lbm 1 ( )(,174) 5,76 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 P 101,5 kpa P ρ 0 ft.lbf /lb m Z 10 ft Maka :,174 ft/s +,174 ft.lbm / lbf.s 0 Ws -15,76 ft.lbf/lbm ( 10 ft) + 0 ft.lbf/lbm + 5,76 ft.lbf/lbm + Ws 0

81 Effisiensi pompa, η 75 % Ws - η x Wp -15,76-0,75 x Wp Wp 1,0 ft.lbf/lbm Daya pompa : P m x Wp 5,5 lbm/s 1,0 ft.lbf/lbm x 0,0 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0, hp 1 hp 550 ft. lbf / s C.19 Pompa (P-10) Fungsi : Mengalirkan komponen-komponen dari stripping ke heater. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : P 1 atm T C Laju alir massa (F) ,9 kg/hari 7.980,0 kg/jam 4,88 lbm/s Densitas (ρ) 1.49 kg/m 89,1 lbm/ft Viskositas (µ) 0,76 cp 5, lbm/ft.s 4,88 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) 89,1 lbm/ft 0,05 ft /s 1,55x10 - m /s Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >100), D i,opt,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Peters,004) dengan : D i,opt diameter optimum (m) ρ densitas (lbm/ft ) Q laju volumetrik (ft /s)

82 Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa : Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1,9 (0,05 ft /s ) 0,45 (89,1 lbm/ft ) 0,1 1,89 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 00, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,61 in 0,1 ft 0,04 m Diameter Luar (OD) : 1,9 in 0,16 ft Inside sectional area : 1,04x10 - ft 0,05 ft /s Kecepatan linear, v Q/A - 1,04.10 ft ρ v D Bilangan Reynold : N Re µ,87 ft/s (89,1lbm/ft )(,87 ft/s)(0,1 ft) -4 5,07.10 lbm/ft.s 91.74,75 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4, (Geankoplis,00) Pada N Re 91.74,75 dan ε/d 1,1x10 -, dari gambar.10- maka harga f 7x10 - (Geankoplis,00) Friction loss : 1 Sharp edge entrance h c 0,5 1 A v A 1 α. g c, ,11 ft.lbf/lbm 0,5 ( ) ( 1)(,174) v 4 elbow 90 h f n.kf.. g c 4(0,75),87 (,174) 0,69 ft.lbf/lbm v check valve h f n.kf.. g c (,0),87 (,174) 0,9 ft.lbf/lbm

83 L v Pipa lurus 50 ft F f 4f D... g c 4(7x10 - ) ( 50 )(.,87) ( 0,1 )..(,174),4 ft.lbf/lbm Sharp edge exit h ex A1 A v. α. g c Total friction loss : F ( 0),87 0,9 ft.lbf/lbm 1 ( )(,174) 5,11 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 P 101,5 kpa P ρ 0 ft.lbf /lb m Z 10 ft Maka :,174 ft/s +,174 ft.lbm / lbf.s 0 ( 10 ft) + 0 ft.lbf/lbm + 5,11ft.lbf/lbm + Ws 0 Ws -15,11 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η 75 % Ws - η x Wp -15,11-0,75 x Wp Wp 0,15 ft.lbf/lbm Daya pompa : P m x Wp 4,88 lbm/s 0,15 ft.lbf/lbm x 0,17 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0, hp 1 hp 550 ft. lbf / s

84 C. 0 Heater II (E-11) Fungsi : Menaikkan suhu semua gas sebelum dimasukkan ke tangki larutan Benfield. Jenis : DPHE Dipakai : pipa Jumlah : 1 unit Fluida panas : Laju alir fluida masuk 1 x 1 1 in IPS, 15 ft hairpin ,8 kg/hari 7.980,0 kg/jam 17.59,64 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) 100 C 1 F Temperatur akhir (T ) 88 C 190,4 F Fluida dingin : Laju alir fluida dingin ,8 kg/hari 8.74,6 kg/jam 19.76,5 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) 79,9 C 174,91 F Temperatur akhir (t ) 91,5 C 196,7 F Panas yang diserap (Q) 1.89,80 kj/hari 57,90 kg/jam 17,66 lbm/jam (1) t beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 1 F Temperatur yang lebih tinggi t 196,7 F t 1 15, F T 190,4 F Temperatur yang lebih rendah t 1 174,91 F t 15,49 F T 1 T 1,6 F Selisih t t 1 1,79 F t t 1 0,19 F t t1 0,19 LMTD 15,40 F t 15,49 ln ln t 15,0 1 () T c dan t c T t T1 + T ,4 01, F c t1 + t 174, ,7 185,80 F c

85 Fluida panas : anulus, (air,k CO ) () flow area,469 D 0,1ft (Tabel 11, kern) 1 1,65 D 1 1 a 0,14 ft ( D D1 ),14( 0,1 0,14 ) π 0,0 ft 4 4 ( ) ( ) 0,17 a Diameter Equivalen (4) kecepatan massa G G a a D D D 1 1 W a a 17.59,64 lbm/jam ,05 0,0 ft 0,1 0,14 0,14 lbm jam.ft (5) Pada T c 01, 0 F, μ 0,76 cp (Gbr. 15, kern) μ 0,76 cp 0,76 x,4 1,8 lbm/ft.jam Re Re a a D a G µ a 0, , , 1,8 (6) J H 00 (Gbr.4, kern) (7) Pada T c 01, 0 F, c 0,77 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k 0,8 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. µ k 0,77.1,8 0,8 1,0 (8) h o 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15b), kern) H De µ W

86 0,8 00 1,0 1 0, ,7 Btu/(jam)(ft 0 )( F) Fluida dingin : inner pipe, (H O, KHCO ) 1,8 ( ) D 0,1 ft (Tabel 11, kern) 1 D a p π 4 (4 ) kecepatan massa G G p p W a p 0,01ft 17.59,64 lbm/jam , 0,01ft lbm jam. ft (5 ) Pada t c 185,80 0 F, μ 0,99 cp (Gbr. 15, kern) μ 0,77 cp 0,99 x,4,41 lbm/ft.jam Re Re p p D p G µ p 0, , ,78,41 (6 ) J H 0 (Gbr.4, kern) (7 ) Pada t c 185,80 0 F, c 0, Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k 1,1x10 - Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. µ k 0,. 0,99-1,1 10,95 (8 ) h i 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15a), kern) H De µ W 1, ,1-98,65 Btu/(jam)(ft,95 1 )( 0 F) ID 1,8 0 (9 ) h io h i 98,65 8,51 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD 1,65

87 (10) clean averall coefficient, Uc U C h h io io h + h o o 8, ,7 8, ,7 77,09 Btu/(jam)(ft 0 )( F) (11) U D R d ketentuan 0,00 1 U U D D 1 + RD U C 1 77,09 66,79btu/jam ft F + 0,00 (1) luas permukaan yang diperlukan Q U D x A x Δ t Q 54,88 A 0,05 ft U t 66, ,40 D Panjang yang diperlukan 0,05 0,1 ft 0,45 Berarti diperlukan 1 pipa hairpin 15 ft. (1) luas sebenarnya 1 x 15 x x 0,45 1,05 ft Pressure drop Fluida panas : anulus, (air,k CO ) (1) D e (D D 1 ) (0,1-0,14) 0,07 ft G a De' 0, ,05 Re a 5.640, 67 µ 1,8 F 0,64 0, , , ,67 (pers.(.47b),kern) s 1,4, ρ 1,4 x 6,5 89,8 4 fga L 4 0, ,05 0 () ΔF a 1,67 ft 8 gρ D ,8 0,07 G a e ,05 () V Fps 600 ρ ,8 F i V 1 1 ', g 0,14 ft

88 (1,67 + 0,14) 89,8 ΔP a 1,1 psi 144 P a yang diperbolehkan psi Fluida dingin : inner pipe, (H O, KHCO ) (1 ) Re p ,78 F 0,64 0, ,7.10 0, ,78 (pers.(.47b),kern) s 0,98, ρ 0,98 x 6,5 61,5 4 fgp L 4 5,7 10 x , 0 ( ) ΔF p 6,54 ft 8 gρ D ,5 0,1 6,54 61,5 ( ) ΔP p,78 psi 144 P p yang diperbolehkan 10 psi C.1 Stripper (D-1) Fungsi : Melucutkan (melepaskan) karbon dioksida (CO ) yang terikat pada larutan benfield yang berasal dari Absorber CO (D-06). Stripper (STP) didesain berbentuk bejana (tangki) vertikal dengan tutup dan alas berupa segmen torispherical. Pada Absorber CO Laju alir massa gas masuk (F 17 ) 5.169,98 kg/hari Berat molekul rata-rata gas ( BM ) 6,58 kg/kmol Laju mol gas masuk (G 1 ) F 17 BM 5.169,98 kg/hari 6,58 kg/kmol 687,97 kmol/hari 7,96 x 10 - kmol/s Laju massa CO masuk ( F ) ,05 kg/hari 17 CO

89 17 Laju mol CO masuk ( N CO ) F BM 17 CO CO ,05 kg/hari 44 kg/kmol 40,56 kmol/hari 4,86 x 10 - kmol/s Fraksi CO masuk (y 1 ) N 17 CO G 1 Y 1 y1 1 y ) ( 1 0,61 (1 0,61) 4,86 x 10 7,96 x 10 0, kmol/s kmol/s 1,57 kmol CO /kmol gas Laju mol gas yang tidak larut masuk (G s ): G s G 1 (1-y 1 ) 7,96 x 10 - kmol/s (1 0,61),09 x 10 - kmol/s Gas CO yang dihilangkan 99 % Y 0,010 (Y 1 ) 0,010 (1,57 kmol CO /kmol gas) 0,0157 kmol CO /kmol gas Laju alir massa total cairan benfield masuk (F ) ,9 kg/hari Berat molekul rata-rata cairan ( BM ) 5,99 kg/kmol Laju mol total cairan masuk (N ) F BM ,9 kg/hari 5,99 kg/kmol.546,80 kmol/hari 4,10 x 10 - kmol/s

90 17 CO Fraksi CO masuk (x 1 ) N X 1 x1 1 x ) ( 1 N 4,86 x 10 4,10 x 10 0,1 - - kmol/s kmol/s 0,1 (1 0,1) 0,1 kmol CO /kmol cairan Densitas larutan benfield (ρ): ρ 1,490 g/cm 149 kg/m Laju sirkulasi larutan benfield yang digunakan (L s ): L s F ρ ,9 kg/hari 1.49 kg/m 14,0 m /hari 1,55 x 10 - m /s 4,10 x 10 - kmol/s X Gs ( Y1 Y ) + X1 Ls -,09 x 10 kmol/s (1,57 0,01) + 0,1 kmol CO /kmol cairan - 4,10 x 10 kmol/s 0,5 kmol CO /kmol cairan Pada Stripper X 1 X 1 pada Absorber CO 0,1 kmol CO /kmol cairan X X pada Absorber CO 0,5 kmol CO /kmol cairan

91 Stripper beroperasi pada keadaan konstan atau kondisi operasi masuk sama dengan kondisi operasi keluar, yaitu pada: Tekanan (P) 1 atm Temperatur (T) 100 o C Sehingga: Y 1 Y Laju alir massa steam masuk 66,69 kg/jam Laju mol steam masuk ( N H O ) F BM H O H O 66,69 kg/jam 18 kg/kmol 14,80 kmol/jam 4,11 x 10 - kmol/s Laju alir massa CO masuk ( F ) 18.0 kg/hari 19 CO Laju alir mol CO masuk ( 19 N CO ) F BM 19 CO CO 18.0 kg/hari 44 kg/kmol 416,6 kmol/hari 4,81 x 10 - kmol/s Fraksi mol CO terhadap steam (y 1 ) N N 19 CO H O 4,81x 10 4,11x kmol/s kmol/s Y 1 Y 1,17 kmol CO /kmol steam y1 1,17 kmol CO /kmol steam 1,17 kmol CO /kmol steam Stripper beroperasi pada tekanan yang konstan, yaitu pada: P 1 atm 760 mmhg

92 101,0 kn/m Persamaan kurva keseimbangannya adalah * Y 101,0 X * 1 + Y 101,0 1 + X Sehingga kurva keseimbangan menjadi: X Y* Menentukan Desain Stripper Laju alir gas yang keluar F kg/hari Kapasitas Stripper selama 1 jam beroperasi (W) adalah W 76, kg/jam x 1 jam 76, kg V n RT P dimana: V volume gas (m ) n molar gas (kmol) R tetapan gas ideal 0,081 m.atm/kgmol.k T temperatur (K) P tekanan (atm) n W BM 76, kg 44 kg/kmol 17,4 kmol T 100 o C 7 K P 1 atm 14,70 psi V (17,4 kmol)(0,081m.atm/kgmol.k)(7k) 1 atm 50,98 m Laju alir cairan keluar (L) ,10 kg/hari Densitas cairan (ρ L ) 1,49 g/cm

93 1.49 kg/m L Volume yang ditempati cairan (V L ) ρ L ,10 kg/hari 1.49 kg/m 9,8 m /hari Untuk 1 jam operasi maka: V L,90 m /jam x 1 jam,90 m Volume total Stripper (V t ): V t V + V L 50,98 m +,90 m 54,89 m Volume tutup dan alas (0,0778 D ) Diambil: L/D i 1/1 r/d i 1/5 H/D i /1 Volume tangki i volume tutup dan alas + volume silinder 54,89 m π D D i (0,0778 ) + i H 4 54,89 m 54,89 m,5106 D i D i 5,97 m Diameter tangki (D i ) 5,97 m 5,14 in r (1/5) 5,97 m L,14(/1) (0,0778Di ) + D 4 1,19 m (1/1) 5,97 m 5,97 m i

94 5,14 in H (/1) 5,97 m 17,91 m Material Stripper : Low alloy steel SA 0 (A), dengan: Stress yang diizinkan (S) psi (0 o C) Efisiensi sambungan (E) 0,85 Faktor korosi (C) 0,05 in/tahun (Perry and Green, 1997) Umur alat (A) 10 tahun Tebal Silinder (t s ) Tebal silinder (t s ) P R S E 0, 6 P + C A (Brownell and Young, 1959) Tekanan operasi maksimum dinaikkan sebesar 10%, maka: P 1 atm + 1 x 0,1 atm 1,1 atm 16,16 psi (16,16 psi) (5,14 in/) t s + (0,05 in/tahun)(10 tahun) ( psi) (0,85) 0,6(16,16 psi) 0,7 in 0,009 m Tebal Head (t h ) Bentuk head torispherical dished head t h 0,885 P L + C A (Brownell and Young, 1959) S E 0, 1P 0,885 (16,16 psi) (5,14in) + (0,05 in/tahun)(10 tahun) ( psi) (0,85) 0,1 (16,16 psi) 0,47 in 0,01 m C. Kompressor (G-1) Fungsi : Menaikkan tekanan dari kolom stripper menuju tangki CO Jenis : centrifugal compressor P,78 10 k. N (k -1). η p p 4 ( k 1) / k. Ns s p1mv (Timmerhaus,004; hal 58)

95 di mana: m v.1 laju alir (m /jam) p 1 tekanan masuk 1 atm 101,5 kpa p tekanan keluar 0 atm 05,5 kpa η efisiensi kompresor 75 % z 1 k rasio panas spesifik 1,4 N s jumlah tahapan kompresi tahap T C 7,15 K Data: Laju alir massa 18.0 kg/hari 76, kg/jam BM 44 kg/kmol ρ,814 Kg / m 0,17 lbm / ft m v.1 76, kg / jam m 71, 6,66 ft /detik,184kg / m jam a. Menghitung Daya Kompresor 4, ,4 P (101,5) (71,6 m (1,4-1) 0,75 5,1 kw 47,6 Hp.jam. /jam) Maka dipilih kompresor dengan daya 47,6 Hp.jam. 06,5 101,5 (1,4 1) /1,4. 1 b. Menghitung Temperatur Output Kompresor k 1 P k Nst T T1 ) ( (Timmerhaus, 004; hal 58) P1 0 T 5,54x( ) 1 T 468,94 o K 195,79 o C 1,4 1 1,4 x

96 c. Menghitung Diamter pipa ekonomis Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De,9 (Q) 0,45 ( ρ ) 0,1 (Timmerhaus, 004),9 (,66 ft /detik) 0,45 (0,17 lbm/ft ) 0,1 4,8 in Dipilih material pipa commercial steel 5 inci Schedule 10 : Diameter dalam (ID) 4,56 in 0,8 ft Diameter luar (OD) 5,56 in 0,46 ft Luas Penampang (A) 1,46 ft (Brownell, 1959) C. Tangki Penyimpanan CO (F-14) Fungsi :Sebagai wadah penyimpanan gas CO sebelum didistribusikan. Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 85 Grade C Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Double welded butt joints Kondisi operasi : Tekanan 0 atm Temperatur 100 o C 7,15 K Kebutuhan perancangan 1 hari Faktor kelonggaran 0% Faktor kompresibilitas (z)1 Laju alir 18.0 kg/hari BM 44 kg/kmol P BM Densitas gas : ρ (Lyman, 198) zrt 0 44 ρ 9,10 kg/m 1 8, ,15

97 Volume gas untuk penyimpanan 1 hari (4 jam) ,49 9,10 m Faktor kelonggaran 0%, maka : Volume tangki, V l 1, x 69,49 755,9 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H s : D) : Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (H t :D) 1:4 π π Volume silinder D H s D 4 8 Volume tutup elipsoidal π 4 D V t V t V s + V h 10π D ,9 Diameter tangki 8,6 m 10π 10,14 Tinggi tangki 8,6 1,9 m 1 Tinggi tutup elipsoidal 1,9,15 m 4 Tinggi total tangki H s + H e 15,09 m V t Tebal tangki Allowable stress(s) 1700 psi Efisiensi sambungan (E) 0,8 Corrosion factor (C A ) 0,15 in/tahun Tekanan operasi 0 x 14,696 9,9 psia n (tahun pemakaian) 10 tahun t 1 9,9 ( 169,77) + (0,15in / tahun 10tahun ) ,8 0,6 9,9 5,87 in 0,14 m

98 C.4 Cooler (E-15) Fungsi : Menurunkan suhu sebelum masuk ke tangki larutan benfield Jenis : DPHE Dipakai : pipa x in IPS, 15 ft hairpin Jumlah : 1 unit Fluida panas (Air,K CO ) : Laju alir fluida masuk ,8 kg/hari 7.980,0 kg/jam 17.59,64 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) 88 C 190,40 F Temperatur akhir (T ) 60 C 140 F Fluida dingin (air pendingin) : Laju alir fluida dingin ,48 kg/hari 6.10,7 kg/jam 1.911,8 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) 8 C 8,4 F Temperatur akhir (t ) 55 C 11 F Panas yang diserap (Q) , kj/hari ,4 kj/jam ,1 Btu/jam (1) t beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 190,4 F Temperatur yang lebih tinggi t 11 F t 1 59,4 F T 140 F Temperatur yang lebih rendah t 1 8,4 F t 57,6 F T 1 T 50,4 F Selisih t t 1 48,6 F t t 1-1,8 F LMTD t t1 1,8 58, 50 t 57,6 ln ln t 59,4 1 0 F (1) T c dan t c T T1 + T 190, , F c

99 t t1 + t 8, ,7 F c Fluida dingin : anulus, air pendingin () flow area,068 D 0,6 ft (Tabel 11, kern) 1,8 D 1 1 a 0,14 ft ( D D1 ),14( 0,6 0,14 ) π 0,04 ft 4 4 ( ) ( ) a Equivalen diam A 0,6 ft (4) kecepatan massa G G a a D D D 1 1 W a a 17.59,64 lbm/jam ,74 0,04 ft 0,6 0,14 0,14 lbm jam.ft 0, (Tabel 11, kern) (5) Pada t c 106,7 0 F, μ 0,69 cp (Gbr. 15, kern) μ 0,69 cp 0,69 x,4 1,67 lbm/ft.jam Re Re a a D a G µ a 0, , ,80 1,67 (6) J H 15 (Gbr.4, kern) (7) Pada t c 106,7 0 F, c 0,44 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k 0,41 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. µ k 0,44 1,67 0,41 1,1 (8) h o 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15b), kern) H De µ W

100 0, ,1 1 0, 1,95 Btu/(jam)(ft 0 )( F) Fluida panas : inner pipe, larutan benfield,067 ( ) D 0,17 ft (Tabel 11, kern) 1 D a p π 0,0 ft 4 (4 ) kecepatan massa G G p p W a p 1.991,8 0,0 lbm ,9 jam. ft (5 ) Pada t c 165, 0 F, μ 0,54 cp (Gbr. 15, kern) μ 0,54 cp 0,54 x,4 0,86 lbm/ft.jam Re Re p p D p G µ p 0, , , 0,86 (6 ) J H 10 (Gbr.4, kern) (7 ) Pada t c 165, 0 F, c 1,004 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k 0,685 Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) 1 1 c. µ k 1,004 0,86 0,685 1, (8 ) h i 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15a), kern) H De µ W 0, , 1 0,17 595,94 Btu/(jam)(ft )( 0 F) ID,067 0 (9 ) h io h i 595,94 517,57 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD,8 (10) clean averall coefficient, Uc

101 U C h h io io h + h o o 517,57 1,95 198,48 517,57 + 1,95 Btu/(jam)(ft 0 )( F) (11) U D R d ketentuan 0,00 1 U U D D 1 + RD U C 1 198,48 14,08 btu/jam ft F + 0,00 (1) luas permukaan yang diperlukan Q U D x A x Δ t Q ,1 A 81,17 U t 14, ,50 D ft Panjang yang diperlukan 81,17 10,50 0,6 Berarti diperlukan 5 pipa hairpin ukuran 15 ft. (1) luas sebenarnya 5 x 1 x x 0,6 9, ft Pressure drop Fluida dingin : anulus, air pendingin (1) D e 0,1 De' G 0, ,74 Re a a 4.066, 5 µ 1,67 F 0,64-0, ,8 10 (pers.(.47b),kern) 0, ,5 s 1, ρ 1 x 6,5 6,5 4 fga L 4 6, , () ΔF a,50 ft 8 gρ D ,5 0,1 G a e ,74 () V,15 Fps 600 ρ 600 6,5 F i ΔP a V (,15) 5 5 ', g 0,6 ft (,50 + 0,6) 6,5 1,4 psi 144 P a yang diperbolehkan 10 psi ft

102 Fluida panas : inner pipe, larutan benfield (1 ) Re p , 0,64 F 0, , , , (pers.(.47b),kern) s 1,01, ρ 1,01 x 6,5 6,44 4 fgp L 4 5, ,9 150 ( ) ΔF p,01 ft 8 gρ D ,44 0,17,01 6,44 ( ) ΔP p 0,88 psi 144 P p yang diperbolehkan 10 psi C.5 Pompa (P-17) Fungsi : Mengalirkan komponen-komponen dari tangki penyimpanan larutan Benfield ke adsorber. Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : P 1 atm T 60 0 C Laju alir massa (F) ,8 kg/hari 4,88 lbm/s Densitas (ρ) 1.49 kg/m 89,1 lbm/ft Viskositas (µ) 0,76 cp 5, lbm/ft.s 4,88 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) 89,1 lbm/ft 0,05 ft /s 1,55x10 - m /s Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >100),

103 D i,opt,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Peters,004) dengan : D i,opt diameter optimum (m) ρ densitas (lbm/ft ) Q laju volumetrik (ft /s) Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa : Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1,9 (0,05 ft /s ) 0,45 (89,1 lbm/ft ) 0,1 1,89 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 00, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,61 in 0,1 ft 0,04 m Diameter Luar (OD) : 1,9 in 0,16 ft Inside sectional area : 1,04x10 - ft 0,05 ft /s Kecepatan linear, v Q/A - 1,04.10 ft ρ v D Bilangan Reynold : N Re µ,87 ft/s (89,1lbm/ft )(,87 ft/s)(0,1 ft) -4 5,07.10 lbm/ft.s 91.74,75 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4, (Geankoplis,00) Pada N Re 91.74,75 dan ε/d 1,1x10 -, dari gambar.10- maka harga f 7x10 - (Geankoplis,00) Friction loss : 1 Sharp edge entrance h c 0,5 1 A v A 1 α. g c, 87 0,11 ft.lbf/lbm 0,5 ( 1 0) ( 1)(,174) v 4 elbow 90 h f n.kf.. g c 4(0,75),87 (,174) 0,69 ft.lbf/lbm

104 v check valve h f n.kf.. g c (,0),87 (,174) 0,9 ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 50 ft F f 4f D... g c 4(7x10 - ) ( 50 )(.,87) ( 0,1 )..(,174),4 ft.lbf/lbm Sharp edge exit h ex A1 A v. α. g c Total friction loss : F ( 0),87 0,9 ft.lbf/lbm 1 ( )(,174) 5,11 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 P 101,5 kpa P ρ 0 ft.lbf /lb m Z 10 ft Maka :,174 ft/s +,174 ft.lbm / lbf.s 0 ( 10 ft) + 0 ft.lbf/lbm + 5,11ft.lbf/lbm + Ws 0 Ws -15,11 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa, η 75 % Ws - η x Wp -15,11-0,75 x Wp Wp 0,15 ft.lbf/lbm Daya pompa : P m x Wp

105 4,88 lbm/s 0,15 ft.lbf/lbm x 0,17 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0, hp 1 hp 550 ft. lbf / s C.6 Tangki Akumulasi Gas CH4 (F-401) Fungsi : Mengakumulasikan gas CH 4 dari kolom absorpsi. Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Carbon steel SA-1 grade A Kondisi operasi: Tekanan 1 atm Temperatur 79,9 0 C Laju alir massa: 6.849,98 kg/ hari 0,07 kg/detik Waktu tinggal : 10 menit 600 detik ρ CH4 0,6 kg/m (Perry, 1999) Faktor kelonggaran: 0% Perhitungan: a. Volume tangki 0,07 kg/detik x 600 detik Volume CH 4, V 1 79, 8m 0,6 kg/m Volume tangki, V t (1+0,) x 79,8 95,1 m b. Diameter dan tinggi shell Direncanakan: Tinggi shell : diameter (H s : D 5 : 4) Tinggi head : diameter (H h : D 1 : ) - Volume shell tangki (V s ) V s ¼ π D i H 5/16 π D - Volume tutup tangki (V h ) V h π/4 D (Brownell, 1959) - Volume tangki (V)

106 V V s + V h 95,1 m 19/48 π D D i 4,4 m 167,16 in H s 5,0 m 08,95 in c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup diameter tangki 4,4 m H h H 1 h x D x 4,4, 1 m D H t (tinggi tangki) H s + H h 7,4 m d. Tebal shell tangki P operasi P o + nrt V (0,06 600) kg 16gr / mol 1 atm +,08 atm 11, kpa P desain (1 + 0,),08 atm,50 atm 5,48 kpa ( 0,08057L. atm / mol. K ) 79,8 m (5,54K) Joint efficiency (E) 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress (S) ,48 kpa (Brownell, 1958) Tebal shell tangki: t PD SE 1, P Faktor korosi 1/8 in ( 46, kpa)( 4,) ( 0,8)( ,48) 1,( 46,) 0,005 m 0,1 in Umur alat direncanakan 10 tahun Maka tebal shell yang digunakan 0,1 + (1/8 x 10) 1,46 in Tebal shell standar yang digunakan in (Brownell, 1958) e. Tebal tutup tangki Tutup tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup adalah in.

107 f. Tinggi flange lurus / straight flange Dari tabel 5.11 Brownell, ukuran straight flange untuk tangki dengan diameter 46, in dan tebal in adalah 4 in. C.7 Kompressor (G-40) Fungsi : Menaikkan tekanan produk gas dari tangki akumulasi metana. Jenis : centrifugal compressor,78 10 k. N P (k -1). η p p 4 ( k 1) / k. Ns s p1mv (Timmerhaus,004; hal 58) di mana: m v.1 laju alir (m /jam) p 1 tekanan masuk 1 atm 101,5 kpa p tekanan keluar 0 atm 05,5 kpa η efisiensi kompresor 75 % z 1 k rasio panas spesifik 1,4 N s jumlah tahapan kompresi tahap T 1 79,9 0 C 5,54 K Data: Laju alir massa 6.849,98 kg/hari 85,41 kg/jam BM campuran xi Bmi 16,76 kg/kmol ρ campuran P BM 1kg 16,76 kg / kmol 0,58 Kg / m zrt 1x0,0806 5,54 0,04 lbm / ft m v.1 85,41 kg / jam m 49, 76 4,8 ft /detik 0,58 kg / m jam a. Menghitung Daya Kompresor 4, ,4 P (101,5) (49,76 m /jam) (1,4-1) 0,75 64,16 kw 86,04 Hp.jam. Maka dipilih kompresor dengan daya 86 Hp.jam. 06,5 101,5 (1,4 1) /1,4. 1

108 b. Menghitung Temperatur Output Kompresor k 1 P k Nst T T1 ) ( (Timmerhaus, 004; hal 58) P1 0 T 5,54x( ) 1 T 468,94 o K 195,79 o C 1,4 1 1,4 x c. Menghitung Diamter pipa ekonomis Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De,9 (Q) 0,45 ( ρ ) 0,1 (Timmerhaus, 004),9 (4,8 ft /detik) 0,45 (0,04 lbm/ft ) 0,1 5,14 in Dipilih material pipa commercial steel 5 inci Schedule 10 : Diameter dalam (ID) 4,56 in 0,8 ft Diameter luar (OD) 5,56 in 0,46 ft Luas Penampang (A) 1,46 ft (Brownell, 1959) C.8 Cooler (E-40) Fungsi Jenis : DPHE : Menurunkan suhu gas (CH 4 dan CO ) sebelum dimasukkan ke dalam tabung CNG. Dipakai : pipa x 1 1 in IPS, 1 ft hairpin 4 Jumlah : 1 unit Fluida panas (gas) : Laju alir fluida masuk 6.849,98 kg/hari 85,41 kg/jam 69, lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) 79,9 C 174,90 F Temperatur akhir (T ) 15 C 59 F

109 Fluida dingin (propana) : Laju alir fluida dingin 1.8,74 kg/hari 76,6 kg/jam 168,5 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) -10,15 C -15,67 F Temperatur akhir (t ) -5,15 C -6,67 F Panas yang diserap (Q) (1) t beda suhu sebenarnya ,0 kg/hari 41.61,95 kg/jam 9.44,6 lbm/jam Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T 1 174,90 F Temperatur yang lebih tinggi t -6,67 F t 1 8,57 F T 59 F Temperatur yang lebih rendah t 1-15,67 F t 1,67 F T 1 T 115,90 F Selisih t t 1 90 F t t 1-5,90 F t t1 5,90 LMTD 5, 7 t 1,67 ln ln t 8, F () T c dan t c T t c T1 + T ,95 F c t1 + t 15,67 + ( 6,67) 108,67 F Fluida dingin : anulus, propana () flow area,067 D 0,17 ft (Tabel 11, kern) 1 1,65 D 1 1 0,14 ft a a π ( D D ) π ( 0,17 0,14 ) 4 Equivalen diam A 0,45 ft 1 4 8,.10 ( D D ) ( 0,17 0,14 ) D 1 1 0,14 ft 0,08 Tabel 11. kern

110 (4) kecepatan massa G G a a W a a 168,5 8, 10 - lbm 0.59,44 jam. ft (5) Pada t c -108,67 0 F, μ 5,4x10 - cp (Gbr. 15, kern) μ 5,4x10 - cp 5,4x10 - x,4 1,1x10 - lbm/ft.jam Re Re a a D a G µ a 0, , ,91-1,1 10 (6) J H 410 (Gbr.4, kern) (7) Pada t c -108,67 0 F, c 0,56 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k 8,7x10 - Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) c. µ k 1 0,56 1,1 10-8, ,944 (8) h o 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15b), kern) H De µ W 8, , , Btu/(jam)(ft 0,944 1 )( 0 F) Fluida panas : inner pipe, gas (CH 4. CO ) 1,8 ( ) D 0,1 ft (Tabel 11, kern) 1 D a p π 1, (4 ) kecepatan massa G G p p W a p 69, 1, ft lbm ,7 jam. ft

111 (5 ) Pada t c 108,5 0 F, μ 1,11x10 - cp (Gbr. 15, kern) μ 1,11x10 - cp 1,11x10 - x,4,68x10 - lbm/ft.jam Re Re p p D p G µ p 0, , ,1 -,68 10 (6 ) J H 45 (Gbr.4, kern) (7 ) Pada t c 108,5 0 F, c 0,5 Btu/lbm. 0 F (Gbr., kern) k,06x10 - Btu/(jam)(ft )( 0 F/ft) c. µ k 1 0,5, , ,88 (8 ) h i 1 0,14 k c. µ µ J k (pers. (6.15a), kern) H De µ W, ,1-67,8 Btu/(jam)(ft 0,88 1 )( 0 F) ID 1,8 0 (9 ) h io h i 67,8 56,5 Btu/(jam)(ft )( F) (pers.6.5,kern) OD 1,66 (10) clean averall coefficient, Uc U C h h io io h + h o o 56,5 44, 4,78 Btu/(jam)(ft 56,5 + 44, 0 )( F) (11) U D R d ketentuan 0,00 1 U U D D 1 + RD U C 1 4,78,61 btu/jam ft F + 0,00 (1) luas permukaan yang diperlukan Q U D x A x Δ t Q 9.44,6 A 7,41 U t,61+ 5,7 D ft

112 7,41 Panjang yang diperlukan 17,04 ft 0,45 Berarti diperlukan 1 pipa hairpin ukuran 1 ft. (1) luas sebenarnya 1 x 1 x x 0,45 10,44 ft Pressure drop Fluida dingin : anulus, propana (1) D e 0,09 G a De' 0, ,44 Re a 5.840, 86 - µ 1,1 10 0,64 - F 0, , 10 (pers.(.47b),kern) 0, ,86 s 0,59, ρ 0,59 x 6,5 6,88 4 fga L 4 6, ,44 4 () ΔF a 6,4 10 ft 8 gρ D ,88 0,09 G a e 0.59,44 1 () V 1,5 10 Fps 600 ρ 600 6,88 F i V (1,5 101) 1 1 ' g,, ft - 4 (6,4 10 +,65 10 ) 6,88 ΔP a 1,74 10 psi 144 P a yang diperbolehkan 10 psi Fluida panas : inner pipe, gas (CH 4. CO ) (1 ) Re p ,1 F 0,64 0, , , (pers.(.47b),kern) s 0,58, ρ 0,58 x 6,5 6,4 4 fgp L 4 0, ,7 4 ( ) ΔF p 1,7 10 ft 8 gρ D ,4 0,115-1,7 10 6,4 ( ) ΔP p,44 10 psi 144 P p yang diperbolehkan 10 psi

113 C.9 Tangki Penyimpanan CNG (F-404) Fungsi : Menyimpan CNG Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 85 Grade C Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Komponen Laju massa (kg/hari) BM (kg/kmol) xi BM.xi (kg/kmol) CH ,9 16 0,0 1,19 CO 185, ,97 15,57 Total 6.849,98 16,76 Densitas gas Kondisi operasi : Tekanan 0 atm Temperatur 15 o C 88,15 K Kebutuhan perancangan 1 hari Faktor kelonggaran 0% Faktor kompresibilitas (z)1 0 16,76 ρ 14,17 kg/m 1 8, ,15 P BM ρ (Lyman, 198) zrt Volume gas untuk penyimpanan 1 hari (4 jam) 6.849,98kg / hari 1hari 14,17 kg / m 48,1m Faktor kelonggaran 0%, maka : Volume 1 tangki, V l 1, x 48,1 579,97 m Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (H s : D) :

114 Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (H t :D) 1:4 π π Volume silinder D H s D 4 8 Volume tutup elipsoidal V t V t V s + V h 10π D 4 π 4 D 4 V 4 579,97 Diameter tangki t 7,89 m 10π 10,14 Tinggi tangki 7,89 11,84 m 1 Tinggi tutup elipsoidal 11,84 1,97 m 4 Tinggi total tangki H s + H e 1,8 m Tebal tangki Allowable stress(s) 1700 psi Efisiensi sambungan (E) 0,8 Corrosion factor (C A ) 0,15 in/tahun Tekanan operasi 197 x 14, ,11 psia n (tahun pemakaian) 10 tahun t 9,9 (155,45) + (0,15in / tahun 10tahun ) ,8 0,6 9,9 5,48 in 0,14 m

115 C.0 Kompressor (G-405) Fungsi : Menaikkan tekanan produk gas dari tangki penampung cng. Jenis : centrifugal compressor,78 10 k. N P (k -1). η p p 4 ( k 1) / k. Ns s p1mv (Timmerhaus,004; hal 58) di mana: m v.1 laju alir (m /jam) p 1 tekanan masuk 0 atm.06,5 kpa p tekanan keluar 197 atm ,0 kpa η efisiensi kompresor 75 % z 1 k rasio panas spesifik 1,4 N s jumlah tahapan kompresi 5 tahap T C 88,15 0 K Data: Laju alir massa 6.849,98 kg/hari 85,41 kg/jam BM campuran xi Bmi 16,76 kg/kmol P BM ρ campuran zrt 0 atm 16,76kg / kmol 14,17 Kg / m 1x0, ,15 0,88 lbm / ft m v.1 85,41 kg / jam m 0, 1 0,19 ft /detik 14,17 kg / m jam a. Menghitung Daya Kompresor 4, , ,0 P (.06,5) (0,1 m /jam) (1,4-1) 0,75.06,5 6,96 kw 49,57 Hp.jam. Maka dipilih kompresor dengan daya 49,57 Hp.jam. (1,4 1) /1,4.5 1 b. Menghitung Temperatur Output Kompresor k 1 P k Nst T T1 ) ( (Timmerhaus, 004; hal 58) P1

116 197 T 88,15x( ) 0 T 8,9 o K 55,4 o C 1,4 1 1,4 x5 c. Menghitung Diamter pipa ekonomis Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De,9 (Q) 0,45 ( ρ ) 0,1 (Timmerhaus, 004),9 (0,19 ft /detik) 0,45 (0,88 lbm/ft ) 0,1 1,85 in Dipilih material pipa commercial steel inci Schedule 40 : Diameter dalam (ID),469 in 0,0 ft Diameter luar (OD),75 in 0,19 ft Luas Penampang (A) 0,75 ft (Brownell, 1959) C.1 Tangki Penyimpanan Propana (F-407) Fungsi : Menyimpan propana Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Carbon Steels SA-1 grade A Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Temperatur : -10,15ºC Laju alir massa : 1.8,74 kg/hari ρ propana cair : 647,5 kg/m (Anonim, 007) Faktor kelonggaran : 0 % Perhitungan: 1. Volume tangki 1.8,74 kg / hari Volume propana (V 1 ) 647,5 kg / m,8 m

117 Volume tangki (V ) (1+0,) x,8,9 m. Diameter dan tinggi sheel Direncanakan : a. Tinggi shell : Diameter ( H s : D 5 : 4 ) b. Tinggi head : diameter ( H h : D : 1 ) c. Volume shell tangki (V s ) 1 5 Vs π Di H π D 4 16 d. Volume tutup tangki (V h ) V π 4 D h e. Volume tangki (V) (Brownell,1959) V V s + V h 19,9 π D 48 D 1,9 m 55,04 in H s 1,74 m 68,81 in. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup diameter tangki 1,9 m H h 1 h D 1,9 0, 69 m D Tinggi tangki (H t ) H s + H h,44 m 4. Tebal shell tangki,8 Tinggi cairan dalam tangki, 44,0 m,9 Tekanan hidrostatik : P ρ g h 647,5 kg/m x 9,8 m/det x,0 m 1.94,4 Pa P total Pa ,4 Pa ,4 Pa P design (1+0,) x , ,1 Pa 17,11 kpa

118 Joint Efficiency (E) 0,8 Allowable stress 10658,48 kpa Tebal shell tangki : t PD SE 1, P (Brownell,1959) (Brownell,1959) ( 17,11 kpa) ( 1,9 m) ( kpa) ( 0,8) 1,( 17,11 kpa) ,48 0,0009 m 0,0 in Faktor korosi 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,0 in + 0,15 in 0,16 in Tebal shell standar yang digunakan ¼ in (Brownell,1959) 5. Tebal tutup tangki Tutup atas dan alas terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup atas dan alas adalah ¼ in. 6. Tinggi flange lurus / straight flange Dari tabel 5.11 Brownell, ukuran straight flange untuk tangki dengan diameter 55,04 in dan tebal ¼ in adalah ¼ in. C. Tangki Penyimpanan Propana Bekas (F-408) Fungsi : Menyimpan propana bekas Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Carbon Steels SA-1 grade A Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Temperatur : -5,15ºC Laju alir massa: 1.8,74 kg/hari ρ propana cair : 59,1 kg/m (Gas encyclopedia, 010) Faktor kelonggaran : 0 %

119 Perhitungan: 1. Volume tangki 1.8,74 kg / hari Volume metana (V 1 ),09 m 59,1 kg / m Volume tangki (V ) (1+0,) x,09,70 m. Diameter dan tinggi sheel Direncanakan : a. Tinggi shell : Diameter ( H s : D 5 : 4 ) b. Tinggi head : diameter ( H h : D : 1 ) c. Volume shell tangki (V s ) 1 5 Vs π Di H π D 4 16 d. Volume tutup tangki (V h ) V π 4 D h e. Volume tangki (V) (Brownell,1959) V V s + V h 19,70 π D 48 D 1,4 m 56,67 in H s 1,79 m 70,84 in. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup diameter tangki 1,4 m H h H 1 h D 1,4 0, 71 m D Tinggi tangki (H t ) H s + H h,51 m 4. Tebal shell tangki,09 Tinggi cairan dalam tangki, 51,09 m,70 Tekanan hidrostatik : P ρ g h 59,1 kg/m x 9,8 m/det x,09 m 1.0,76 Pa

120 P total Pa + 1.0,76 Pa 11.57,76 Pa P design (1+0,) x 11.57,76 16.,1 Pa 16, kpa Joint Efficiency (E) 0,8 Allowable stress 10658,48 kpa Tebal shell tangki : PD t SE 1, P 0,001 m 0,04 in Faktor korosi (Brownell,1959) (Brownell,1959) ( 16, kpa) ( 1,4 m) ( kpa) ( 0,8) 1,( 16, kpa) ,48 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,04 in + 0,15 in 0,16 in Tebal shell standar yang digunakan ¼ in 5. Tebal tutup tangki (Brownell,1959) Tutup atas dan alas terbuat dari bahan yang sama dengan shell sehingga tebal tutup atas dan alas adalah ¼ in. 6. Tinggi flange lurus / straight flange Dari tabel 5.11 Brownell, ukuran straight flange untuk tangki dengan diameter 56,67 in dan tebal ¼ in adalah ¼ in.

121 5. Pompa (P-104) Fungsi Jenis : Memompa POME dari bak netralisasi ke tangki pencampur nutrisi : Pompa screw Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel Kondisi operasi : P T 1 atm 55,11 0 C Laju alir massa (F) 59.60,7 kg/hari 15,1 lbm/s Densitas (ρ) 1.00,99 kg/m 6,61 lbm/ft Viskositas (µ) 1 cp 6, lbm/ft.s 15,1 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) 6,61 lbm/ft 0,4 ft /s 0,006 m /s Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >100), De,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988) Untuk aliran laminar, De,0 Q 0,6 µ 0,18 (Walas, 1988) dengan : D diameter optimum (in) ρ densitas (lbm/ft ) Q laju volumetrik (ft /s) µ viskositas (cp) Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : De,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988),9 (0,4) 0,45 (6,61) 0,1,5 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 00, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,54 in 0,9 ft 0,08 m Diameter Luar (OD) : 4 in 0, ft Inside sectional area : 0,0687 ft

122 Kecepatan rata rata fluida dalam pipa : Q A 0,4 ft /s 0,0687 ft v,51ft/s Sehingga : Bilangan Reynold, (,51) ( 0,9) ρ v D 6,61 μ 6,77 10 N Re ,15 Asumsi benar bentuk aliran adalah turbulen. Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε 4, Pada N Re 96.5,15 dan ε/d 0,0005, dari gambar.10- maka harga f 0,0045 (Geankoplis,00) (Geankoplis,00) D. Panjang ekivalen total perpipaan (ΣL) Instalasi pipa: Panjang pipa lurus (L 1 ) 0 ft 1 buah gate valve fully open ; L 1 (App. C a, Foust, 1979) D L 1 1 0,9,84 ft 4 buah elbow 90 0 standard (L/D 0) (App. C a, Foust, 1979) L 4 0 0,9 5,47 ft 1 buah sharp edge entrance K 0,5 ; L 0 (Foust, 1979) D L 4 0,5 0 0,9,95 ft 1 buah sharp edge exit K 1 ; L 5 1,0 40 0,9 11,8 ft ΣL L 1 + L + L + L 4 + L 5 84,10 ft L 40 (App.C c;c d, Foust, 1979) D E. Friksi Faktor gesekan, ΣF f v ΣL g D c ( 0,0045)(,51) ( 84,10) 0,4 ft lbf /lbm (,174)( 0,9) (Foust, 1979, App C1 dan C)

123 F. Kerja yang diperlukan Tinggi pemompaan, z 40 ft Static head, Δz g g c Δv Velocity head, 0 g P Pressure head, 0 ρ c 0ft 40 ft.lb /lb f /lb m f m - W f Δz g g c v ΔP ΣF g cα ρ (Foust, 1979) 40 ft.lb f /lb m ,4 ft.lb f /lb m 40,4 ft.lb f /lb m Wf Q ρ Daya pompa, P 550 1,10 hp (40,4 ft.lb f /lb m )(0,4 ft /s)( 6,61 lb m /ft ) 550 ft.lb f /s.hp Untuk efisiensi pompa 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan (1,10 hp)/(0,8) 0,88 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 Hp 5.4 Kompressor (G-0) Fungsi : Menaikkan tekanan dari water trap menuju tangki penampung biogas Jenis : centrifugal compressor,78 10 k. N P (k -1). η p p 4 ( k 1) / k. Ns s p1mv (Timmerhaus,004; hal 58) di mana: m v.1 laju alir (m /jam) p 1 tekanan masuk 1 atm 101,5 kpa p tekanan keluar atm 0,65 kpa η efisiensi kompresor 75 % z 1

124 k rasio panas spesifik 1,4 N s jumlah tahapan kompresi 1 tahap T C 00,15 0 K Data: Laju alir massa 5.169,98 kg/hari 1.048,74 kg/jam BM campuran xi Bmi 16,76 kg/kmol a. Menghitung Daya Kompresor 4, , ,5 P (101,5) (1.541,56 m /jam) (1,4-1) 0,75 01,65 44,8 kw 59,51 Hp.jam. Maka dipilih kompresor dengan daya 59,51 Hp.jam. (1,4 1) /1,4.5 1 b. Menghitung Temperatur Output Kompresor k 1 P k Nst T T1 ) ( (Timmerhaus, 004; hal 58) P1 0 T 00,15x( ) 1 T 65,88 o K 9,7 o C 1,4 1 1,4 x1 c. Menghitung Diamter pipa ekonomis Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De,9 (Q) 0,45 ( ρ ) 0,1 (Timmerhaus, 004),9 (15,1 ft /detik) 0,45 (0,04 lbm/ft ) 0,1 8,78 in Dipilih material pipa commercial steel 8 inci Schedule 40 : Diameter dalam (ID) in 0,66 ft Diameter luar (OD) 8.65 in 0,71 ft Luas Penampang (A) 0,4 ft (Geankoplis, 00)

125 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS D.1 Screening (SC) Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar Jenis : bar screen Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : stainless steel Kondisi operasi : Temperatur : 0ºC Densitas air (ρ) : 995,68 kg/m (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) : 1.8,49 kg/jam Laju alir volume (Q) 1.8,49 kg / jam 1 jam / 600s 995,68 kg / m 0,0004 m /s Dari tabel 5.1 Physical-Chemical Treatment of Water and Wastewater, direncanakan: - Ukuran bar : Lebar 5 mm Tebal 0 mm Slope 0º Bar clear spacing : 0 mm - Direncanakan ukuran ukuran screening Panjang 0,5 m Lebar 0,5 m Misalkan, jumlah bar x Maka, 0 x + 0 (x + 1) x 480 x 1 buah Luas bukaan (A ) 0 (1 + 1) (500) mm 0,1 m

126 Asumsi, Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan C d (coeffisient of discharge) 0,6 dan 0% screen tersumbat (Metcalf dan Eddy, 1991). Q (0,0004) Head loss ( h) g C A (9,8) (0,6) (0,1) d m dari air 0,001 mm dari air Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas) D. Pompa Screening (PU-01) Fungsi : memompa air dari sungai ke bak pengendapan Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur : 0 C - Densitas air (ρ) : 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) : 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) : 1.8,49 kg/jam 0,84 lb m /detik F 0,84 lbm/detik Laju alir volumetrik, Q 0,01 ft /s 0,0004 m /s ρ 6,15 lb /ft m Diameter optimum, D e,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988),9 (0,01 ft /s) 0,45 (6,15 lb m / ft ) 0,1 0,97 in

127 Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal /4 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa 40 - Diameter dalam (ID) 0,84 in 0,0687 ft - Diameter luar (OD) 1,050 in 0,0876 ft - Luas penampang dalam (A t ) 0,0071 ft - Bahan konstruksi commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold : Q A 0,01ft /s 0,007 ft v t ( 6,15)(,67)( 0,06),67 ft/s ρ v D N Re 9.1,6 μ 0,0005 Aliran adalah turbulen, maka dari gambar.10- Halaman 94, Geankoplis, 00 diperoleh ε (commercial steel) 4, m 1,5 x 10-4 ft 4 ε 1,5.10 ft D 0, 06 ft 0,00 Friction factor, f 0,007 (gambar.10-,geankoplis 00) Instalasi pipa : A v,67 1 sharp edge entrance h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α gc (1)(,174) 0,10 ft lbf/lbm v 1 elbow 90 h f n.kf. g c 1(0,75),67 0,15 ft lbf/lbm (,174) 1 check valve h f n Kf v g L v Pipa lurus 70 ft F f 4f D g 1 sharp edge exit h ex n 1 c c 1() 6,14 ft lbf/lbm 4(0,007),67 0,41 lbf/lbm (,174) ( 70 )(.,67) ( 0,06) (,174) A 1 v A 1 ( ), α gc ( 1)(,174)

128 Total friction loss Dari persamaan Bernoulli: 1 g c 0,0 ft lbf/lbm F 7,0 ft lbf/lbm g P P1 ( v v1 ) + ( z z1) + + F + Ws 0 (Geankoplis, 00) g ρ c dimana : v 1 v ; v 0 ; P 1 P ; P 0 tinggi pemompaan z 50 ft, s,174 W s 57,0 ft lbf/lbm ( 50) ,0 + W 0 Efisiensi pompa, η 80 % Wp Ws / η 71,9 ft lbf/lbm Daya pompa : ( 1.8,49)( 71,9) F Wp P 0,10 hp 600 0, , Digunakan daya motor standar 0,1 hp D. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah Jenis Bentuk Bahan kontruksi : 1 unit : Grift Chamber Sedimentation : bak dengan permukaan persegi : beton kedap air Kondisi penyimpanan : Temperatur : 0 ºC Tekanan : 1 atm Laju massa air : 1.8,49 kg/jam Densitas air : 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00)

129 F 1.8,49 kg/jam Laju alir volumetrik, Q 0,0004 m /det 0,81 ft /menit ρ 995,68 kg/m Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) : υ 0 1,57 ft/min atau 8 mm/s Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 1 ft Kecepatan aliran v Q A t 0,81 ft /min 10 ft x 1 ft 0,08 ft/min Desain panjang ideal bak : L K h υ 0 v (Kawamura, 1991) dengan : K faktor keamanan 1,5 h kedalaman air efektif ( ft); diambil 1 ft. Maka : L 1,5 (1/1,57). 0,08 0,9 ft Diambil panjang bak 1 ft 0,0 m Uji desain : Waktu retensi (t) : Va t Q panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik (1x 1x 10) ft 1, menit 0,81ft / min

130 Desain diterima,dimana t diizinkan 6 15 menit (Kawamura, 1991). Q Surface loading : A laju alir volumetrik luas permukaan masukan air 0,81 ft /min (7,481 gal/ft ) 1 ft x 1 ft 6,11 gpm/ft Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 10 gpm/ft (Kawamura, 1991). Headloss ( h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : h K v g 0,1 [0,81 ft/min. (1min/60s). (1m/,808ft) ] (9,8 m/s ) 1, m dari air. D.4 Pompa Sedimentasi (PU-0) Fungsi : memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur : 0 C - Densitas air (ρ) : 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) : 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 1.8,49 kg/jam 0,84 lb m /detik F 0,84lbm/detik Laju alir volumetrik, Q 0,01 ft /s ρ 6,15 lb /ft Diameter optimum, D e,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988) m

131 ,9 (0,01 ft /s) 0,45 (6,15 lb m /ft ) 0,1 0,96 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal /4 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa 40 - Diameter dalam (ID) 0,84 in 0,0687 ft - Diameter luar (OD) 1,050 in 0,0876 ft - Luas penampang dalam (A t ) 0,0071 ft - Bahan konstruksi commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold : Q A 0,01ft /s 0,007 ft v t ( 6,15)(,67)( 0,06),67 ft/s ρ v D N Re 9.1,6 μ 0,0005 Aliran adalah turbulen, maka dari gambar.10- Halaman 94, Geankoplis, 00 diperoleh ε (commercial steel) 4, m 1,5 x 10-4 ft 4 ε 1,5.10 ft 0,00 D 0, 06 ft Friction factor, f 0,007 (Gambar.10-,Geankoplis 00) Instalasi pipa : A v,67 1 sharp edge entrance h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α gc (1)(,174) 0,10 ft lbf/lbm v 1 elbow 90 h f n.kf. g c (0,75),67 0,47 ft lbf/lbm (,174) 1 check valve h f n Kf v g L v Pipa lurus 0 ft F f 4f D g c c 1(),6 ft lbf/lbm 4(0,007),67 0,41 lbf/lbm (,174) ( 0 )(.,67) ( 0,06) (,174)

132 1 sharp edge exit h ex n 1 0,0 ft lbf/lbm Total friction loss F,84 ft lbf/lbm A 1 v A 1 ( ), α gc ( 1)(,174) Dari persamaan Bernoulli: 1 g c g P P1 ( v v1 ) + ( z z1) + + F + Ws 0 (Geankoplis, 00) g ρ c dimana : v 1 v ; v 0 ; P 1 P ; P 0 tinggi pemompaan z 0 ft, s,174 W s,84 ft lbf/lbm ( 0) + 0 +,84 + W 0 Efisiensi pompa, η 80 % Wp Ws / η 4,0 ft lbf/lbm Daya pompa : ( 1.8,49)( 4,0) F Wp P 0,06 hp 600 0, , Digunakan daya motor standar 0,1 hp D.5 Tangki Pelarutan Alum [Al (SO 4 ) ] (TP-01) Fungsi : Membuat larutan alum [Al (SO 4 ) ] Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 grade C Kondisi pelarutan : Temperatur : 0 C Tekanan : 1 atm Al (SO 4 ) yang digunakan : 50 ppm Al (SO 4 ) yang digunakan berupa larutan 0 % (% berat) Laju massa Al (SO 4 ) : 0,06 kg/jam Densitas Al (SO 4 ) 0 % : 16 kg/m 85,0889 lb m /ft (Perry, 1997)

133 Viskositas Al (SO 4 ) 0 % : 6, lb m /ft s 1 cp (Othmer, 1968) Kebutuhan perancangan : 0 hari Faktor keamanan : 0 % Perhitungan: Ukuran Tangki 0,06 kg/jam 4 jam/hari 0 hari Volume larutan, Vl 0, 1.6kg/m 0,1 m Volume tangki, V t 1, 0,1 m 0,14 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H 1 : 1 1 V πd H 4 1 0,14m πd 4 Maka: D 0,57 m H 0,57 m 0,1 m Tinggi cairan dalam tangki, h 0,14 m 0,57 m 0,47 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P ρ x g x l 16 kg/m x 9,8 m/det x 0,47 m 6,5 kpa Faktor kelonggaran 5 % Maka, P desain (1,05) (P operasi) 1,05 ( 6, ,5) 11,06 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,7 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004)

134 - Corossion allowance (C) : 0,150 in/tahun (Perry&Green,1999) - Umur alat : 10 tahun PD t SE 1,P (11,06 kpa) (0,57 m) t (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(11,06 kpa) 0,0005 m 0,01in Faktor korosi 1/8 in.tebal shell yang dibutuhkan 0,01 in + 1/8 in 0,14 in Maka tebal shell standar yang digunakan 1/4 in Daya pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : Flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe dkk, 1999), diperoleh: Da/Dt 1/ ; Da 1/ x 0,57 m 0,19 m E/Da 1 L/Da ¼ ; E 0,19 m ; L ¼ x 0,19 m 0,04 m W/Da 1/5 ; W 1 / 5 x 0,19 m 0,0 J/Dt 1/1 ; J 1 / 1 x 0,57 m 0,04 m dengan : Dt Da E L W J diameter tangki diameter impeller tinggi turbin dari dasar tangki panjang blade pada turbin lebar blade pada turbin lebar baffle Kecepatan pengadukan, N 1 putaran/det Viskositas Al (SO 4 ) 0 % 6, lb m /ft detik ( Othmer, 1967) Bilangan Reynold,

135 ( D ) ρ N a N Re (Geankoplis, 00) μ ( 85,0889)( 1)( 0,6) N Re 4 6, ,11 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.Da ρ P (McCabe dkk,1999) g c K T 4, (McCabe dkk,1999) 5 4, (1 put/det) (0,6 ft) 85,0889 lbm/ft,174 lbm.ft/lbf.det P 0,00hp 550 1Hp ft. lbf / det Efisiensi motor penggerak 80 % Daya motor penggerak 0,00 0,00 hp 0,8 Daya motor stanndar yang dipilih adalah 1/0 hp D.6 Pompa Alum (PU-0) Fungsi : memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier Jenis : pompa injeksi Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: Temperatur : 0 C Laju massa Al (SO 4 ) : 0,06 kg/jam 4, x 10-5 lbm/s Densitas Al (SO 4 ) 0 % : 1.6 kg/m 85,0889 lb m /ft (Perry, 1997) Viskositas Al (SO 4 ) 0 % : 6, lb m /ft s 1 cp (Othmer, 1968) Laju alir volume, Q F ρ 4, 10 85,0889 lb lb /s -5 m m/ft 4, ft /s 1, m / s Diameter optimum, D e,0 Q 0,6 μ 0,18 (Walas, 1988),0 (4, ft /s) 0,6 (1 cp) 0,18 0,004 m

136 Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal 1/8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa 40 - Diameter dalam (ID) 0,69 in 0,04 ft - Diameter luar (OD) 0,405 in 0,07 ft - Luas penampang dalam (A t ) 0,0004 ft - Bahan konstruksi commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 7 4,97 10 ft /s 0,0004 ft v t ρ v D μ 0,001ft/s ( 85,0889)( 0,001)( 0,04) N Re 4 6,7 10,5 Aliran adalah laminar, maka Friction factor, f 16 4,5 (Geankoplis, 00) N Re Instalasi pipa : A v 0,001 1 sharp edge entrance h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α gc (0,5)(,174),40 x 10-8 ft lbf/lbm v elbow 90 h f n.kf. g c (0,75) 0,001,61 x 10-8 ft lbf/lbm (,174) 1 check valve h f n Kf v g L v Pipa lurus 0 ft F f 4f D g 1 sharp edge exit h ex n 1 Total friction loss c c 1() 4(4,5) 0,0006 ft lbf/lbm 0,001 4,81 x 10-8 ft lbf/lbm (,174) ( 0 )(. 0,001) ( 0,04) (,174) A 1 v A 1 ( ) 0, α gc ( 1)(,174),40 x 10-8 ft lbf/lbm F 0,0006 ft lbf/lbm

137 Dari persamaan Bernoulli: 1 g c g P P1 ( v v1 ) + ( z z1) + + F + Ws 0 (Geankoplis, 00) g ρ c dimana : v 1 v ; v 0 ; P 1 P ; P 0 tinggi pemompaan z 0 ft, s,174 ( 0) , W 0 W s 5,0 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, η 80 % Wp Ws / η 44 ft lbf/lbm ( )( ) F Wp 0,06 44 Daya pompa : P 600 0, , Digunakan daya motor standar 1/0 hp, hp D.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na CO ) (TP-0) Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na CO ) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 85 grade C Kondisi pelarutan : - Temperatur : 0 C - Tekanan : 1 atm (Na CO ) yang digunakan : 7 ppm (Na CO ) yang digunakan berupa larutan 0 % (% berat) Laju massa (Na CO ) : 0,0 kg/jam Densitas (Na CO ) 0 % : 1.7 kg/m 8,84 lb m /ft (Perry, 1997) Viskositas Na CO 0 % (μ) :, lb m /ft s 0,549 cp (Othmer, 1968) Kebutuhan perancangan : 0 hari Faktor keamanan : 0 % Perhitungan: Ukuran Tangki

138 0,0 kg/jam 4 jam/hari 0 hari Volume larutan, Vl 0, 1.7 kg/m 0,06 m Volume tangki, V t 1, 0,06 m 0,07 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H 1 : 1 1 V πd H 4 1 0,07 m πd 4 ( D) Maka: D 0,46 m H 0,46 m 0,06 m Tinggi cairan dalam tangki, h 0,07 m 0,46 m 0,9 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P ρ x g x l 17 kg/m x 9,8 m/det x 0,9 m 5,08 kpa Faktor kelonggaran 0 % Maka, P desain (1,) (P operasi) 1, ( 106,40) 111,7 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,7 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,150 in/tahun (Perry&Green,1999) - Umur alat : 10 tahun PD t SE 1,P t (111,7 kpa) (0,46 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(111,7 kpa) 0,0004 m 0,01in

139 Faktor korosi 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan 0,01 in + 1/8 in 0,14 in Maka tebal shell standar yang digunakan 1/4 in Daya pengaduk Jenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe dkk, 1999), diperoleh: Da/Dt 1/ ; Da 1/ x 0,46 m 0,15 m E/Da 1 ; E 0,15 m L/Da ¼ ; L ¼ x 0,15 m 0,0 m W/Da 1/5 ; W 1 / 5 x 0,15 m 0,0 J/Dt 1/1 ; J 1 / 1 x 0,45 m 0,0 m dengan : Dt diameter tangki Da diameter impeller E tinggi turbin dari dasar tangki L panjang blade pada turbin W lebar blade pada turbin J lebar baffle Kecepatan pengadukan, N 1 putaran/det Viskositas Na CO 0 %, lb m /ft detik (Othmer, 1968) Bilangan Reynold, ( D ) ρ N a N Re (Geankoplis, 00) μ ( 8,84)( 1)( 0,51) N Re 4, ,9 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.Da ρ P (McCabe,1999) g K T 4,4 c (McCabe,1999)

140 5 4,4.(1 put/det).(0,51ft) (8,84 lbm/ft ),174 lbm.ft/lbf.det 0,0007 hp P Efisiensi motor penggerak 80% 1hp 550 ft.lbf/det 0,0007 Daya motor penggerak 0,0009 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih 1 / 0 hp D.8 Pompa Soda Abu (PU-04) Fungsi : memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier Jenis : pompa injeksi Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur : 0 C - Tekanan : 1 atm Densitas soda abu (ρ) : 1.7 kg/m 8,84 lb m /ft (Perry, 1997) Viskositas alum (µ) :, lb m /ft detik 0,55 cp (Othmer, 1968) Laju massa (Na CO ) : 0,0 kg/jam, lbm/s Laju alir volume, Q F ρ, lb m 8,84 lb m /detik /ft, ft /s 7, m / s Diameter optimum, D e,0 Q 0,6 μ 0,18 (Walas, 1988),0 (, ft /s) 0,6 (0,55 cp) 0,18 0,01 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal 1/8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa 40 - Diameter dalam (ID) 0,69 in 0,04 ft - Diameter luar (OD) 0,405 in 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) 0,0004 ft

141 - Bahan konstruksi commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 7,76.10 ft /s 0,0004 ft v Aliran adalah laminar, maka t ρ v D μ 0,0007 ft/s ( 8,84)( 0,0007)( 0,04) N Re 4,69 10,47 Friction factor, f 16 4,60 (Geankoplis, 00) N Re Instalasi pipa: A v 0, sharp edge entrance h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α gc (1)(,174), ft lbf/lbm v elbow 90 h f n.kf. g c (0,75) 0,0007 1, ft lbf/lbm (,174) 1 check valve h f n Kf v g L v Pipa lurus 0 ft F f 4f D g c c 1() 4(4,60) 0,000 ft lbf/lbm 1 sharp edge exit h ex A 1 v n 1 A α gc 7, ft lbf/lbm Total friction loss F 0,000 ft lbf/lbm 0,0007 1, ft lbf/lbm (,174) ( 0 )(. 0,0007) ( 0,04) (,174) 1 ( ) 0, ( 1)(,174) Dari persamaan Bernoulli: 1 g c g P P1 ( v v1 ) + ( z z1) + + F + Ws 0 (Geankoplis, 00) g ρ dimana : v 1 v ; v 0 ; P 1,9 lbf/ft P 54,85 lbf/ft c

142 P P1 ρ 15,9 ft. lbf / lbm tinggi pemompaan z 0 ft, s,174 ( 0) + 15,9 + 0,000 + W 0 W s 5,9 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, η 80 % Wp Ws / η 44,9 ft lbf/lbm ( )( ) F Wp 0,0 44,9 Daya pompa : P 1, , , hp Digunakan daya motor standar 0,05 hp D.9 Clarifier (CL) Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Tipe : External Solid Recirculation Clarifier Bentuk : Circular desain Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8, Grade C Data: Laju massa air (F 1 ) 1.8,49 kg/jam Laju massa Al (SO4) (F ) 0,06 kg/jam Laju massa Na CO (F ) 0,0 kg/jam Laju massa total, m 1.8,60 kg/jam Densitas Al (SO 4 ).710 kg/m (Perry, 1999) Densitas Na CO.5 kg/m (Perry, 1999) Densitas air 995,68 kg/m (Geankoplis,00) Reaksi koagulasi: Al (SO 4 ) + Na CO + H O Al(OH) + Na SO 4 + CO Perhitungan: Dari Metcalf dan Eddy (1991), diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial):

143 Kedalaman air 5-10 m Settling time 1- jam Dipilih : kedalaman air (H) 7 m, waktu pengendapan jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan, ρ 971,4 995,68 ( 971,1) 0, ρ 995,7 kg/m 0, ,49 kg / jam Volume cairan, V 995,7 V 1/ πd H D V ( ) πh 1/,77,14 7 1/ 0,67 m Maka, diameter clarifier 0,67 m Tinggi clarifier 1,5 D 1,01 m jam,77 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P ρ x g x l 995,7 kg/m x 9,8 m/det x 7 m 68.06,9 Pa 68,0 kpa Faktor kelonggaran 5 % Maka, P desain (1,05) (P operasi) 1,05 ( 68, ,) 178,11 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-85 grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,150 in/tahun (Perry&Green,1999) - Umur alat : 10 tahun

144 t PD SE 1,P (178,11 kpa) ( 0,67 m) (8718,71 kpa)(0,8) 1,(178,11 kpa) 0,0009 m 0, 0 in Tebal shell standar yang digunakan 1/4 in Tebal real t + Corossion allowance (C) 0,0 in + 0,150 in 0,15 in (Brownell&Young,1959) Daya clarifier P 0,006 D (kw) (Ullrich, 1984) P 0,006 (0,67) 0,007 kw 0,00 Hp Digunakan daya motor standar 0,05 hp D.10 Sand Filter (SF) Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 grade C Kondisi penyaringan: - Temperatur : 0 C - Tekanan : 1 atm - Densitas air (ρ) : 995,68 kg/m 6,15 lbm/ft (Geankoplis, 00) - Laju alir air (F) : 1.8,49 kg/jam Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring 1/ volume tangki Perhitungan: Ukuran Tangki Volume air, 1.8,49 kg/jam 1/4 jam Vl 995,68 kg/m 0,4 m Volume tangki, V t 1, 0,46 m

145 0,55 m Volume total (1+0,) x 0,4 m 0,46 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H : 4 1 V πd H ,55 m πd D 4 Maka: D 0,80 m H 1,07 m Tinggi penyaring ¼ x 1,07 0,6 m 0,4 m Tinggi air 0,55 m 1,07 m 0,67 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P ρ x g x l 995,68 kg/m x 9,8 m/det x 0,67 m Pa 6,58 kpa Faktor kelonggaran 5 % Maka, P desain (1,05) (P operasi) 1,05 ( 11,7) 119,41 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,150 in/tahun (Perry&Green,1999) - Umur alat : 10 tahun PD t SE 1,P (119,41 kpa) ( 0,80 m) (8718,71 kpa)(0,8) 1,(119,41 kpa) 0,0007 m 0, 0 in

146 Tebal shell standar yang digunakan 0,5 in (Brownell&Young,1959) D.11 Pompa Filtrasi (PU-05) Fungsi : memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas-01 Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur : 0 C - Densitas air (ρ) : 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) : 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) : 1.8,49 kg/jam 0,84 lb m /detik F 0,84 lbm/detik Laju alir volumetrik, Q 0,01 ft /s ρ 6,15 lb /ft m Diameter optimum, D e,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988),9 (0,01 ft /s) 0,45 (6,15 lb m /ft ) 0,1 0,96 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal /4 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa 40 - Diameter dalam (ID) 0,84 in 0,0687 ft - Diameter luar (OD) 1,050 in 0,0876 ft - Luas penampang dalam (A t ) 0,0071 ft - Bahan konstruksi commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold : Q A 0,01ft /s 0,007 ft v t ( 6,15)(,67)( 0,06),67 ft/s ρ v D N Re 9.1,6 μ 0,0005

147 Aliran adalah turbulen, maka dari gambar.10- Halaman 94, Geankoplis, 00 diperoleh ε (commercial steel) 4, m 1,5 x 10-4 ft 4 ε 1,5.10 ft D 0, 06 ft 0,00 Friction factor, f 0,007 (gambar.10-,geankoplis 00) Instalasi pipa : A v,67 1 sharp edge entrance h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α gc (1)(,174) 0,10 ft lbf/lbm v 1 elbow 90 h f n.kf. g c (0,75),67 0,47 ft lbf/lbm (,174) 1 check valve h f n Kf v g L v Pipa lurus 0 ft F f 4f D g 1 sharp edge exit h ex n 1 Total friction loss Dari persamaan Bernoulli: 1 g c c c 1(),6 ft lbf/lbm 4(0,007),67 0,41 lbf/lbm (,174) ( 0 )(.,67) ( 0,06) (,174) A 1 v A 1 ( ), α gc ( 1)(,174) 0,0 ft lbf/lbm F,84 ft lbf/lbm g P P1 ( v v1 ) + ( z z1) + + F + Ws 0 (Geankoplis, 00) g ρ dimana : v 1 v ; v 0 ; c

148 P 1 75, lbf/ft P 65,91 lbf/ft P P1 ρ s 4,19 ft. lbf / lbm tinggi pemompaan z 0 ft, s,174 ( 0) + 4,19 +,84 + W 0 W s 8,0 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, η 80 % Wp Ws / η 47,54 ft lbf/lbm Daya pompa : ( 1.8,49)( 47,54) F Wp P 0,07 hp 600 0, , Digunakan daya motor standar 0,10 hp D.1 Tangki Utilitas (TU-01) Fungsi : Menampung air dari sand filter Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 0 o C Laju massa air : 1.8,49 kg/jam Densitas air : 995,68 kg/m 6,15 lbm/ft (Geankoplis, 00) Kebutuhan perancangan : 4 jam Ukuran Tangki Volume air, kg/jam 4 jam Vl 995,68 kg/m, m

149 Volume tangki, V t 1,, m 9,98 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H : 1 V πd H 4 1 9,98 m πd D 4 Maka: D, m H 4,85 m,m Tinggi air dalam tangki 9,98 m 4,85 m 4,04 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P ρ x g x l 995,68 kg/m x 9,8 m/det x 4,08 m 9,49 kpa Faktor kelonggaran 5 % Maka, P desain (1,05) (P operasi) 1,05 ( 147,86) 147,86 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959)) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,150 in/tahun (Perry&Green,1999) - Umur alat : 10 tahun

150 PD t SE 1,P (147,86 kpa) (, m) (8718,71 kpa)(0,8) 1,(147,86 kpa) 0,00 m 0, 1 in Faktor korosi 1 / 8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,1 in + 1 / 8 in 0,6 in Tebal shell standar yang digunakan 1 / in (Brownell,1959) D.1 Pompa ke Cation Exchanger (PU-06) Fungsi Jenis : Memompa air dari Tangki utilitas (TU-01) ke Cation Exchanger (CE) : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah Kondisi operasi: : 1 unit - Temperatur 0 C - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) 11,04 kg/jam 0,08 lb m /detik F 0,08 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft 1, ft /s, m /s Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,4 (ρ) 0, (Walas, 1988),9 (1, ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 0, in m Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 4 in - Schedule number : 40

151 - Diameter Dalam (ID) : 0,64 in 0,00 ft - Diameter Luar (OD) : 0,540 in 0,0450 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0007 ft - Q 1,9 10 ft Kecepatan linier: v A 0,0007 ft 1,79 ft/s Bilangan Reynold: N Re ρ v D µ / s (6,15 lbm / ft )(1,79 ft / s)(0,0 ft) 0,0005 lbm/ft.s 6.8,69 maka aliran turbulen. Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 00: - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0,00015 Untuk N Re 6.8,69 dan ε 0,005, diperoleh f 0,009 D Friction loss: A v 1,79 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,0 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f n.kf. (0,75). v 1 check valve: h f n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft: F f 4f D.. g c. g c g c 1,18 ft.lbf/lbm 1() 4(0,009) 1 Sharp edge exit: h ex A1 v n 1 A. α. 0,05 ft.lbf/lbm g c 1,79 (,174) 1,79 (,174) 0,11 ft.lbf/lbm 0,10 ft.lbf/lbm ( 0 )(. 1,79) ( 0,0 )..(,174) 1 ( ) 1, ( 1)(,174)

152 Total friction loss : Dari persamaan Bernoulli: F 1,47 ft.lbf/lbm α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1.65,91 lb f /ft P.71,64 lb f /ft P -5,86 ft.lbf /lb m ρ Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 0 ft) 5,86 ft. lbf / lbm + 1,47 ft. lbf / lbm + W s Ws 15,61 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 15,61 0,8 Wp Wp 19,51 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 11,04 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 19,51 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,00 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp D.14 Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-07) Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas (TU-01) ke Menara Pendingin (CT) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C

153 - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) 1,44 kg/jam 0,14 lb m /detik F 0,14 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft 0,00 ft /s 6, m /s m Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Walas, 1988),9 (0,00 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 0,4 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel: - Ukuran nominal : /8 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,49 in 0,04 ft - Diameter Luar (OD) : 0,67 in 0,05 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,001 ft Q 0,00 ft / s Kecepatan linier: v A 0,001 ft 1,71 ft/s Bilangan Reynold: N Re maka aliran turbulen. ρ v D µ Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis 00: (6,15 lbm / ft )(1,71ft / s)(0,04 ft) 0,0005 lbm/ft.s 8.16,91 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0,00015 Untuk N Re 8.16,91 dan ε D 00) 0,004, diperoleh f 0,009 (Geankoplis,

154 Friction loss: A v 1,71 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,0 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f n.kf. (0,75). v 1 check valve: h f n.kf.. L v Pipa lurus 50 ft: F f 4f D.. g c. g c g c ft.lbf/lbm 1() 4(0,009) 1,71 (,174) 1,71 (,174) 0,06 ft.lbf/lbm 0,09 ft.lbf/lbm ( 50 )(. 1,71) ( 0,0 )..(,174) A1 v 1 Sharp edge exit: h ex n 1 A 1 ( ), α. g c ( 1)(,174) Total friction loss: 0,04 ft.lbf/lbm F, ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 65,91 lb f /ft P 116, lb f /ft P -8,6 ft.lbf /lb m ρ Z 40 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 40 ft) 8,6 ft. lbf / lbm +, ft. lbf / lbm + W s Ws,86 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp,86 0,8 Wp Wp 4, ft.lbf/lbm

155 Daya pompa: P m Wp 1,44 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 4, ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,01 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. D.15 Pompa ke Tangki Utilitas (PU-08) Fungsi : Memompa air dari Tangki utilitas (TU-01) ke (TU-0) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) 1.00 kg/jam 0,6 lb m /detik F 0,6 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,15lb /ft 0,01 ft /s 0,000 m /s Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Walas, 1988),9 (0,01 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 0,84 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 0,75 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,8 in 0,06 ft - Diameter Luar (OD) : 1,05 in 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,00 ft m

156 Q 0,01 ft / s Kecepatan linier: v A 0,00 ft,70 ft/s Bilangan Reynold : N Re ρ v D µ Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 00: (6,15 lbm / ft )(,70 ft / s)(0,06 ft) 0,0005 lbm/ft.s 1.486,57 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0, Untuk N Re 1.486,57 dan ε 0,00, diperoleh f 0,00 D Friction loss: A v,70 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,05 ft.lbf/lbm v 1 elbow 90 : h f n.kf. 1(0,75). v 1 check valve: h f n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft: F f 4f D.. g c. g c g c 1,9 ft.lbf/lbm 1() 4(0,006),70 (,174),70 (,174) 0,08 ft.lbf/lbm 0, ft.lbf/lbm ( 0 )(.,70) ( 0,06 )..(,174) A1 v 1 Sharp edge exit: h ex n 1 A 1 ( ), α. g c ( 1)(,174) Total friction loss: Dari persamaan Bernoulli: 0,11 ft.lbf/lbm F 1,77 ft.lbf/lbm α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1.65,91 lb f /ft P.861,65 lb f /ft

157 P,64 ft.lbf /lb m ρ Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 0 ft) +,64 ft. lbf / lbm + 1,77 ft. lbf / lbm + W s Ws 5,41 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 5,41 0,8 Wp Wp 1,76 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 100 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 1,76 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,0 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. D.16 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H SO 4 ) (TP-0) Fungsi : Membuat larutan asam sulfat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA-0 grade A Jumlah : 1 unit Kondisi pelarutan: Temperatur 0 C Tekanan 1 atm H SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5% (% berat) Laju massa H SO 4 0,0 kg/hari Densitas H SO ,7 kg/m 66,801 lb m /ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan 0 hari Faktor keamanan 0% Desain Tangki

158 a. Diameter tangki 0,0 kg/hari 0 hari Volume larutan, Vl 0,7 m 0, ,7 kg/m Volume tangki, V t 1, 0,7 m 0, m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H :. 1 V πd H 4 1 0,m πd D 4 0, m πd 8 Maka: D 0,51 m H 0,77 m b. Tebal Dinding Tangki 0,7 m Tinggi larutan H SO 4 dalam tangki 0, m Tekanan hidrostatik: P hid ρ g h 0,77 m 0,65 m 1061,7 kg/m 9,8 m/det 0,65 m 6,75 kpa Tekanan udara luar, P o 1 atm 101,5 kpa P operasi 6,75 kpa + 101,5 kpa 108,07 kpa Faktor kelonggaran 5 %. Maka, P design (1,05) (108,07 kpa) 11,48 kpa Joint efficiency 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress 1650 psia 8718,7140 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (11,48 kpa) (0,51m) (8718,714 kpa)(0,8) 1,(11,48 0,0004 m 0,01 in Faktor korosi 1 / 8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan kpa) 0,01 in + 1 / 8 in 0,1 in Tebal shell standar yang digunakan ¼ in (Brownell, 1959)

159 c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt 1 / E/Da 1 L/Da ¼ W/Da 1 / 5 J/Dt 1 / 1 ; Da 1 / 0,51 m 0,17 m ; E 0,17 m ; L ¼ 0,17 m 0,04 m ; W 1 / 5 0,17 m 0,0 m ; J 1 / 1 0,51 m 0,04 m Kecepatan pengadukan, N 1 putaran/det Viskositas H SO 4 5% 0,01 lb m /ft detik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold: ( D ) ρ N a N Re (Geankoplis, 00) μ ( 66,801)( 1) (0,56) N Re 0, ,50 Untuk N Re < 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: P K L.n.Da µ (McCabe,1999) K L 4,1 g c 5 4,1.(1 put/det).(0,57 ft) (0,01lbm/ft.s) P,174 lbm.ft/lbf.det 9, hp Efisiensi motor penggerak 80 % Daya motor penggerak 9, ,8 Maka daya motor yang dipilih 1 / 0 hp. -4 0,001 hp 1hp 550 ft.lbf/det (McCabe,1999)

160 D.17 Pompa H SO 4 (PU-09) Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-0) ke Cation Exchanger (CE) Jenis : Pompa injeksi Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas H SO 4 (ρ) 1061,7 kg/m 66,801 lb m /ft (Geankoplis, 1997) - Viskositas H SO 4 (µ) 0,01 lb m /ft detik 1, Pa.s (Othmer, 1968) Laju alir massa (F) 0,0 kg/jam 1, lb m /detik 5 F 1,4.10 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 66,801 lbm/ft 1, ft /s 5, m /s Desain pompa Di,opt,0 (Q) 0,6 (μ) 0,18 (Walas, 1988),0 (1, ft /s) 0,6 (17,86 cp) 0,18 0,01 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 8 in - Schedule number : 80 - Diameter Dalam (ID) : 0,69 in 0,04 ft - Diameter Luar (OD) : 0,405 in 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0004 ft -7 Q 1,87 10 ft / s Kecepatan linier: v A 0,0004 ft 4, ft/s Bilangan Reynold : N Re ρ v D µ

161 Aliran adalah laminar, maka: f 16/NRe 16/0,05 76, (66,801 lbm / ft )(4, ft / s)(0,04 ft) 0,01 lbm/ft.s 0,05 Friction loss: -4 A v 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A ( 4,68.10 ) 0,5(1 0) 1 α (1)(,174), ft.lbf/lbm elbow 90 : h f v n.kf.. g c 7, ft.lbf/lbm 4, ( ) (0,75) (,174) -4 v 4, check valve: h f n.kf.. g c (,174 6, ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 0 ft: F f 4f D.. 1 Sharp edge exit: h ex n 1. g c 0,005 ft.lbf/lbm 1() ( ) ) 4(76,) 6, ft.lbf/lbm Total friction loss: F 0,005 ft.lbf/lbm -4 ( 0 )(. 4,68.10 ) ( 0,04 )..(,174) -4 A1 v A 1 ( ) ( 4,68.10 ) 1 0. α. g c 0,5 ( )(,174) Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana: v 1 v P 1.57,5 lb f /ft P.71,64 lb f /ft P -0,1 ft.lbf /lb m ρ

162 Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 0 ft) 0,1ft. lbf / lbm + 0,005 ft. lbf / lbm + W s Ws 19,78 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 19,78 0,8 Wp Wp 4,7 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 0,0 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 4,7 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 5, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. D.18 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: Temperatur 0 o C Tekanan 1 atm Laju massa air 11,04 kg/jam Densitas air 995,68 kg/m (Geankoplis, 00) Kebutuhan perancangan 1 jam Faktor keamanan 0% Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 1.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation ft 0,6096 m

163 - Luas penampang penukar kation,14 ft Tinggi resin dalam cation exchanger,5 ft Tinggi silinder (1 + 0,),5 ft ft 0,9144 m Diameter tutup diameter tangki 0,6096 m Rasio axis : 1 Tinggi tutup 1 0,6096 0,154 m Sehingga, tinggi cation exchanger 0,9144 m + 0,154 m 1,981 m (Brownell,1959) Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P hid ρ g h 7,4 kpa Tekanan operasi 1 atm 101,5 kpa P T 7,4 kpa + 101,5 kpa 108,7664 kpa Faktor kelonggaran 5% 995,68 kg/m 9,8 m/det 0,760 m Maka, P desain (1,05) (108,7664 kpa) 114,0 kpa Joint efficiency 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress 1650 psia 8718,714 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (114,0 kpa) (0,6069 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(114,0 kpa) 0,0005 m 0,0197 in Faktor korosi 1 / 8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,0197 in + 1 / 8 in 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan 1/4 in (Brownell, 1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in.

164 D.19 Pompa Cation Exchanger (PU-10) Fungsi : memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion Exchanger (AE) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) 11,05 kg/jam 0,08 lb m /detik F 0,08 lbm/detik - Laju alir volume, Q 1,9.10 ft /s, m /s ρ 6,15 lb /ft m Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Walas, 1988),9 (1, ft /s) 0,6 (6,15 lbm/ft ) 0,18 0, in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : ½ in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,6 in 0,05 ft - Diameter Luar (OD) : 0,84 in 0,07 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,001 ft Q 1,9.10 ft / s Kecepatan linier: v A 0,001 ft 0,61 ft/s

165 ρ v D Bilangan Reynold: N Re µ Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari (Geankoplis, 00): (6,15 lbm / ft )(0,61ft / s)(0,05 ft) 0,0005 lbm/ft.s.66,98 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0, Untuk N Re.66,98dan ε 0,00, diperoleh f 0,009 D Friction loss: A v 0,61 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,00 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f n.kf. (0,75). v 1 check valve: h f n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft: F f 4f D.. g c. g c g c 0,08 ft.lbf/lbm 1() 4(0,009) 1 Sharp edge exit: h ex A1 v n 1 A. α. 0,005 ft.lbf/lbm Total friction loss : g c 0,61 (,174) 0,61 (,174) 0,01 ft.lbf/lbm 0,01 ft.lbf/lbm ( 0 )(. 0,61) ( 0,0,0 )..(,174) 1 ( ) 0, ( 1)(,174) F 0,11 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1.71,64 lb f /ft P.71,64 lb f /ft P 0 ft.lbf /lb m ρ

166 Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 0 ft) 0 ft. lbf / lbm + 0,11ft. lbf / lbm + W s Ws 0,11 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 0,11 0,8 Wp Wp 5,14 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 11,05 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 5,14 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,00 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp D.0 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Data: Laju alir massa NaOH 0,04 kg/jam Waktu regenerasi 4 jam NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) Densitas larutan NaOH 4% 1518 kg/m 94,766 lbm/ft (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan 0 hari Faktor keamanan 0% Desain Tangki a. Diameter tangki (0,04kg / jam)(4 jam / hari)(0 hari) Volume larutan, V 1 (0,04)(1518kg / m ) 0,50 m

167 Volume tangki 1, 0,50 m 0,61 m Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H 1 : 1 1 V πd H 4 1 0,61m πd 4 ( D) Maka: D 0,9 m H 0,9 m b. Tebal dinding tangki 0,50 m Tinggi larutan NaOH dalam tangki 0,61 m Tekanan hidrostatik: P hid ρ g h 0,9 m 0,76 m 1518 kg/m 9,8 m/det 0,76 m 11,40 kpa Tekanan udara luar, P o 1 atm 101,5 kpa P operasi 11,40 kpa + 101,5 kpa 110,78 kpa Faktor kelonggaran 5 %. Maka, P design (1,05) (110,78) 11,7 kpa Joint efficiency 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress 1650 psia 8718,7140 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (11,7 kpa) (0,9 m) (8718,714 kpa)(0,8) 1,(11,7 kpa) 0,0008 m 0,04 in Faktor korosi 1 / 8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,04 in + 1 / 8 in 0,15 in Tebal shell standar yang digunakan ¼ in (Brownell, 1959)

168 c. Daya pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt 1 / E/Da 1 L/Da ¼ W/Da 1 / 5 J/Dt 1 / 1 ; Da 1 / 0,9 m 0,0 m ; E 0,0 m ; L ¼ 0,0 m 0,07 m ; W 1 / 5 0,0 m 0,06 m ; J 1 / 1 0,9 m 0,07 m Kecepatan pengadukan, N 1 putaran/det Viskositas NaOH 4% 4, lbm/ft.det (Othmer, 1967) Bilangan Reynold: ( D ) ρ N a N Re (Geankoplis, 00) μ ( 94,766)( 1) (1,006) N Re 0, ,15 Untuk N Re > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.Da ρ P (McCabe,1999) K T 4,4 g c 5 4,4.(1 put/det).(1,006 ft) (94,766 lbm/ft ),174 lbm.ft/lbf.det 0,0 hp P 1hp 550 ft.lbf/det (McCabe,1999) Efisiensi motor penggerak 80 % Daya motor penggerak 0,0 0,0 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih 1 / 0 hp.

169 D.1 Pompa NaOH (PU-11) Fungsi : Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE) Jenis : Pompa injeksi Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas NaOH (ρ) 1518 kg/m 94,766 lb m /ft (Perry, 1999) - Viskositas NaOH(µ) 4, lb m /ft detik 6, Pa.s 0,64 cp (Othmer, 1967) Laju alir massa (F) 0,04 kg/jam, lb m /detik 5 F,6.10 lbm/detik 7 Laju alir volume, Q,78.10 ft /s ρ 94,766 lb /ft 7, m /s Desain pompa Di,opt,0 (Q) 0,6 (μ) 0,18 (Walas, 1988),0 (, ft /s) 0,4 (0,64 cp) 0,18 0,01 in m Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 8 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,69 in 0,04 ft - Diameter Luar (OD) : 0,405 in 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0004 ft -7 Q,78 10 ft / s Kecepatan linier: v A 0,0004 ft 6, ft/s

170 ρ v D Bilangan Reynold : N Re µ Aliran adalah laminar, maka: f 16/NRe 16/,4 4,66 (94,76 lbm / ft,4 )(6, ,0004 lbm/ft.s ft / s)(0,04 ft) Friction loss: -4 A v 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A ( 6,94.10 ) 0,5(1 0) 1 α ()(,174), ft.lbf/lbm elbow 90 : h f v n.kf.. g c 1, ft.lbf/lbm 6, ( ) (0,75) (,174) -4 v 6, check valve: h f n.kf.. g c (,174 1, ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 0 ft: F f 4f D... g c 1() ( ) ) 4(4,66) 1, ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge exit: h ex n 1 A. α. g c 7, ft.lbf/lbm Total friction loss: F 0,000 ft.lbf/lbm -4 ( 0 )(. 6,94.10 ) ( 0,04 )..(,174) -4 1 ( ) ( 6,94.10 ) 1 0 ( 1)(,174) Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana: v 1 v P 1 54,47 lb f /ft P 71,64 lb f /ft

171 maka: P -0,87 ft.lbf /lb m ρ Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s ( 0 ft) 0,87 ft. lbf / lbm + 0,000 ft. lbf / lbm + W s Ws 19,1 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 19,1 0,8 Wp Wp,90 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 0,04 0, hp 550 ft. lbf lbm / s,90 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 1, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. D. Penukar Anion/Anion Exchanger (AE) Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8, Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: Temperatur 8 o C Tekanan 1 atm Laju massa air 11,05 kg/jam Densitas air 995,68 kg/m (Geankoplis, 00) Kebutuhan perancangan 1 jam Faktor keamanan 0%

172 Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 1.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation ft 0,6096 m - Luas penampang penukar kation,14 ft Tinggi resin dalam cation exchanger,5 ft Tinggi silinder (1 + 0,),5 ft ft 0,9144 m Diameter tutup diameter tangki 0,6096 m Rasio axis : 1 Tinggi tutup 1 0,6096 0,154 m Sehingga, tinggi cation exchanger 0,9144 m + 0,154 m 1,981 m (Brownell,1959) Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P hid ρ g h 995,68 kg/m 9,8 m/det 0,760 m 7,4 kpa Tekanan operasi 1 atm 101,5 kpa P T 7,4 kpa + 101,5 kpa 108,76 kpa Faktor kelonggaran 5% Maka, P desain (1,05) (108,76 kpa) 114,0 kpa Joint efficiency 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress 1650 psia 8718,714 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (114,0 kpa) (0,60 m) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(114,0 0,0005 m 0,0197 in Faktor korosi 1 / 8 in kpa)

173 Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,0197 in + 1 / 8 in 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan ¼ in (Brownell, 1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in. D. Pompa Anion Exchanger (PU-1) Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke Deaerator (DE) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) 11,05 kg/jam 0,08 lb m /detik F 0,08 lbm/detik Laju alir volume, Q 0,001 ft /s, m /s ρ 6,15 lb /ft Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Walas, 1988),9 (0,001 ft /s) 0,45 (6,15 kg/m ) 0,1 0, in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 4 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,64 in 0,0 ft - Diameter Luar (OD) : 0,54 in 0,04 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0007 ft m Q 0,001 ft / s Kecepatan linier: v A 0,0007 ft 1,79 ft/s

174 ρ v D Bilangan Reynold: N Re µ Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 00: (6,15 lbm / ft )(1,79 ft / s)(0,0 ft) 0,0005 lbm/ft.s 6.8,69 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0, Untuk N Re 6.8,69 dan ε 0,005, diperoleh f 0,00 D Friction loss: A v 1,79 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,0 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f n.kf. (0,75). v 1 check valve: h f n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft: F f 4f D.. g c. g c g c 0, ft.lbf/lbm 1() 4(0,00) 1 Sharp edge exit: h ex A1 v n 1 A. α. 0,05 ft.lbf/lbm Total friction loss : g c 1,79 (,174) 1,79 (,174) 0,11 ft.lbf/lbm 0,09 ft.lbf/lbm ( 0 )(. 1,79) ( 0,0,0 )..(,174) 1 ( ) 1, ( 1)(,174) F 0,6 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1.71,64 lb f /ft P.49,6 lb f /ft P,55 ft.lbf /lb m ρ

175 Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 0 ft) +,55 ft. lbf / lbm + 0,6 ft. lbf / lbm + W s Ws 41,4 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 41,4 0,8 Wp Wp 01,68 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 11,04 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 01,68 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,04 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp D.4 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO) ] (TP-05) Fungsi : Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Data: Kaporit yang digunakan ppm Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa kaporit 0,00 kg/jam Densitas larutan kaporit 70% 17 kg/m 79,4088 lbm/ft (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan 90 hari Faktor keamanan 0% Desain Tangki a. Diameter tangki

176 (0,00kg / jam)(4 jam / hari)(90 hari) Volume larutan, V 1 0,007 m (0,7)(17kg / m ) Volume tangki 1, 0,007 m 0,008 m Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H 1 : 1 1 V πd H 4 1 0,008 m πd 4 ( D) Maka: D 0, m H 0, m b. Tebal dinding tangki Tinggi larutan Ca(ClO) dalam tangki Tekanan hidrostatik: P hid ρ g h 0,007 m 0,008 m 0, m 0,18 m 1.7 kg/m 9,8 m/det 0,18 m,9 kpa Tekanan udara luar, P o 1 atm 101,5 kpa P operasi,9 kpa + 101,5 kpa 10,6 kpa Faktor kelonggaran 5 %. Maka, P design (1,05) (10,6) 108,80 kpa Joint efficiency 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress 1650 psia 8718,7140 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (108,80 kpa) (0, m) (8718,714 kpa)(0,8) 1,(108,80 kpa) 0,000 m 0,006 in Faktor korosi 1 / 8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,006 in + 1 / 8 in 0,1 in Tebal shell standar yang digunakan ¼ in (Brownell, 1959)

177 c. Daya pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt 1 / E/Da 1 L/Da ¼ W/Da 1 / 5 J/Dt 1 / 1 ; Da 1 / 0, m 0,09 m ; E 0,09 m ; L ¼ 0,09 m 0,0 m ; W 1 / 5 0,09 m 0,01 m ; J 1 / 1 0, m 0,0 m Kecepatan pengadukan, N 1 putaran/det Viskositas kaporit 0,0007 lbm/ft.det (Othmer, 1967) Bilangan Reynold: ( D ) ρ N a N Re (Geankoplis, 1997) μ ( 79,4088)( 1) (0,9) N Re 0, ,61 Dari grafik.4-4, Geankoplis,00 untuk N Re 10.11,61diperoleh Np 4,05, sehingga: P N p N Da g c 5 ρ, Hp Efisiensi motor penggerak 80% 5 (4,05)(1) (0,9) (0,0006),174(550) 10,7.10 Daya motor penggerak 4, Hp 0,8 Digunakan daya pompa standar 0,05 hp.

178 D.5 Pompa Kaporit (PU-1) Fungsi : memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) ke Tangki Utilitas (TU) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas kaporit (ρ) 17 kg/m 79,4088 lb m /ft (Perry, 1997) - Viskositas kaporit (µ) 4, lb m /ft detik 6, cp (Perry, 1997) Laju alir massa (F) 0,00 kg/jam 1, lb m /detik -6 F 1,78.10 lbm/detik 8 Laju alir volume, Q,4.10 ft /s ρ 79,4088 lbm/ft 6, m /s Desain pompa Di,opt (Q) 0,6 (μ) 0,18 (Walas, 1988) (, ft /s) 0,45 (6, cp) 0,1 0,001 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 1 / 8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,69 in 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,405 in 0,07 ft Inside sectional area : 0,0004 ft -8,4.10 ft / s Kecepatan linier, v Q/A 0,0004 ft 5, ft/s Bilangan Reynold : N Re ρ v D µ -5 (79,4088 lbm / ft ) (5,6.10 ft / s) (0,04 ft) -7 4, lbm/ft.s 1,49

179 Aliran adalah laminar, maka f 16/N Re 16/1,49 0,07 Friction loss: A v 5, Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (0,5)(,174) 4, ft.lbf/lbm -5 v 5, elbow 90 : h f n.kf. 1(0,75), ft.lbf/lbm. g c (,174) -5 v 5, check valve: h f n.kf. 1() 9, ft.lbf/lbm. g c (,174) L. v -5 ( 0 Pipa lurus 0 ft: F f )(. 5,6.10 ) 4f 4(0,07) D.. 0,04..,174 g c 1, ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: h ex A1 v n 1 A. α. g c 9, ft.lbf/lbm Total friction loss: F 1, ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli: ( ) ( ) 1 ( ) 5, ( 0,5)(,174) -5-5 α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 164,19 lb f /ft maka: 0 P 861,65 lb f /ft P 8,78 ft.lbf /lb m ρ Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s -8 ( 0 ft) + 8,78 ft. lbf / lbm + 1,9.10 ft. lbf / lbm + W 0 + s Ws 8,78 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka:

180 Ws η Wp 8,78 0,8 Wp Wp 5,97 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 0,00 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 5,97 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 1, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. D.6 Tangki Utilitas (TU-0) Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 0 o C Laju massa air : 100 kg/jam Densitas air : 995,68 kg/m 6,15 lbm/ft (Geankoplis, 00) Kebutuhan perancangan : 4 jam Ukuran Tangki 100 kg/jam 4 jam Volume air, Vl 995,68 kg/m 4,58 m Volume tangki, V t 1, 4,58 m 9,50 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H :

181 1 V πd H 4 1 9,50 m πd D 4 Maka: D,9 m H 4,8 m 4,58 m Tinggi air dalam tangki 9,50 m 4,8 m,65 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P ρ x g x l 995,68 kg/m x 9,8 m/det x,65 m 5,69 kpa Faktor kelonggaran 5 % Maka, P desain (1,05) (P operasi) 1,05 ( 17,01) 14,86 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959)) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,150 in/tahun (Perry&Green,1999) - Umur alat : 10 tahun PD t SE 1,P (14,86 kpa) (,9 m) (8718,71 kpa)(0,8) 1,(14,86 kpa) 0,00 m 0, 11 in

182 Faktor korosi 1 / 8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,11 in + 1 / 8 in 0,4 in Tebal shell standar yang digunakan 1 / 4 in (Brownell,1959) D.7 Pompa Domestik (PU-14) Fungsi : memompa air dari Tangki Utilitas (TU) ke kebutuhan domestik Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) 1.00 kg/jam 0,6 lb m /detik F 0,6 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft 0,01 ft /s 0,000 m /s Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Walas, 1988),9 (0,01 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 0,84 in m Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 0,75 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,8 in 0,06 ft - Diameter Luar (OD) : 1,05 in 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,007 ft Q 0,01ft / s Kecepatan linier: v A 0,007 ft,70 ft/s

183 ρ v D Bilangan Reynold : N Re µ (6,15 lbm / ft )(,70 ft / s)(0,06 ft) 0,0005 lbm/ft.s 1.486,57 Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari (Geankoplis, 00): - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0, Untuk N Re 1.486,57 dan ε 0,00, diperoleh f 0,006 D Friction loss: A v,70 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,05 ft.lbf/lbm v 1 elbow 90 : h f n.kf. 1(0,75). v 1 check valve: h f n.kf.. L v Pipa lurus 40 ft: F f 4f D.. g c. g c g c 1,7 ft.lbf/lbm 1() 4(0,006),70 (,174),70 (,174) 0,08 ft.lbf/lbm 0, ft.lbf/lbm ( 40 )(.,70) ( 0,06 )..(,174) A1 v 1 Sharp edge exit: h ex n 1 A 1 ( ), α. g c ( 1)(,174) Total friction loss: 0,11 ft.lbf/lbm F,1 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 P Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 0 ft) +,1ft. lbf / lbm + W s

184 Ws,1 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp,1 0,8 Wp Wp 40,6 ft.lbf/lbm Daya pompa : P m Wp 100 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 40,6 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,04 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. D.8 Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi : Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 55 o C menjadi 8 o C Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 5 Grade B Kondisi operasi: Suhu air masuk menara (T L ) 55 0 C 11 0 F Suhu air keluar menara (T L1 ) 8 0 C 8,4 0 F Suhu udara (T G1 ) 8 0 C 8,4 0 F Dari Gambar 1-14, Perry (1999) diperoleh suhu bola basah, T w 77 0 F. Dari kurva kelembaban, diperoleh H 0,0 kg uap air/kg udara kering. Dari Gambar 1-14, Perry (1999) diperoleh konsentrasi air, gal/ft menit Densitas air (50 0 C) 99,60 kg/m (Geankoplis, 00) Laju massa air pendingin 7.10,60 kg/jam Laju volumetrik air pendingin 7.10,60 / 99,60 7,5 m /jam Kapasitas air, Q 7,5 m /jam 64,17 gal/m / 60 menit/jam,9 gal/menit 0,000 m /s Faktor keamanan 0% Luas menara, A 1, (kapasitas air/konsentrasi air) 1, (,9 gal/menit/(1,7 gal/ft.menit) 16,90 ft

185 7.10,60 kg/jam 1 jam (,808 ft) Laju alir air tiap satuan luas (L) 16,90 ft 600 s 1m 1,9 kg/s.m Perbandingan L : G direncanakan 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) 1,07 kg/s.m Perhitungan Tinggi Menara Dari Pers. 9.-8, Geankoplis (00): Hy 1 (1, ,88 0,0).10 (8 0) +, (0,0) 79.1,8 J/kg Dari Pers , Geankoplis (00) diperoleh: 1,07 (Hy 79.1,8) 1,9 (4, ).(55-8) Hy ,60 J/kg Entalpi Hy [J/kg x10 - ] garis kesetimbangan garis operasi Temperatur Cairan ( o C) Gambar D. Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) Hy Ketinggian menara, z G. dhy (Geankoplis, 00) M.k G.a.P Hy * Hy Hy 1

186 Tabel D.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin hy hy* 1/(hy*-hy) 79.1, E , , /(Hy*-Hy) x Hy x10 - Gambar D. Kurva Hy terhadap 1/(Hy* Hy) Luasan daerah di bawah kurva dari Hy sampai pada Gambar D. adalah Hy Hy1 dhy 7,71 Hy * Hy Estimasi k G.a 1, kg.mol /s.m (Geankoplis, 1997). 1,07 7,64 Maka ketinggian menara, z , , ,06 m Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 1-15, Perry (1999) diperoleh tenaga kipas 0,0 Hp/ft. Daya yang diperlukan 0,0 Hp/ft 16,90 ft 0,50 hp Digunakan daya standar 1 hp.

187 D.9 Pompa Menara Pendingin Air (PU-15) Fungsi : memompa air pendingin dari Menara Pendingin Air (CT) ke unit proses Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,0005 lb m /ft detik (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) 7.54,05 kg/jam 4,61 lb m /detik F 4,61 lbm/detik Laju alir volume, Q 0,07 ft /s 0,00 m /s ρ 6,15lb /ft m Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Walas, 1988),9 (0,07 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1,07 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,00, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 1,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 1,61 in 0,1 ft Diameter Luar (OD) : 1,90 in 0,15 ft Inside sectional area : 0,0141 ft 0,07 ft / s Kecepatan linier, v Q/A 0,0141 ft 5,5 ft/s Bilangan Reynold: N Re ρ v D µ

188 (6,15 lbm / ft ) (5,5 ft / s) (0,04 ft) 0,0005 lbm/ft.s ,84 Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis (00): - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0, Untuk N Re ,84 dan ε 0,001, diperoleh f 0,008 D Friction loss: A v 5,5 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,1 ft.lbf/lbm elbow 90 : v h f n.kf.. g c (0,75) 1 check valve: v h f n.kf.. 1() Pipa lurus 0 ft: F f 4f D g c L. v.. g c,6 ft.lbf/lbm 5,5 (,174) 5,5 (,174) 4(0,008) 0,64 ft.lbf/lbm 0,85 ft.lbf/lbm ( 0 )(. 5,5) ( 0,04 )..(,174) A1 v 1 Sharp edge exit: h ex n 1 A 1 ( ) 5, α. g c ( 1)(,174) Total friction loss : 0,4 ft.lbf/lbm F 5,40 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1 P Z 0 ft

189 maka:,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s ( 0 ft) + 5,40 ft. lbf / lbm + W s Ws 5,40 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 5,40 0,8 Wp Wp 44,6 ft.lbf/lbm Daya pompa : P m Wp 7.54,05 0, hp 550 ft. lbf lbm / s 44,6 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,7 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp. D.0 Deaerator (DE) Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 Grade C Kondisi operasi: Temperatur 90 0 C Tekanan 1 atm Laju massa air 11,05 kg/jam Densitas air 965,4 kg/m (Geankoplis, 00) Kebutuhan perancangan 1 hari Faktor keamanan 0% Perhitungan: a. Ukuran tangki 11,05 kg/jam 4 jam Volume air, Va,15 m 965,4 kg/m Volume tangki, V t 1,,15 m,79 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H :

190 1 V πd H 4 1,79 m πd D 4,79 m πd 8 Maka: D 1,47 m H,1 m,15 Tinggi cairan dalam tangki, 1 1,84 m,79 b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup diameter tangki 1,47 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H 4 : 1 Tinggi tutup 1 1,47 m 0,7 m (Brownell,1959) 4 Tinggi tangki total 1,8+ (0,7),95 m c. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P ρ g h 965,4 kg/m 9,8 m/det,95 m 18 kpa Tekanan operasi 1 atm 101,5 kpa P 18 kpa + 101,5 kpa 119, kpa Faktor kelonggaran 5% Maka, P design Joint efficiency 0,8 (1,05) (119, kpa) 15,0 kpa Allowable stress 1650 psia 8718,714 kpa Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (15,0 kpa) (1,47 m) (8718,714 kpa)(0,8) 1,(15,0 kpa) 0,001m 0,05 in Faktor korosi 1 / 8 in (Brownell,1959) (Brownell,1959)

191 Maka tebal shell yang dibutuhkan 0,05 in + 1 / 8 in 0,17 in Tebal shell standar yang digunakan 1 / in (Brownell,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1 / in. D.1 Pompa Deaerator (PU-16) Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur 0 C - Densitas air (ρ) 995,68 kg/m 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air (µ) 0,8007 cp 0,0005 lb m /ft s (Geankoplis, 00) Laju alir massa (F) kg/jam 0,08 lb m /detik F 0,08 lbm/detik Laju alir volume, Q 0,001 ft /s, m /s ρ 6,15 lb /ft Desain pompa Di,opt,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Walas, 1988),9 (0,001 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 0, in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 4 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,6 in 0,0 ft - Diameter Luar (OD) : 0,54 in 0,04 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0007 ft m Q 0,001 ft / s Kecepatan linier: v A 0,0007 ft 1,79 ft/s

192 ρ v D Bilangan Reynold: N Re µ maka aliran turbulen. Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis (00): (66,15 lbm / ft )(1,79 ft / s)(0,0 ft) 0,0005 lbm/ft.s 6.8,69 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε 0,00015 Untuk N Re 6.8,69 dan ε 0,005, diperoleh f 0,009 D Friction loss: A v 1,79 1 Sharp edge entrance: h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α (1)(,174) 0,0 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f n.kf. (0,75). v 1 check valve: h f n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft: F f 4f D.. g c. g c g c 1,77 ft.lbf/lbm 1() 4(0,009) 1 Sharp edge exit: h ex A1 v n 1 A. α. 0,05 ft.lbf/lbm Total friction loss : g c 1,79 (,174) 1,79 (,174) 0,11 ft.lbf/lbm 0,10 ft.lbf/lbm ( 0 )(. 1,79) ( 0,0 )..(,174) 1 ( ) 1, ( 1)(,174) F,06 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli: α P P ( v v1 ) + g( z z1 ) + + F + Ws ρ (Geankoplis,00) dimana : v 1 v P 1.49,6 lb f /ft P.116, lb f /ft

193 P -6,05 ft.lbf /lb m ρ Z 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: ( 0 ft) 6,05 ft. lbf / lbm +,06 ft. lbf / lbm + W s Ws 6,01 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80%, maka: Ws η Wp 6,01 0,8 Wp Wp,51 ft.lbf/lbm Daya pompa: P m Wp 11,05 0, hp 550 ft. lbf lbm / s,51 ft. lbf / lbm ( )( ) / s 0,004 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp D. Ketel Uap (KU) Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Water tube boiler Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 80 0 C dan tekanan 1 atm. Dari steam table, Reklaitis (198) diperoleh panas laten steam 04,44 kj/kg 6.40,70 Btu/lb m. Kebutuhan uap 655,4 kg/jam 1.444,57 lb m /jam Menghitung Daya Ketel Uap 4, 5 P 970, W H dimana: P Daya boiler, hp W Kebutuhan uap, lb m /jam H Panas laten steam, Btu/lb m

194 Maka, 1.444,57 640,70 P 7,6 hp 4,5 970, Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A P 10 ft /hp 7,6 hp 10 ft /hp.76, ft Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: - Panjang tube 0 ft - Diameter tube 6 in - Luas permukaan pipa, a 1,7 ft / ft (Kern, 1965) Sehingga jumlah tube: A N t ' L a (.76, ft ) 0 ft 1,7 ft / ft N t 5,59 N t 5 buah D.. Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi : Menyimpan bahan bakar Solar Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, grade B Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur 8 C dan tekanan 1 atm Laju volume solar 1,65 L/jam (Bab VII) Densitas solar 0,89 kg/l 55,56 lbm/ft (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan 7 hari Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) 1,65 L/jam x 7 hari x 4 jam/hari 5.55,64 L 5,5 m Volume tangki, V t 1, 5,5 m 6,0 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H 1 :

195 6,0 m V 6,0 m D,4 m ; 1 πd H 4 1 πd 4 1,5708 D Tinggi cairan dalam tangki ( D) H 6,84 m volumecairan x tinggi silinder volumesilinder (5,5)(6,84) 5,70 m (6,08) Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid ρ x g x l 890,071 kg/m x 9,8 m/det x 5,70 m 49,77 kpa Tekanan operasi, P o 1 atm 101,5 kpa P operasi 49, ,5 kpa 151,09 kpa Faktor kelonggaran 5 %. Maka, P design (1,05)( 151,09 kpa) 158,65 kpa Joint efficiency 0,8 Allowable stress 1650 psia 87.18,714 kpa Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (Brownell,1959) (Brownell,1959) (158,09 kpa) (,4 m) t (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(158,09 kpa) 0,004 m 0,15 in Faktor korosi 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan 0,15 + 1/8 in 1,40 in Maka tebal shell standar yang digunakan 1½ in

196 D.4 Pompa Tangki Bahan Bakar (PU-18) Fungsi : Memompa bahan bakar solar dari TB ke Generator Jenis Bahan konstruksi Jumlah : Pompa sentrifugal : Commercial Steel : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur 8 o C Densitas Bahan bakar (ρ) 890,071 kg/m 55,56679 lb m /ft Viskositas (μ) 0,00079 lb m /ft s 1,1 cp (Othmer, 1968) Laju alir massa (F) 78,8 L/jam Debit air/laju alir volumetrik, F 78,8 L / jam 1000x m / L 600 s / jam Q Desain pompa : 8, m /s 0,001 ft /s Di,opt,9 Q 0,45 ρ 0,1 (Walas, 1988),9 (0,001 ft /s) 0,45 (55,56 lb m /ft ) 0,1 0,48 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis,00, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : /8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,675 in 0,056 ft 0,0171 m Diameter Luar (OD) : 0,490 in 0,0411 ft Inside sectional area A : 0,001 ft Q 0,001 ft / s Kecepatan linier, v A 0,001 ft,0 ft/s Bilangan Reynold : N Re ρ v D (55,66 lbm/ft )(,0 ft/ s)(0,056 ft) µ 0,00079 lbm/ft s 9.750,56

197 Untuk aliran turbulen pada N Re 9.750,56,E/D 0,007diperoleh harga faktor fanning, f 0,01 (fig.10- geankoplis, 00) Friction loss : A v,0 1 sharp edge entrance : h c 0,5 1 A 0,5(1 0) 1 α gc (1)(,174) 0,04 ft lbf/lbm v elbow 90 : h f n.kf. g c (0,75),0 0,1 ft lbf/lbm (,174) 1 check valve : h f n Kf Pipa lurus 0 ft L v : F f 4f D g v g c c 1() 4(0,01) 1,17 ft lbf/lbm,0 0,16 ft lbf/lbm (,174) ( 0 ).,0 ( 0,05) (,174) A 1 v,0 1 sharp edge exit : h ex n 1 A 1 (1 0) α gc (1)(,174) Total friction loss Dari persamaan Bernoulli : 1 g c 0,08 ft lbf/lbm : F 1,58 ft lbf/lbm g P P1 ( v v1 ) + ( z z1) + + F + Ws 0 (Geankoplis, 00) g ρ c dimana : v 1 v ; v 0 ; P 1 P ; P 0 tinggi pemompaan z 1 ft, s,174 ( 1) ,58 + W 0 Efisiensi pompa, η 80 % Daya pompa : W s -1,58 ft lbf/lbm Wp -Ws / η 16,98 ft lbf/lbm ( 16,98 )( 0,17) Wp F P 0,005 hp Digunakan daya motor standar 1/0 hp.

198 LAMPIRAN E PERHITUNGAN EVALUASI EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Pembuatan CNG digunakan asumsi sebagai berikut: 1. Pabrik beroperasi selama 65 hari dalam setahun.. Kapasitas maksimum adalah ton/tahun.. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Timmerhaus et al. 004). 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 Rp (Bank Indonesia. 1Mei 011). 1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya 1.40 m Menurut data dari Raja Property. biaya tanah pada lokasi pabrik di Perbaungan berkisar Rp /m (Rumah.com. 011) Harga tanah seluruhnya 1.40 m Rp 5.000/m Rp Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah 0.05 x Rp Rp Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan. dan Sarana Lainnya No Nama Bangunan Luas (m ) Harga Jumlah (Rp) (Rp/m ) 1 Pos keamanan Areal bahan baku Parkir *) Taman *)

199 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan. dan Sarana Lainnya... (lanjutan) No Nama Bangunan Luas (m ) Harga Jumlah (Rp) (Rp/m ) 5 Ruang control Areal proses Areal produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik Kantin Tempat ibadah Gudang peralatan Bengkel Unit pemadam kebakaran Unit pengolahan Air Unit pembangkit listrik Unit pengolahan limbah Areal perluasan *) Jalan *) Perpustakaan TOTAL Harga bangunan saja Rp Harga sarana Rp Total biaya bangunan dan sarana (B) Rp Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Timmerhaus et al. 004) : C x C y X X 1 m I I dimana: C x harga alat pada tahun 011 x y C y harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X 1 kapasitas alat yang tersedia X kapasitas alat yang diinginkan I x indeks harga pada tahun 011

200 I y indeks harga pada tahun yang tersedia m faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 011 digunakan metode regresi koefisien korelasi: [ n ΣX i Yi ΣX i ΣYi ] ( ΣX ) n ΣY r (Montgomery. 199) ( n ΣX ) ( ( ΣY ) ) i i Tabel LE. Harga Indeks Marshall dan Swift No. Tahun (Xi) Indeks (Yi) Xi.Yi Xi² Yi² Total Sumber: Tabel 6-. Timmerhaus et al. 004 Data : n 16 Xi 191 Yi i XiYi Xi² Yi² Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE. maka diperoleh harga koefisien korelasi: r (16). ( ) (191)( ) [(16). (664884) (191)²] x [(16)( ) ( )² ] ½ i

201 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y. sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier. Y a + b X dengan: Y indeks harga pada tahun yang dicari (011) X variabel tahun ke n 1 a. b tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery. 199) Maka : b ( n ΣX Y ) ( ΣX ΣY ) i i i ( n ΣX ) ( ΣX ) ΣYi. ΣXi a n. ΣXi i ΣXi. ΣXi.Yi ( ΣXi) b 16.( ) (191)( ) 16. (664884) (191)² i a ( )( ) (191)( ) 16. (664884) (191)² Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y a + b X Y 18.76X i Dengan demikian. harga indeks pada tahun 011 adalah: Y (011) Y 1.99, Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4.

202 Timmerhaus et al Untuk alat yang tidak tersedia. faktor eksponensialnya dianggap 0.6 (Timmerhaus et al. 004). Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan CNG (F-404) Kapasitas tangki. X m. Dari Gambar LE.1 berikut. diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X 1 ) 1 m³ adalah (C y ) US$ Dari tabel 6-4. Timmerhaus faktor eksponen untuk tangki adalah (m) Indeks harga pada tahun 00 (I y ) Capacity, gal Purchased cost, dollar Mixing tank with agitator 04 Stainless stell Carbon steel 10 kpa (0 psig) Carbon-steel tank (spherical) Jan,00 P Capacity, m Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al.. 004) Indeks harga tahun 011 (I x ) adalah Maka estimasi harga tangki untuk (X ) m adalah : C x US$ C x US$ 5, ,1 10 C x Rp /unit 0,49 x 1.99, 1.10,5

203 Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE. untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk perkiraan peralatan utilitas. Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - Biaya transportasi 5 % - Biaya asuransi 1 % - Bea masuk 15 % (Rusjdi. 004) - PPn 10 % (Rusjdi. 004) - PPh 10 % (Rusjdi. 004) - Biaya gudang di pelabuhan 0.5 % - Biaya administrasi pelabuhan 0.5 % - Transportasi lokal 0.5 % - Biaya tak terduga 0.5 % Total 4 % Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - PPn 10 % (Rusjdi. 004) - PPh 10 % (Rusjdi. 004) - Transportasi lokal 0.5 % - Biaya tak terduga 0.5 % Total 1 % Tabel LE. Estimasi Harga Peralatan Proses No. Kode Unit Ket *) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 T I M I C-10 1 I C-10 1 I R-01 I , F-0 NI , F-05 1 I F-01 1 I

204 9 F-04 1 I F-14 1 I F I F I F I F I E-05 1 I E-11 1 I E-15 1 I E-40 1 I G-0 1 I G-07 1 I G-1 1 I G-40 1 I G I P NI P NI P NI P-0 1 NI P-09 1 NI P-10 1 NI P-17 1 NI D-06 1 I D-08 1 I D-1 1 I H-04 1 I Harga Total Import Non import Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas No. Kode Alat Unit Ket *) Harga / Unit Harga Total 1 SC 1 NI Rp Rp BS 1 NI Rp Rp CL 1 I Rp Rp SF 1 I Rp Rp TU-01 1 I Rp Rp CT 1 I Rp Rp DE 1 I Rp Rp

205 8 KU 1 I Rp Rp CE 1 I Rp Rp AE 1 I Rp Rp TP-01 1 I Rp Rp TP-0 1 I Rp Rp TP-0 1 I Rp Rp TP-04 1 I Rp Rp TP-05 1 I Rp Rp TU-0 1 I Rp Rp TB 1 I Rp Rp PU-01 1 NI Rp Rp PU-0 1 NI Rp Rp PU-0 1 NI Rp Rp PU-04 1 NI Rp Rp PU-05 1 NI Rp Rp PU-06 1 NI Rp Rp PU-07 1 NI Rp Rp PU-08 1 NI Rp Rp PU-09 1 NI Rp 41.0 Rp PU-10 1 NI Rp Rp PU-11 1 NI Rp Rp PU-1 1 NI Rp Rp PU-1 1 NI Rp Rp PU-14 1 NI Rp Rp PU-15 1 NI Rp Rp PU-16 1 NI Rp Rp PU-17 1 NI Rp Rp Generator 1 NI Rp Rp BP 1 I Rp Rp BPA 1 I Rp Rp BN 1 I Rp Rp Harga Total Rp Import Rp Non import Rp Keterangan *) : I untuk peralatan impor. sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.

206 Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: 1,4 x (Rp Rp ) +1,1 x(rp Rp ) Rp ,- Biaya pemasangan diperkirakan 9 % dari total harga peralatan (Timmerhaus 004). Biaya pemasangan 0,9 Rp Rp Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : Rp ,- + Rp Rp Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 6% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) 0,6 Rp Rp , Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 60% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya perpipaan (E) 0,6 Rp Rp Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 0% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya instalasi listrik (F) 0, Rp Rp

207 1.1.7 Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 0% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya insulasi (G) 0, Rp Rp Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor % dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya inventaris kantor (H) 0,0 Rp Rp Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan % dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) 0,05 Rp Rp Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan. perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut. Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi Jenis No. Kendaraan Unit Tipe Harga/ Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 DewanKomisaris ToyotaHarrier Direktur 1 Sedan Manajer 4 Kijang Innova Bus Karyawan Bus Truk TrukMinibus Mobil pemasaran Minibus L Mobil pemadam kebakaran Truk Tangki Total

208 Total MITL A + B + C + D + E + F + G + H + I + J Rp Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1..1 Biaya Pra Investasi Diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya Pra Investasi (K) 0,07 Rp Rp Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 0% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) 0,0 Rp Rp Biaya Legalitas Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya Legalitas (M) 0,04 Rp Rp Biaya Kontraktor Diperkirakan 19% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya Kontraktor (N) 0,19 Rp Rp Biaya Tak Terduga Diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al. 004). Biaya Tak Terduga (O) 0,7 Rp Rp

209 Total MITTL K + L + M + N+O Rp Total MIT MITL + MITTL Rp Rp Rp Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 1 bulan ( 0 hari)..1 Persediaan Bahan Baku.1.1 Bahan baku proses 1. Limbah Cair Kelapa Sawit (POME) Kebutuhan 4.657,5 kg/jam Harga Rp100.- /L (PTP N IV. 011) Harga total 65 hari 4 jam/hari 4.657,5 L/jam Rp100.- /L Rp. Rp NaHCO Kebutuhan 61,64 kg/jam Harga Rp..50.-/kg (PT. Bratachem. 011) Harga total 65 hari 4 jam/hari 61,64 kg/jam x Rp..50.-/kg Rp FeCl Kebutuhan,1 kg/ jam Harga Rp /kg (PT. Bratachem. 011) Harga total 65 hari 4 jam/hari,1 kg/ jam x Rp.000.-/kg Rp ,- 4. K CO Kebutuhan.94,09 kg/ jam

210 Harga Rp. 0,80.-/kg (Alibaba.com.011) Harga total 65 hari 4 jam/hari.94,09 kg/ jam x Rp 0,80.-/kg Rp ,- 5. Propana Kebutuhan 76,6 kg/ jam 17,7 L/jam Harga Rp /kg (Alibaba.com.011) Harga total 65 hari 4 jam/hari 17,7 L /jam x Rp /kg Rp ,-.1. Persediaan bahan baku utilitas 1. Alum. Al (SO 4 ) Kebutuhan 0,06 kg/jam Harga Rp /kg (PT. Bratachem 011) Harga total 65 hari 4 jam/hari 0,06 kg/jam Rp /kg Rp Soda abu. Na CO Kebutuhan 0, kg/jam Harga Rp.500.-/kg (PT. Bratachem 011) Harga total 65 hari 4 jam/hari 0, kg/jam Rp.500.-/kg Rp Kaporit Kebutuhan 0,00 kg/jam Harga Rp /kg (PT. Bratachem 011) Harga total 65 hari 4 jam/hari 0,00 kg/jam Rp /kg Rp 4.57,- 4. H SO 4 Kebutuhan 0,0 kg/jam 0.01 L/jam Harga Rp /L (PT. Bratachem 011) Harga total 65 hari 4 jam x 0,01 L/jam Rp /L

211 Rp NaOH Kebutuhan 0,04 kg/jam Harga Rp 50.-/kg (PT. Bratachem 011) Harga total 65 hari 4 jam 0,04 kg/jam Rp 50.-/kg Rp Solar Kebutuhan 1,66 ltr/jam Harga solar untuk industri Rp /liter (PT.Pertamina. 011) Harga total 65 hari 4 jam/hari 1,66 ltr/jam Rp /liter Rp Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun (65 hari) adalah Rp Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 bulan (0 hari) adalah Rp /1 Rp ,46.-. Kas..1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Karyawan Gaji/bulan Jumlah Jabatan Jumlah (Rp.) gaji/bulan (Rp.) Dewan Komisaris Direktur Staf Ahli Sekretaris Manajer Produksi Manajer Teknik Manajer Umum dan Keuangan

212 Manajer Pembelian dan Pemasaran Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Laboratorium dan R & D Kepala Seksi Utilitas Kepala Seksi Mesin Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Pembelian dan Penjualan Karyawan Produksi Karyawan Teknik Karyawan Umum dan Keuangan Karyawan Pembelian dan Pemasaran Dokter Perawat Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir Jumlah Diperkirakan seluruh karyawan bekerja lembur. dimana gaji lembur dihitung dengan rumus: 1/17 x gaji per bulan. dimana untuk 1 jam pertama dibayar 1.5 kali gaji perjam dan jam berikutnya kali dari gaji satu jam (Kep. Men. 00). Diperkirakan dalam 1 tahun 1 hari libur dengan 8 jam kerja untuk tiap harinya. artinya dalam satu bulan memiliki 1 hari libur yang dimanfaatkan sebagai lembur. maka: Gaji lembur untuk 8 jam kerja yaitu: 1 jam pertama 1,5 x 1 x Rp Rp jam berikutnya x 7 x Rp Rp Total gaji lembur dalam 1 bulan Rp Jadi. gaji pegawai selama 1 bulan beserta lembur Rp Rp Rp Total gaji pegawai selama 1 tahun beserta lembur Rp

213 .. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 0 % dari gaji pegawai 0, Rp Rp Biaya Pemasaran Diperkirakan 0 % dari gaji pegawai 0, Rp Rp Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Gaji Pegawai Rp Administrasi Umum Rp Pemasaran Rp Total Rp Biaya kas untuk 1 bulan Rp / 1 Rp Biaya Start Up Diperkirakan 8 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al. 004) Rp Rp Piutang Dagang IP PD HPT 1 dimana: PD piutang dagang IP HPT jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan) hasil penjualan tahunan

214 Penjualan : 1. Harga jual CNG Rp /kg Produksi CNG 85,4 kg/jam Hasil penjualan CNG tahunan 85.4 kg/jam 4 jam/hari 65 hari/tahun Rp /kg Rp Harga jual Pupuk padat Rp /kg Produksi Pupuk padat 1.40,0 kg/jam Hasil penjualan pupuk padat tahunan 1.40,0 kg/jam 4 jam/hari 65 hari/tahun Rp /kg Rp Harga jual Pupuk Cair Rp /L Produksi Pupuk padat.49,81 kg/jam Hasil penjualan pupuk cair tahunan.49,81 L/jam 4 jam/hari 65 hari/tahun Rp /L Rp Harga jual CO Rp /kg Produksi Pupuk padat 76. kg/jam Hasil penjualan CO tahunan 76. kg/jam 4 jam/hari 65 hari/tahun Rp /kg Rp Hasil penjualan total tahunan Rp Piutang Dagang 1 1 Rp Rp

215 Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. Jumlah Bulanan (Rp) 1. Bahan baku proses dan utilitas Rp ,46.-. Kas Rp Start up Rp Piutang Dagang Rp T l Rp Total Modal Kerja Rp ,- Total Modal Investasi Modal Investasi Tetap + Modal Kerja Rp Rp Rp Modal ini berasal dari: - Modal sendiri 60 % dari total modal investasi 0,6 Rp Rp ,- - Pinjaman dari Bank 40 % dari total modal investasi 0,4 Rp Rp ,-. Biaya Produksi Total.1 Biaya Tetap (Fixed Cost FC).1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan. sehingga (P) Gaji total (1 + ) Rp Rp

216 .1. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 14,8 % dari total pinjaman (Bank Indonesia. 011). Bunga bank (Q) Rp Rp Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan. menagih. dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji.004). Pada perancangan pabrik ini. dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 000 Kelompok Harta Berwujud I. Bukan Bangunan 1.Kelompok 1. Kelompok. Kelompok Masa (tahun) Tarif (%) Beberapa Jenis Harta Mesin kantor. perlengkapan. alat perangkat/ tools industri. Mobil. truk kerja Mesin industri kimia. mesin industri mesin II. Bangunan Permanen 0 5 Bangunan sarana dan penunjang Sumber : Waluyo. 000 dan Rusdji.004 Depresiasi dihitung berdasarkan tarif (%) penyusutan untuk setiap kelompok harta berwujud sesuai dengan umur peralatan. D dimana: D P P x % Depresiasi per tahun Harga peralatan % Tarif penyusutan

217 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 000 Komponen Biaya (Rp) Umur (tahun) Depresiasi (Rp) Bangunan Peralatan proses dan utilitas Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi TOTAL Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi. sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan. menagih. dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji. 004). Untuk masa 4 tahun. maka biaya amortisasi adalah 5 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi 0.5 Rp ,- Rp Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) Rp Rp Rp

218 .1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar sampai 0%. diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al.004). Biaya perawatan mesin 0,1 Rp Rp Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus et al. 004). Perawatan bangunan 0,1 Rp Rp Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al. 004). Perawatan kenderaan 0,1 Rp Rp Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al. 004). Perawatan instrumen 0,1 Rp Rp ,- 5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al. 004). Perawatan perpipaan 0,1 Rp Rp Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al. 004). Perawatan listrik 0,1 Rp ,- Rp

219 7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al. 004). Perawatan insulasi 0,1 Rp ,- Rp ,- 8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al. 004). Perawatan inventaris kantor 0,1 Rp Rp Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al. 004). Perawatan perlengkapan kebakaran 0,1 Rp Rp Total biaya perawatan (S) Rp Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 0 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al. 004). Plant Overhead Cost (T) 0, x Rp Rp Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) Rp Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 1 tahun Rp Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran. sehingga :

220 Biaya distribusi 0,5 x Rp Rp ,- Biaya pemasaran dan distribusi (V) Rp Biaya Laboratorium. Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al. 004). Biaya laboratorium (W) 0,05 x Rp Rp ,-.1.9 Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al. 004). Biaya hak paten dan royalti (X) 0,01 x Rp Rp Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah.1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI. 009). 0,001 Rp Rp Biaya asuransi karyawan. Biaya asuransi pabrik adalah 4.4% dari gaji (PT. Jamsostek. 010). Maka biaya asuransi karyawan 0,044 x Rp Rp , - Total biaya asuransi (Y) Rp Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 0 Tahun 000 Jo UU No. 1 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:

221 Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal ayat 1 UU No.0/00). Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.0/00). Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.1/97). Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp (Pasal 7 ayat 1 UU No.1/97). Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat UU No.1/97). Maka berdasarkan penjelasan di atas. perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pabrik Pembuatan CNG Nilai Perolehan Objek Pajak Tanah Rp Bangunan Rp Total NPOP Rp Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp ) Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) (Z) Rp Total Biaya Tetap P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y +Z Rp Biaya Variabel..1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 65 hari adalah Rp

222 Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku Biaya variabel perawatan 0,01 Rp Rp Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku Biaya pemasaran 0,1 Rp Rp Total biaya variabel tambahan Rp Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan 0.05 Rp ,- Rp 8.5.0,- Total biaya variabel Rp Total biaya produksi Biaya Tetap + Biaya Variabel Rp ,- + Rp Rp Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan total penjualan total biaya produksi Rp ,- Rp Rp Bonus perusahaan untuk karyawan 0.5 % dari keuntungan perusahaan 0,005 x Rp ,- Rp ,-

223 Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) Rp ,- Rp ,- Rp Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 000. Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 198 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi. 004): Penghasilan sampai dengan Rp dikenakan pajak sebesar 10%. Penghasilan Rp sampai dengan Rp dikenakan pajak sebesar 15 %. Penghasilan di atas Rp dikenakan pajak sebesar 0 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 % Rp Rp % (Rp Rp ) Rp % (Rp Rp ) Rp ,- Total PPh Rp Laba setelah pajak Laba setelah pajak laba sebelum pajak PPh Rp ,- Rp ,- Rp ,-

224 5 Analisa Aspek Ekonomi 5.1 Profit Margin (PM) PM Laba sebelum pajak 100 % total penjualan Rp ,- PM x 100% Rp ,- 50,4 % 5. Break Even Point (BEP) BEP Biaya Tetap 100 % Total Penjualan Biaya Variabel Rp ,- BEP x 100% Rp ,- - Rp ,- 4,1 % Kapasitas produksi pada titik BEP 4,1 % ton/tahun 9.160,04 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP 4,1 % x Rp Rp Return on Investment (ROI) Laba setelah pajak ROI 100 % Total modal investasi Rp ,- ROI x 100% Rp ,- 41,66 % 5.4 Pay Out Time (POT) POT 1 x 1 tahun 0,4166 POT.40 tahun

225 5.5 Return on Network (RON) RON Laba setelah pajak 100 % Modalsendiri Rp ,- RON x 100% Rp ,- RON 69,4 % 5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut Cash Flow. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11. diperoleh nilai IRR 58,74 %

226 Thn. Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) Laba Sebelum Pajak (Rp) Pajak (Rp) Laba Sesudah Pajak (Rp) Penyusutan (Rp) Net Cash Flow (Rp) P/F pada i 5% PV pada i 5% P/F pada i 5% PV pada i 5% , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

227 Harga (Rp x10^9) biaya tetap biaya variabel biaya produksi total penjualan Kapasitas Produksi (%) Gambar LE. Kurva Break Even Point Pabrik Compressed Natural Gas (CNG)