Pra Rencana Pabrik Methanol Dari Sampah Kapasitas 15.000 Tontahun
-
Upload
cristiano-hamdiansyah-sempadian -
Category
Documents
-
view
889 -
download
9
Transcript of Pra Rencana Pabrik Methanol Dari Sampah Kapasitas 15.000 Tontahun
PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARI SAMPAH
KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN
SKRIPSI
Disusun Oleh :
M.Sulkan 0205010006
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG
2008
PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARISAMPAH KAPASITAS 15000 TON/ TAHUN
Skripsi
Skripsi penelitian ini disusun sebagai salah satu untuk mendapatkan gelar Sarjana TeknikUniversitas Tribhuwana Tunggadewi
Oleh : M.Sulkan
02.05.01.0006
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG
2008
LEMBAR PERSETUJUAN
PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARISAMPAH KAPASITAS 15000 TON/ TAHUN
skripsi
Oleh:
M.Sulkan Nim.0205010006
Menyetujui Menyetujui Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Bambang Ismuyanto, MS Susy Yuniningsih, ST.MT. Tanggal : .......................... Tanggal : ..........................
Mengetahui Dekan Fakulats Teknik Ketua Program Studi Nawir Rasidi, ST.MT SP.Abrina Anggraini, ST.MTTanggal : .......................... Tanggal : ..........................
BERITA ACARA UJIAN SKRIPSI
FAKULTAS TEKNIK
Nama : M.Sulkan
NIM : 0205010006
Jurusan/Prog.Studi : TEKNIK /TEKNIK KIMIA S-1
Judul Skripsi : PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARI
SAMPAH
Dipertahankan dihadapan tim penguji skripsi jenjang Strata Satu (S-1) pada
Hari : JUM’AT
Tanggal : 14 MARET 2008
Nilai : A
Dosen Pembimnbing I Dosen Pembimbing II
Ir. Bambang Ismuyanto, MS Susy Yuniningsih, ST.,MT NIP.131616317 NIP.Y.101.8500.092
Anggota Penguji
Penguji Pertama Penguji Kedua
Ir. Bambang Ismuyanto, ST Zuhdi Maksum, ST NIP.131616317 NIP.Y.103.9000.210
KATA PENGANTAR
Segala puji kepada Allah yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya.
Karena hanya dengan petunjuk dan bimbingan-Nya, kami dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi dengan judul “ Pra Rencana Pabrik methanol dari Sampah “
Penyusunan skripsi ini adalah salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
Sarjana Teknik. Berbagai pihak telah membantu, atas bantuan dan bimbingan
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Abrina anggraini,ST.,MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas
Tribhuwana Tunggadewi Malang. Saya mengucapkan banyak trimakasih atas
kemudahan yang di berikan dalam menyelesaikan Tugas Perancangan Pabrik
Kimia ini.
2. Bpk. Ir. Bambang Ismuyanto, MS selaku dosen pembimbing I. Saya ucapkan
terima kasih banyak atas bimbingannya dan arahan dalam menyusun Tugas
Perancangan Pabrik Kimia.
3. Ibu Susy Yuniningsih, ST.,MT selaku dosen pembimbing II. Saya ucapkan
terima kasih banyak atas bimbingannya dan arahan dalam menyusun Tugas
Perancangan Pabrik Kimia.
4. Bpk. Zuhdi Maksum,ST.selaku Dosen Penguji. Saya ucapkan terima kasih
banyak atas masukannya, arahan dan tambahan ilmu pengetahuan yang di
berikan dalam menyusun Tugas Perancangan Pabrik Kimia.
5. Bpk. Nawir Rasidi, ST.,MT.selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Tribhuwana Tunggadewi Malang. Kami ucapkan terima kasih banyak atas
saran, tambahan pengetahuan serta kemudahan dalam menyusun Tugas
Perancangan Pabrik Kimia ini.
6. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Kimia Universitas Tribhuwana
Tunggadewi Malang.
7. Bpk. Prof. DR. Ir Wani Hadi Utomo, selaku Rektor Universitas Tribhuwana
Tunggadewi Malang.
8. Teman – teman angkatan 2002, terima kasih atas do’a dan dukungannya.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi ini yang tidak
dapat kami sebutkan satu persatu.
Skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh sebab itu saran dan kritik sangat
kami harapkan. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi kita semua, amien.
Malang,14 Maret 2008
Penulis
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : M.Sulkan
NIM : 0205010006
Jurusan/Prog.Studi : TEKNIK /TEKNIK KIMIA S-1
Skripsi yang berjudul :PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARI
SAMPAH.
Merupakan karya tulis yang saya buat sendiri dan menurut perhitungan
sendiri, Skripsi Perancangan Pabrik Kimia ini tidak mengandung bagian atau
karya tulis yang pernah di tulis oleh orang lain, kecuali literature yang dimuat
didalam naskah Skripsi Perancangan Pabrik Kimia ini.
Apabila ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar, maka saya
sanggup dan bersedia menerima sangsi akademik apapun dari Universitas
Tribhuwana Tunggadewi Malang.
Malang, 14 Maret 2008
M.Sulkan.
ABSTRAKSI
Metanol ( metil alkohol ), CH3OH adalah suatu liquida yang berwarna
netral dan berbau seperti pada alcohol umumnya. Metanol merupakan suatu
liquida yang beracun, apabila diminum disamping akan menyebabkan kebutaan
dan kematian. Metanol juga dinamakan alkohol kayu, karena didapat kondensat
asam pyroligneous. Dengan menggunakan pemurnian distilasi yang bertingkat
alkohol kayu mempunyai bau yang khas dan tajam, kebanyakan meracuni aceton,
asam asetat dan alkyl alkohol.
Pembuatan metanol dilakukan dengan proses konversi síntesis gas. Mula – mula
diadakan pemisahan sampah untuk memisahkan sampah dari bahan – bahan
seperti logam, gelas, keramik, mika, seng dan sebagainya. Kemudian dilakukan
proses pengeringan dari sampah dimaksudkan untuk menghilangkan kadar air
pada sampah sehingga memudahkan terjadinya pembakaran sampah pada proses
selanjutnya. Pada alat dilengkapi dengan Belt Conveyer untuk menggangkut
sampah, dimana prosesnya berjalan secara kotinyu dan pengeringananya berjalan
secara adiabatik. Pengeringannya menggunakan udara panas dengan suhu masuk
121 oC dan suhu operasi 65,56 oC . Keluar dari dryer suhu sampah 150 oC.
Selanjutnya proses pembakaran dalam gasifier yang dimaksudkan untuk
mendapatkan gas – gas karbon monoksida dan hydrogen. Suhu sampah masuk
gasifier 150 oC, sedangkan suhu operasi pada suhu gasifier 593 oC. Pembakaran
dilakukan tidak sempurna dengan menggunakan oksigen. Prosesnya berlangsung
secara batch. Bermacam – macam gas yang dihasilkan, dilewatkan pada pipa
bagian atas sedangkan abu dari pembakaran dikeluarkan pada bagian bawah. Suhu
gas yang keluar dari gasifier adalah 593 oC kemudian dialirkan ke water heat
boiler untuk mendinginkan gas – gas dari pipa gasifier. Pendinginan dilakukan
dengan menggunakan air umpan boiler pada suhu 593 oC . Setelah dilakukan
pendinginan gas masuk ke shift converter untuk meningkatkan jumlah gas
hydrogen dan menurunkan jumlah gas karbon monoksida agar didapatkan
konversi yang lebih tinggi. Untuk menurunkan jumlah gas CO digunakan steam
sehingga gas CO akan bereaksi dengan steam membentuk gas CO2 dan H2. gas
keluar reaktor shift converter 365oC type dari reaktor adalah Fixed Bed Reaktor.
Karena disini suhu gas yang keluar dari shift converter terlalu tinggi, maka untuk
ini diadakan cooler II. Keluar dari cooler II maka didapat suhu gas keluar 60 oC.
Pendinginan digunakan air dari refrigerant dengan suhu air masuk 30 oC sedang
suhu air keluar 35 oC. Kemudian proses penyerapan dimaksudkan untuk
menyerap gas karbondioksid dan juga gas – gas selain karbon monoksid dan
hydrogen yang mungkin ada. Penyerapan dilakukan dengan menggunakan larutan
MEA 30 % berat yang disediakan pada tangki reservoir MEA. Suhu gas masuk
kolom absorber 140 oC, pemasukannya pada bagian bawah kolom sedangkan
pemasukan larutan MEA pada bagian puncak kolom. Gas yang tidak terserap akan
keluar pada bagian atas kolom yang terdiri dari karbon monoksid, hydrogen dan
gas lain (sedikit gas CO2) sedangkan gas CO2 yang terserap akan teriakat dengan
laruatan MEA akan turun kebawah, karena merupakan phase berat dengan suhu
60 oC. Agar larutan MEA yang digunakan dapat dipakai kembali, maka perlu
dilengkapi kolom stripper dengan cara dilakukan recycle dari larutan MEA yang
terpakai untuk mengikat CO2, untuk ini di perlukan steam suhu masuk 121 oC.
begitu seterusnya sampai larutan MEA sudah tidak mampu untuk mengikat gas C.
Kemudian proses Konversi dalam Kolom Reaktor Metanol, proses ini
dimaksudkan untuk mengkonversikan gas – gas karbon monoksid dan hydrogen.
Gas – gas karbon monoksid dan hydrogen yang dihasilkan dari puncak kolom
absorber dialirkan menuju ke kolom reaktor untuk dikonversikan. Suhu operasi
direaktor adalah 148 oC dengan tekanan 15 psi (1,0204 atm) setelah dikonversikan
gas yang dihasilkan dari reaktor ke kondensator untuk diadakan perubahan fase.
Kemudian masuk ke Flash Drum pada suhu 80 oC, untuk dipisahkan gas dengan
liquidnya. Gasnya akan keluar pada bagian puncak kolom dengan suhu 135 oC,
sedangkan liquidnya akan turun ke bawah dengan suhu 60 oC. Yang mana gasnya
akan keluar pada bagian atas, sedangkan fase beratnya merupakan liquid methanol
akan turun ke bawah. Selanjutnya masuk ke kolom distilasi. Proses ini
dimaksudkan untuk menurunkan methanol dari heavy alcohol dan air. Pemisahan
dilakukan berdasarkan pada titik didih, pada proses ini methanol yang lebih
volatile dengan titik didih 64,75 oC, kemudian heavy alcohol setelah itu air. Gas
yang keluar pada bagian atas kolom masuk ke kondensor untuk diadakan
perubahan fase menjadi liquid methanol. Sedangkan residunya akan keluar pada
bawah kolom. Metanol yang telah dikondensasikan masuk ke accumulator dengan
konversi 12,5 ( tanpa recycle ).
Pabrik methanol ini direncanakan akan didirikan di Sukolilo Surabaya
Jawa Timur pada tahun 2008 dengan kapasitas 15.000 ton/tahun dengan waktu
operasi 24 jam/hari selama 330 hari/tahun. Utilitas yang digunakan meliputi air,
steam, listrik, bahan bakar, refrigerant.Bentuk perusahaan adalah Perseroan
Terbatas (PT), dengan struktur organisasi garis dan staf. Dari perhitungan analisa
ekonomi diperoleh TCI = Rp 113.217.873.900 ; ROIAT = Rp 31,26% ; POT =
2,25 tahun ; BEP = 49,13% ; dan IRR = 33,39%. Berdasarkan hasil analisa
ekonomi tersebut maka dapat disimpulkan bahwa pabrik methanol layak
didirikan.
DAFTAR ISI
Kata Pengantar …………………………………………………………..…........i
Daftar Isi………………………………………………………………………....iii
Lembar Persetujuan………………………………………………...….……......v
Daftar Gambar……………………………………………………..…………….x
Daftar Tabel……………………………………………….……….…………….ix
BAB I PENDAHULUAN....................................................................................I-1
BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES....................................................II-1
BAB III NERACA MASSA………………………………………..………...III-1
BAB IV NERACA PANAS……………………………………...…………...IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN………………………..………………V-1
BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA…………………..……………VI-1
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA................VII-1
BAB VIII UTILITAS…................................................................................VIII-1
BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK........................................IX-1
BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN………………………..……………X-1
BAB XI ANALISA EKONOMI......................................................................XI-1
BAB XII KESIMPULAN...............................................................................XII-1
DAFTAR PUSTAKA
APPENDIKS
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Blok Diagram Proses Konversi Sintesis Gas.............................II-2
Gambar 9.1. Peta Lokasi Pabrik Methanol………………………...…..…IX-16
Gambar 9.2. Tata Letal Pabrik Methanol…………………..…………….IX-12
Gambar 9.3. Tata Letal Peralatan Proses Pabrik Methanol…………….IX-14
Gambar 10.1. Struktur Organisasi Pabrik Methanol……………..…........X-16
Gambar 11.1. Break Even Point (BEP) Pabrik Methanol………………....XI-9
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Perkembangan Import Methanol di Indonesia………..…………I-3
Tabel 7.1. Instrumentasi Pabrik Methanol………………………………..VII-3
Tabel 7.2. Alat – alat Keselamatan Kerja………………………………...VII-11
Tabel 10.1. Jadwal Kerja Karyawan Pabrik……………….………………X-10
Tabel 10.2. Daftar Jumlah Karyawan............................................................X-14
Tabel 11.6.1. Cash Flow untuk NPV selama 10 tahun................................XI-11
Tabel 11.6.2. Cash Flow untuk IRR..............................................................XI-12
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Tinjauan umum
Sampah adalah semua material yang di buang dari kegiatan rumah tangga,
perdagangan, industri, dan kegiatan pertanian. Sampah yang berasal dari kegiatan
rumah tangga dan perdagangan di kenal dengan limbah municipital yang tidak
berbahaya. Di negara-negara berkembang komposisi sampah terbanyak adalah
sampah organik, sebesar 60-70%, dan sampah anorganik sebesar kurang lebih
30%. Dampak negatif yang di timbulkan dari sampah yang tidak dikelola dengan
baik adalah sebagai berikut:
a. Gangguan kesehatan:
- Timbulan sampah dapat menjadi tempat pembiakan lalat yang dapat
mendorong penularan infeksi
- Timbulan sampah dapat menimbulkan penyakit yang terkait dengan tikus
b. Menurunnya kualitas lingkungan
c. Menurunnya estitika lingkungan
- Timbulan sampah yang bau kotor dan berserakan akan menjadikan
lingkungan tidak indah untuk di pandang mata.
d. Terhambatnya pembangunan negara.
Pengelolaan sampah berlangsung dengan baik dan mencapai tujuan yang
diinginkan, maka setiap kegiatan pengelolaan sampah harus mengikuti filosofi
penglolaan sampah yaitu bahwa sampah semakin sedikit dan semakin dekat
sampah di kelola dari sumbernya, maka pengelolaannya akan menjadi lebih
mudah dan baik, serta lingkungan yang terkena dampak juga semakin sedikit.
Pengelolaan sampah yang dilakukan memberikan banyak manfaat
diantaranya adalah:
a. Menjaga keindahan, kebersihan lingkungan
b. Tidak memerlukan tempat pembuangan yang luas
c. Mengurangi biaya angkut sampah ke tempat pembuangan sampah.
d. Mengurangi beban Pemda dalam mengelola sampah.
Sampah apabila di biarkan tidak di kelola dapat menjadi ancaman yang
serius bagi kelangsungan lingkungan tersebut. Sebaliknya apabila di kelola
dengan baik, sampah memiliki potensial, seperti penyediaan lapangan pekerjaan
dan masih banyak lagi.
Untuk itulah kami berusaha semaksimal mungkin untuk dapat
memanfaatkan sampah dalam industri kimia. Kami membuat prarencana pabrik
berjudul “ pembuatan methanol dari sampah”.
Garis besar pembuatan methanol dari sampah adalah sebagai berikut:
Mula-mula diadakan pemisahan sampah untuk memisahkan sampah dari bahan-
bahan seperti logam, gelas, keramik, mika, seng, dan sebagainya. Kemudian
digiling atau di rajang , dan setelah itu di masukkan kedalam alat pembakaran
yang di sebut “gasifer”. Ke dalam alat ini selama pembakaran berlangsung,
dimasukkan pula oksigen dalam jumlah tertentu.Oksigen yang di masukkan dalam
alat pembakaran ini akan dapat mengatur proses pembakaran gas-gas kemudian di
alat pembakaran ini akan dapat mengatur proses pembakaran. Gas yang terjadi
dialirkan kedalam Water heat boiler yang selanjutnya dialirkan kedalam alat
Shiftkonverter. Setelah itu kedua gas ( carbon monoxide dan hydrogen )
dikonversikan menjadi methanol dalam alat converter, dan dilakukan proses
selanjutnya. Menurut penelitian hasil yang diperoleh dari 3,5 – 4,5 ton sampah
adalah rata – rata 1 ton methanol( Austin, 1984 ).
Pendirian pabrik methanol ini diharapkan dapat berguna untuk kelancaran
perkembangan industri di Indonesia, terutama industri – industri yang
menggunakan methanol sebagai bahan baku maupun bahan penunjang. Selain itu
pendirian pabrik methanol untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan export.
Methanol banyak digunakan dalam industri – industri : folmadehide, cat,
tinta, lem, bahan kimia buatan ( misal : metal amine, metal klorida, metal
methacrylate ) dan banyak digunakan sebagai pelarut, bahan bakar dan industri –
industri lainnya.
Table Import by commodity and country of origin
Tahun 1999-2003
Tahun New weight Cif Value ( US$ )
1999
2000
2001
2002
2003
97.983.858
118.841.584
115.152.273
91.299.442
59.526.072
12.320.053*
20.011.350*
21.469.063*
14.703.941*
15.350.683*
BPS ( Biro Pusat Statistik 2003 )
1.2. Macam – macam sampah
1.2.1. Penggolongan sampah
Dari penggolongan ini dapat didasarkan atas beberapa yaitu : komposisi,
bentuk, lokasi, proses terjadinya, sifat dan jenisnya.
a. Penggolongan sampah berdasarkan asalnya
Sampah dapat dijumpai di segala tempat dan hampir di semua kegiatan.
Berdasarkan asalnya, maka sampah dapat digolongkan sebagai berikut :
a) Sampah dari kegiatan industri pabrik
b) Sampah dari kegiatan pertanian
c) Sampah dari kegiatan rumah tangga, termasuk sampah dari asrama,
rumah sakit, hotel.
d) Sampah dari kegiatan perdagangan, misalnya sampah dari pasar
e) Sampah dari kegiatan pembangunan
f) Sampah dari jalan raya.
b. Penggolongan sampah berdasarkan komposisinya
Pada suatu kegiatan mungkin akan menghasilkan jenis sampah yang sama,
sehingga komponen penyusunnya juga sama, misalnya : sampah logam, kertas
ataupun daun – daunan. Setidak – tidaknya apabila tercampur dengan bahan –
bahan lainnya maka sebagian besar komponennya akan seragam. Karena itu
berdasarkan komposisinya, sampah dibedakan menjadi dua macam :
a) Sampah seragam
Sampah dari kegiatan industri pada umumnya termasuk dalam golongan
ini. Sampah dari kantor sering hanya terdiri dari kertas, karton, kertas
karbon, dan masih dapat digolongkan dalam golongan sampah seragam.
b) Sampah yang tidak seragam atau campuran
Misalnya sampah yang berasal dari pasar, ataupun berasal dari tempat
umum
c. Penggolongan sampah berdasarkan bentuknya
Sampah dari rumah makan pada umumnya merupakan sisa – sisa makanan
yang bentuknya berupa cairan ataupun yang berupa seperti bubur. Sedang
beberapa pabrik menghasilkan sampah berupa gas, uap air, debu ataupun
sampah yang berbentuk padatan. Dengan demikian berdasarkan bentuknya
terdapat tiga macam sampah :
a) Sampah berbentuk padatan ( solid ), misalnya : daun, kertas, kaleng,
karton.
b) Sampah berbentuk cairan ( termasuk bubur ), misalnya : bekas air pencuci,
bahan cairan yang tumpah, limbah industri banyak juga yang berbentuk
cairan atau bubur, misalnya blotong ( tebu ) yaitu sampah yang berasal
dari pabrik tebu.
c) Sampah yang berbentuk gas, misalnya : karbon dioksida, ammonia dan gas
– gas lain.
d. Penggolongan sampah berdasarkan lokasinya
Baik di kota maupun diluar kota, banyak dijumpai sampah yang
bertumpuk – tumpuk. Berdasarkan atas lokasinya sampah dapat dibedakan :
a) Sampah kota atau urban, yaitu sampah yang terkumpul dikota besar
b) Sampah daerah, yaitu sampah yang terkumpul di daerah luar kota,
misalnya di desa d idaerah pemukiman pantai.
e. Penggolongan sampah berdasarkan proses terjadinya
Berdasarkan atas proses terjadinya, dibedakan antara lain :
a) Sampah alami, yaitu sampah yang terjadi karena proses alami, misalnya
rontoknya daun – daun di sekitar rumah.
b) Sampah non alami, yaitu sampah yang terjadi karena perbuatan manusia.
f. Penggolongan sampah berdasarkan sifatnya.
Terdapat dua macam sampah yang sifatnya berbeda yaitu :
a) Sampah organik yang terdiri dari daun – daunan, kayu, kertas, karton, sisa
– sisa makanan, buah dan sayur.
Sampah organik adalah sampah yang mengandung unsur – unsur senyawa
organik, dan oleh karenanya tersusun oleh unsur – unsur karbon, nitrogen
dan oksigen.
b) Sampah anorganik yang terdiri dari atas kaleng plastik, besi, dan logam –
logam lainnya, gelas, mika atau bahan – bahan yang tidak tersusun oleh
senyawa – senyawa organik.
g. Penggolongan sampah berdasarkan jenisnya :
Berdasarkan atas jenisnya, sampah dapat digolongkan menjadi sembilan
golongan yaitu :
a). Sampah makanan ( sisa makanan termasuk ternak )
b). Sampah kebun ( pekarangan )
c). Sampah plastik, karet dan kulit.
d). Sampah kain
e). Sampah logam
f). Sampah gelas dan keramik
g). Sampah berupa abu dan debu.
1.3. Karakteristik Sampah
Karakteristik sampah adalah sifat – sifat sampah yang meliputi sifat –
sifat fisis, kimiawi, dan biologinya.
Kalau ditinjau secara fisis, adalah sukar untuk merinci sifat – sifat sampah,
terutama sampah yang berbentuk padatan. Ini disebabkan sampah padatan salalu
tidak homogen, lain dengan yang berbentuk cairan, lebih mudah diadakan
identifikasi sifat – sifat fisisnya. Demikian pula apabila diadakan peninjauan
secara biolagis, sedemikian jauh masih sedikit atau boleh dikatakan belum ada
publikasi tentang sifat – sifat biologis sampah, baik yang padatan maupun cairan.
Sedangkan hasil penelitian yang mengungkapkan sifat – sifat kimia sampah juga
jarang dijumpai.
Sampah padatan mempunyai beberapa sifat dan sifat – sifat tersebut
sangat bervariasi, tergantung komponen – komponennya. Kekhasan sampah dari
berbagai tempat atau daerah serta jenisnya berlainan sehingga memungkinkan
sifat – sifat yang berbeda. Sampah kota untuk di kota negara Indonesia ( Negara
sedang berkembang ) agak berbeda susunannya dengan sampah di kota negara
maju.
1.4. Sejarah Metanol
Metanol ( metil alkohol ), CH3OH adalah suatu liquida yang berwarna
netral dan berbau seperti pada alcohol umumnya. Metanol merupakan suatu
liquida yang beracun, apabila diminum disamping akan menyebabkan kebutaan
dan kematian. Metanol juga dinamakan alkohol kayu, karena didapat kondensat
asam pyroligneous. Dengan menggunakan pemurnian distilasi yang bertingkat
alkohol kayu mempunyai bau yang khas dan tajam, kebanyakan meracuni aceton,
asam asetat dan alkyl alkohol.
Pada tahun 1661, Robert Boyle menemukan metanol dalam bentuk
bahan yang netral, tetapi persamaannya tidak ditetapkan sampai tahun 1834.
Berthelot membuat metanol pada tahun 1857 dengan jalan saponifikasi dari metil
chlorida. Selama hampir satu abad methanol yang dihasilkan Berthelot selalu
terbuat hanya dari asam pyroligneus dengan jalan distilasi kayu. Kira – kira tahun
1923 metanol yang pertama dibuat dari hydrogen dan karbonmonoksida. Proses
ini lambat laun dikembangkan dari metode distilasi kayu. Sampai sekarang jumlah
alkohol kayu yang diproduksi kurang lebih dari 0,003% total methanol yang
diproduksi. Sejarah methanol sintesis yang terbuat dari monoksida dan hydrogen
mendapat suatu tentangan yang ditandai dengan gugatan – gugatan yang pro dan
kontra yang tidak dapat kesepakatan. Peristiwa ini didasarkan keterangan –
keterangan yang tidak resmi, yang dinyatakan dalam literatur.
Mengikuti keberhasilan pressure syntesis dari ammonia, penyediaan
reaksinya di bawah tekanan antara karbonmonoksida dan hydrogen yang diambil
di laboratorium ammonia Badsche Anilinund Soda Fabrik ( BASF ). Dalam tahun
1913, perusahaan swasta yang didirikan di Jerman, yang memperlakukan karbon
monoksida dengan hydrogen, atau komponen yang banyak mengandung
hydrogen, seperti metana, digunakan katalis, chromium, cobalt, manganese,
molybdenum, osmium, pallalium, titanium, zinc atau oxide – oxide atau
kompenen – komponen yang lainnya. Komponen yang dihasilkan antara lain
liquid hidrokarbon, alkohol jenuh atau tidak jenuh, aldehid, aseton, asam – asam
dan lain – lainnya tergantung pada katalis dan kondisi operasinya. Hal ini
dilakukan di Jerman, Inggris dan Amerika Serikat selama periode 1914 – 1916,
penunjukan yang dilakukan adalah karbon monoksida lebih banyak dari hydrogen,
tekanan dibatasi pada range 300 – 420 0C. Pada perang dunia I dilakukan
beberapa penyelidikan.
Pada tahun 1921, George Patart, di Perancis menyatakan penutupan
pabrik oksigen, khususnya methanol, dengan reaksi karbon monoksida dan
hydrogen dengan perbandingan 2 : 1 pada suhu 300 – 600 0C dan tekanannya
antara 150 – 200 atm, yang menggunakan katalis logam oksida – oksida lainnya
dan garam – garam lain yang dikenal berhubungan dengan reaksi hidrogenasi.
Dengan suatu pernyataan yang dinyatakan di Jerman dan Perancis pada
tahun 1923 katalis BASH yang tertutup, dengan bahan – bahan konstruksi dan
reaksi di bawah tekanan karbon monoksida dan hydrogen, yang kemudian
dinyatakan dengan kelebihan oksigen, dengan maksud dari hasil komponen
oksigen, yang menyangkut methanol dan juga untuk pabrik pemurnian methanol.
Kenyataan ini semua dianggap benar selama tahun 1924. Menurut hasil Van’t
Hoff dan Le Chatelier reaksi pembentukan methanol adalah :
CO + 2H2 CH3OH ( 3 volume ) ( 1 volume )
Sintesis methanol pertama yang diperdagangkan di produksi di Leuna,
dengan reaksi water gas pada 400 0C dan tekanan 200 atm. Katalis yang
digunakan oleh Badische tidak dinyatakan, tetapi katalis yang dipakai dari oxida –
oxida zinc dan chromium. Import pertama dari bahan yang rendah yang
disebabkan suatu kerusakan. Selanjutnya ada kabar dari sintesa menjadi suatu
kenyataan, pada tahun 1926 ketika E.I DUPONT DE NEMOURS & CO, Inc dan
COMMERCIAL SOLVENT CORPORATION meresmikan penyelidikan kerja.
Proses yang digunakan pabrik tersebut berbeda jauh dengan yang lain dan juga
pengembangannya dari BASH. Dalam proses yang modern dengan tekanan
medium, methanol dihasilkan dari reaksi katalitik karbon monoksida dengan
hydrogen. Reaksi ini berjalan efektif pada tekanan 100 – 600 atm dan temperature
250 – 400 0C. secara umum proses ini memanpatkan atau mengumpulkan gas –
gas yang diperlukan yaitu dengan perbandingan 2 bagian hydrogen dan 1 bagian
karbon monoksida, campuran tersebut dimurnikan denangan menghilangkan gas –
gas yang tidak dikehendaki misalnya : sulfur. Campuran karbon monoksida dan
hydrogen tersebut dikompresikan dengan tekanan yang diijinkan, gas tersebut
terus dikompresikan melewati sebuah katalis dengan sirkulasi dan kondensasi
methanol produk yang telah terbentuk diambil dan dimurnikan.
(Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design)
1.5. Bahan Baku dan Produk
1.5.1. Spesifikasi Bahan Baku
Bahan baku untuk pembuatan methanol adalah :
- Sampah
Sampah diperoleh dari sampah kota.
Komposisi umumnya sampah kota :
- Serat kasar : 41 – 61%
- Lemak : 3 – 9%
- Abu : 4 – 20%
- Air : 30 – 60%
- Amoniak : 0,5 – 1,4 mgr/gr
- Senyawa nitrogen organik : 4,8 – 14 mgr/gr
- Total nitrogen : 7 – 17 mgr/gr
- Protein : 3,1 – 9,3%
- pH : 5 – 8
BPS ( Biro Pusat Statistik 2003 )
Kandungan energi ( btu ) berbagai jenis sampah :
Jenis Sampah Kandungan Energi ( btu )
1. Kertas, kartun
2. Kayu, tatal
3. Ranting
4. Daun – daunan
5. Rumput – rumputan hijau
6. Sisa sayur dan buah
7. Kain ( tekstil )
8. Karet
9. Kulit
10. Plastik
11. Kertas berlapis lilin
12. Plastik ( Poly ethylene )
13. Plastik ( polyvinil )
14. Sisa minyak
BPS ( Biro Pusat Statistik 2003 )
7600
7825
7140
4900
3820
1820
6440
12420
10000
120000
12000
19840
17500
18000
1.5.2. Spesifikasi Produk
A. Methanol
1. Sifat – sifat fisik :
- Melting Point, oC : - 97,8
- Spesific gravity, sg : 0,7924
- Boiling Point, oC : 64,5
- Refractive Index, ( 20 oC ) : 1,329
- Viscositas, ( 20 oC ), palse : 0,00593
- Vapor Pressure, ( 20 oC ) ml : 92
- Specific heat ( 77 oC ) cal/gr : 0,39
- Latent heat of evaporation, cal/gr : 262,8
- Heat of fution, cal/gr : 32,6
- Heat of combustion, kcal/mol : 170,9
- Critical pressure, atm : 78,7
- Critical temperature, oC : 240
- Avarage coefficient of critical expansion ( dari 0 – 16 oC ) : 0,0012
- Molekul weight : 32,04
- Dielektric constant ( 20 oC ) dyne/cm : 31,2
- Surface tension ( 20 oC ) dyne/cm : 21,83
(Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, 1995)
2. Sifat – sifat kimia :
- Flash point = 60 oF ( open cup )
- Zat cair yang tak berwarna, jernih.
- Berbau seperti alkohol biasa.
- Mudah terbakar tanpa menimbulkan asap.
- Bersifat racun dan keras.
- Teroksidasi menjadi formaldehid, asam format dan CO2.
(Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, 1995)
Kegunaan methanol :
- Banyak digunakan dalam industri – industri : folmadehide, cat, tinta, lem, bahan
kimia buatan ( misal : metal amine, metal klorida, metal methacrylate )
- Sebagai pelarut, bahan bakar dan industri – industri lainnya. (Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design)
B. Ethanol
1. Sifat Fisik:
- Tidak berwarna
- Spesivic gravity : 0,789
- Melting point : -112 ˚C
- Boiling point : 78,4˚C
(Perry, 1999)
2. Sifat Kimia:
- Berat Molekul : 46,07
- Kelarutan : larut dalam air, alkohol, eter
- Rumus Molekul : C2H5OH
(Perry, 1999)
Kegunaan:
- Sebagai pelarut
- Sebagai bahan dasar pembuatan bahan kimia lain.
- Penghidrolisis etena
(Chemical land21.com,25-12-2005)
1.5. Perhitungan Kapasitas Pabrik
Pemilihan pabrik methanol ini sangat didukung oleh beberapa hal :
a. Methanol adalah suatu liquida yang berwarna netral dan berbau seperti
pada alokohol umumnya.
b. Kebutuhan akan methanol tiap tahunnya.
Tahun New weight
1999
2000
2001
2002
2003
97.983.858
118.841.584
115.152.273
91.299.442
59.526.072
BPS ( Biro Pusat Statistik 2003 )
M1 + M2 + M3 = M4 +M5
M3 = M4 +M5 - M1 + M2
Dimana : M1 = Nilai import (ton)
M2 = Produksi dalam negeri (ton)
M3 = Kapasitas pabrik baru (ton)
M4 = Nilai eksport (ton)
M5 = Konsumsi dalam negeri (ton)
Jadi perhitungan kapasitas pabrik methanol pada tahun 2008 menjadi :
• Menentukan Faktor Pertumbuhan
F = P ( 1 + i )n
Dimana : F = jumlah import methanol pada tahun 2003
P = jumlah import methanol pada tahun 1999
i = jumlah kenaikan rata – rata import per tahun dalam %
F = P ( 1 + i )n
59.500 ton = 98.000 ton ( 1 + i )4
0,60714 = ( 1 + i )4
ln 0,60714 = 4 ln ( 1+I )
- 0,49899 = 4 ln ( 1+I )
-0,12475 = ln ( 1+I )
0,88827 = ( 1+I )
i = -0,11728
F = P ( 1 + i )n
Dimana n = selisih tahun ( 2008 – 2003 ) = 5
= 59.500 ton ( 1 - 0.11728)5
= 30.000 ton/tahun
Jadi peluang kapasitas pabrik Methanol yang akan didirikan pada tahun 2008
diperkirakan 15.000 ton/tahun.
BAB II
PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES
2.1. Macam Proses
Dalam industri proses pembuatan methanol sampai sekarang yang
dilakukan hanya ada beberapa cara yaitu :
1. Konversi sintesis gas
2. Reformasi dan Anderfiring
3. Deskripsi
4. Kompresor Gas Sintesa
2.1.1. Konversi sintesis gas
Pada proses ini menggunakan bahan campuran CO dan H2 dengan
perbandingan 1:2. Campuran gas ini dimampatkan di bawah suatu tekanan 3000-
5000 psi pada temperatur 300 oC, pada konvertor terdapat katalisator, suatu
campuran ZnO dan Cr2O3. Reaksi menjadi sangat eksotermik pada temperatur 300
oC. Gas pengeluaran didinginkandan gas yang bersifat sisa didaur ulang. Hasilnya
adalah sekitar 60%.
CO + 2H2 = CH3OH
Methanol dapat juga secara langsung dibuat dari metana dengan suatu campuran
CH4 dan O2. Di bawah 100 atm memaksa suatu katalisator tembaga pada 200 oC
dengan konversi 17 persen.
CH4+ ½ 2O2 = CH3OH
Sampah
Shrider
Rotary dryer
gasifier
Shift konverter Kolom absorber
Kolom stripper Flash drum
Kolom distilasi methanol
Gudang produk
Reaktor methanol konverter
Gambar 2.1.1. Blok diagram pembuatan methanol dengan cara Konversi sintesis
gas ( Industrial Chemistry B.N. Chakrabarty )
2.1.2 Reformasi Dan Underfiring
Pada proses ini sebelum memasuki reformer (pembentukan uap) kukus
proses yang telah memenuhi syarat menjadi umpan reformer di campur
mendapatkan umpan reformer yang lebih homogen. Setelah itu campuran kukus
proses dan gas dialirkan ke pemanas sehingga temperaturnya mencapai 5000C
katalis yang di gunakan dalam proses ini berupa katalis berbasis nikel selanjutnya
sisa pembakaran (flue gas) bertemperatur 9000C di lewatkan menuju system
pemanfaatan panas buangan ( waste heat recovery). Gas reformasi meninggalkan
reformer dengan suhu 8700 C dan tekanan 19,1 bar. Panas dari gas hasil
pembakaran yang keluar dari reformer memiliki temperatur 9000C digunakan
dalam pembangkit kukus bertekanan tinggi dan menengah menjadi 4850C. setelah
itu flue gas didinginkan kembali hingga mencapai suhu 1470C dan di buang ke
udara.
2.1.3 Deskripsi
Proses ini menghilangkan gas-gas methanol mentah dengan suhu 400C dan
tekanan 68,7 bar yang mengalir dari methanol separator akan menuju bejana
ekspansi yang beroprasi pada tekanan 6,5 bar. Dengan adanya penurunan tekanan
ini, gas- gas terlarut akan lepas, setelah itu gas-gas terlarut yang dipisahkan dari
cairan di jaga konstan dengan menggunakan pengotrol ketinggian. Dan gas-gas
inert terlarut dipisahkan dari methanol mentah dan dinaikkan bagian atas kolom
destilasi bersama sejumlah uap methanol. Uap tersebut akan melewqati condenser
dimana sebagian uap methanol yang terbawa mengalami kondensasi dan di
kembalikan di kolom destilasi sebagai refluk. Gas- gas ringan yang tidak
terkondensasi akan di buang. Methanol yang akan tersetabilkan akan memasuki
kolom pemurnian methanol pada kondisi 800C dan 1,5 bar. Pada kolom ini
methanol menjadi prodak atas sedankan air sebagai produk bawah. Air proses
yang dihasilkan sebagai produk bawah kolom distilasi ini akan di bawah menuju
pemanas air proses. Uap yang menuju kolom puncak destilasi akan didinginkan
oleh condenser dimana uap methanol akan dikondensasikan secara total menjadi
cairan bersuhu 690C. methanol terkondensasi ini selanjutnya akan di dinginkan
lagi mencapai suhu 400C dan di tampung pada suatu bejana penampung.
2.1.4 Kompresor Gas Sintesa
Proses ini mengirimkan udara dan di hisap oleh kompresor dan dengan
tekanan hingga 9,5 bar didinginkan dengan sweet cooling water,udara yang
lembam di pisahkan oleh separator, pernurnian udaranya di alirkan di
refrigenerator untuk memisahkan unsur air dan gas lainnya hingga hanya
mengandung gas hydrogen dan karbon monoksida untuk mendapatkan methanol
yang di inginkan.
2.5 Pemilihan Proses Di pilih sistem konversi sintetis gas dengan pertimbangan: uraian Konversi
sintetis gas Reformasi dan anderfiring
Deskripsi Kompresor gas sintesa
Biaya operasi Waktu yang digunakan Metode yang digunakan Produk yang dihasilkan Harga dipasaran Kualitas
Murah Cepat Modern Kemurnian tinggi Murah Bagus
Murah Lama Tradisional Kemurnian rendah Murah Kurang bagus
Murah Lama Tradisional Kemurnian rendah Murah Kurang bagus
Murah Lama Tradisional Kemurnian rendah Murah Kurangbagus
3.2. Uraian Proses
Proses pembuatan methanol dengan bahan baku sampah melalui beberapa
tahapan, yaitu :
1. Proses pemecahan dan penghalusan ( shreeding )(SH-113)
Proses pengerjaannya dilakukan dengan cara pemecahan, penghalusan
sampah dengan menggunakan alat pemukul ( Hammer ) yang berputar
pada porosnya.
2. Proses pengeringan ( drying )(R-114)
Proses pengeringan dari sampah dimaksudkan untuk menghilangkan kadar
air pada sampah sehingga memudahkan terjadinya pembakaran sampah pada
proses selanjutnya. Pada alat dilengkapi dengan Belt Conveyer (BC-115) untuk
menggangkut sampah, dimana prosesnya berjalan secara kotinyu dan
pengeringananya berjalan secara adiabatik. Pengeringannya menggunakan udara
panas dengan suhu masuk 121 oC dan suhu operasi 65,56 oC . Keluar dari dryer
suhu sampah 65,56 oC.
Susunan bahan baku ( sampah ) yang masuk gasifier setelah di adakan
pengeringan :
Karbon = 51,21 % berat
Hidrogen = 6,51 % berat
Oksigen = 27,47 % berat
Nitrogen = 2,39 % berat
Sulfur = 0,125 % berat
Ash dan Inert = 12,25 % berat
3. Proses pembakaran (g-119)
Proses pembakaran dimaksudkan untuk mendapatkan gas – gas karbon
monoksida dan hydrogen. Suhu sampah masuk gasifier 65,56 oC, sedangkan suhu
operasi pada suhu gasifier 593 oC. Pembakaran dilakukan tidak sempurna dengan
menggunakan oksigen. Prosesnya berlangsung secara batch. Bermacam – macam
gas yang dihasilkan, dilewatkan pada pipa bagian atas sedangkan abu dari
pembakaran dikeluarkan pada bagian bawah. Suhu gas yang keluar dari gasifier
adalah 593 oC kemudian dialirkan ke water heat boiler ( R-127 ).
Sampah gas + abu
Solar + udara
4. Water Heat Boiler ( WHB ) ( R-127 )
Proses pendinginan dimaksudkan untuk mendinginkan gas – gas dari pipa
gasifier. Pendinginan dilakukan dengan menggunakan air umpan boiler pada suhu
593 oC . Setelah dilakukan pendinginan gas masuk ke shift converter (SC-129).
5. Proses Peningkatan Gas Hidrogen dan Penurunan Gas Karbon Monoksida
( shift konverter ) (SC-129)
Dimaksudkan untuk meningkatkan jumlah gas hydrogen dan menurunkan
jumlah gas karbon monoksida agar didapatkan konversi yang lebih tinggi. Untuk
menurunkan jumlah gas CO digunakan steam sehingga gas CO akan bereaksi
dengan steam membentuk gas CO2 dan H2. gas keluar reaktor shift converter (SC-
129) 365oC type dari reaktor adalah Fixed Bed Reaktor dan dilengkapi dengan
Coil pemanas. Karena disini suhu gas yang keluar dari shift converter terlalu
tinggi, maka untuk ini diadakan cooler II(E-131). Keluar dari cooler II maka
didapat suhu gas keluar 60 oC. Pendinginan digunakan air dari refrigerant dengan
suhu air masuk 30 oC sedang suhu air keluar 35 oC.
CO + H2O CO2 + H2
steam
6. Proses Penyerapan Dalam Kolom Absorber(A-120).
Proses penyerapan dimaksudkan untuk menyerap gas karbondioksid dan
juga gas – gas selain karbon monoksid dan hydrogen yang mungkin ada.
Penyerapan dilakukan dengan menggunakan larutan MEA 30 % berat yang
disediakan pada tangki reservoir MEA. Suhu gas masuk kolom absorber 140 oC,
pemasukannya pada bagian bawah kolom sedangkan pemasukan larutan MEA
pada bagian puncak kolom. Gas yang tidak terserap akan keluar pada bagian atas
kolom yang terdiri dari karbon monoksid, hydrogen dan gas lain (sedikit gas CO2)
sedangkan gas CO2 yang terserap akan teriakat dengan laruatan MEA akan turun
kebawah, karena merupakan phase berat dengan suhu 60 oC. Agar larutan MEA
yang digunakan dapat dipakai kembali, maka perlu dilengkapi kolom stripper
(ST-134) dengan cara dilakukan recycle dari larutan MEA yang terpakai untuk
mengikat CO2, untuk ini di perlukan steam suhu masuk 121 oC. begitu seterusnya
sampai larutan MEA sudah tidak mampu untuk mengikat gas C.
7. Proses Konversi dalam Kolom Reaktor Metanol (R-130).
Proses ini dimaksudkan untuk mengkonversikan gas – gas karbon
monoksid dan hydrogen. Gas – gas karbon monoksid dan hydrogen yang
dihasilkan dari puncak kolom absorber dialirkan menuju ke kolom reaktor untuk
dikonversikan. Suhu operasi direaktor adalah 148 oC dengan tekanan 15 psi
(1,0204 atm) setelah dikonversikan gas yang dihasilkan dari reaktor ke
kondensator (E-142) untuk diadakan perubahan fase.
Reaksi : CO + 2H2 CH3OH.
ZnO+Cr2O3
8. Proses Pemisahan Gas Liquid dalam Flash Drum (FD-143).
Kemudian masuk ke Flash Drum(FD-143) pada suhu 80 oC, untuk
dipisahkan gas dengan liquidnya. Gasnya akan keluar pada bagian puncak kolom
dengan suhu 135 oC, sedangkan liquidnya akan turun ke bawah dengan suhu 60
oC. Yang mana gasnya akan keluar pada bagian atas, sedangkan fase beratnya
merupakan liquid methanol akan turun ke bawah.
9. Proses Distilasi Dalam Kolom Methanol (D-140).
Proses ini dimaksudkan untuk menurunkan methanol dari heavy alcohol
dan air. Pemisahan dilakukan berdasarkan pada titik didih, pada proses ini
methanol yang lebih volatile dengan titik didih 64,75 oC, kemudian heavy alcohol
setelah itu air. Gas yang keluar pada bagian atas kolom masuk ke kondensor
(E-144) untuk diadakan perubahan fase menjadi liquid methanol. Sedangkan
residunya akan keluar pada bawah kolom. Metanol yang telah dikondensasikan
masuk ke accumulator (F-145) dengan konversi 12,5 ( tanpa recycle ).
- Suhu feed masuk kolom methanol adalah 60 oC dengan tekanan 1 atm.
- Suhu distilat adalah 67,47 oC dengan tekanan 1 atm.
- Suhu residu adalah 76,62 oC dengan tekanan 1 atm.
BAB III
NERACA MASSA
Basis kapasitas : 15.000 ton/tahun
Waktu operasi : 330 hari/tahun
Kapasitas produksi : jam 24
hari 1xhari 330
tahun1xtahun
ton15.000
: 1875 kg/jam
: 45.000 kg/hari
1 hari : 24 jam/hari
Satuan : kg/hari
Basis : 87.779,53 kg/hari
1. MAGNETIC SPARATOR ( M-112 )
Masuk Keluar
Komposisi sampah:
Serat kasar 51 % = 44.767,5603
Lemak organik 6 % = 5.266,7718
Abu 12 % = 10.533,5436
Air 45 % = 39.500,7885
Protein 6,2 % = 5.442,3309 = 105.510,9951
Logam 5 % = 4.388,9765
Serat kasar 51 % = 44.767,5603
Lemak organik 6 % = 5.266,7718
Abu 12 % = 10.533,5436
Air 45 % = 39.500,7885
Protein 6,2 % = 5.442,3309 = 105.510,9951
Logam 5 % = 4.388,9765
Total = 101.122,0186 Total = 101.122,0186
2. ROTARY DRYER ( R-114 )
Masuk Keluar
Sampah = 101.122,0186 Uap air ( 66,67 % )= 58519,65
Air ( 45 % ) = 39.500,7885 Air ( 4 % ) = 5676,3729
Udara = 5.676,3229 Sampah = 87.779,53
146.299,13 Udara = 5.676,3229 146.299,13
3. GASIFIER ( G-119 )
Masuk Keluar
Karbon = 44.951,89 kg/hari
Hydrogen = 5.714,45
Oksigen = 24.113,03
Nitrogen = 2.097,93
Sulfur = 171,17
Ash = 10.752,99 = 87.779,53
CO = 79.914,481 kg
CO2 = 72.208,439 kg
H2 = 3.710,315 kg
CH4 = 5.708,176 kg
C2H6 = 2.140,566 kg
N2 = 1.997,862 kg
H2O = 5.137,359 kg
Total = 100 volume = 172.814,7643 kg
4. SHIFT CONVERTER ( SC-129 )
Gas masuk : Gas keluar
CO = 2.854,0882 kmol/hari
= 101,9317 kg/hari
CO2 = 1.641,1007 kmol/hari
= 37,29774 kg/hari
H2 = 1.855,1573 kmol/hari
= 927,5787 kg/hari
CH4 = 356,7609 kmol/hari
= 22,29756 kg/hari
C2H6 = 71,3522 kmol/hari
= 2,378407 kg/hari
N2 = 71,3522 kmol/hari
= 2,548293 kg/hari
H2O = 285,4088 kmol/hari
= 158,5604 kg/hari
CO = 1.569,7485 kmol/hari
= 56,06245 kg/hari
CO2 = 3.139,4970 kmol/hari
= 71,3522 kg/hari
H2 = 2.925,4403 kmol/hari
= 1462,72 kg/hari
CH4 = 356,7609 kmol/hari
= 22,29756 kg/hari
C2H6 = 71,3522 kmol/hari
= 2,378407 kg/hari
N2 = 71,3522 kmol/hari
= 2,548293 kg/hari
H2O = 1.040,2859 kmol/hari
= 57,79366 kg/hari
Jumlah = 9.174,4371 kmol/hari
= 1675,153 kg/hari
Jumlah = 9.174,4371 kmol/hari
= 1675,153 kg/hari
5. KOLOM ABSORBER ( A-120 )
Neraca masa total
CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg//hari
CO2 = 3.139,4970 kmol/hari = 138.137,860 kg/hari
H2 = 2.925,4404 kmol/hari = 5.850,881 kg/hari
CH4 = 356,7609 kmol/hari = 5.708,174 kg/hari
C2H6 = 71,3522 kmol/hari = 2.140,566 kg/hari
N2 = 71,3522 kmol/hari = 1.997,862 kg/hari
H2O = 1.040,2859 kmol/hari = 18.725,146 kg/hari Total = 216.513,42 kg/hari
Liquid ( absorbent )
MEA = 56.534,722 kmol/hari = 11746.922,3 kg/hari
CO2 = 0,00503 (56.534,722 )
= 284,3694 kmol/hari = 5.118,6486 kg/hari Total = 1.968.554,30 kg/hari
Keluar :
Gas :
CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg/hari
CO2 = 31,3949 kmol/hari = 1.381,376 kg/hari
H2 = 2.925,4408 kmol/hari = 5.850,881 kg/hari
CH4 = 356,7609 kmol/hari = 5.708,174 kg/hari
C2H6 = 71,3522 kmol/hari = 2.140,566 kg/hari
N2 = 71,3522 kmol/hari = 1.997,862 kg/hari
H2O = 1.040,2859 kmol/hari = 18.725,146 kg/hari Total = 79.756,963 kg/hari
Absorbent :
MEA = 56.534,722 kmol/hari = 1.746.922,3 kg/hari
CO2 = 0,060 ( 5.634,722 )
= 3.392,0833 kmol/hari = 165.547,6 kg/hari Total = 1.992.226,8 kg/hari
6. KOLOM STRIPPER ( ST-134 )
Masuk Keluar
- MEA 30 % berat = 56.534,722 kmol/hari
= 1.746.922,3 kg/hari
CO2 = 3.392,0831 kmol/hari
= 149.251,6 kg/hari
- Steam = 9.116,2238 kmo/hari
=164.092,0 kg/hari
-MEA 30 % = 56.534,722 kmol/hari
= 1.746.922,3 kg/hari
- Steam = 9.116,2238 kmol/hari
= 164.092,0 kg/hari
CO2 ( gas ) = 3.108,102 kmol/hari
= 136.758,4 kg/hari
Total = 2.060.265,9 kg/hari Total = 2.047.772,7 kg/hari
7. REAKTOR METHANOL KONVERTER ( R-130 )
Fres gas masuk Keluar
CO = 43.952,964 kg/hari
H2 = 5.850,875 kg/hari
N2 = 1.997,872 kg/hari
CO2 = 1.381,408 kg/hari
CH4 = 5.708,191 kg/hari
C2H6 = 2.140,557 kg/hari
H2O = 18.725,163 kg/hari Total = 79.757,010 kg/hari
Recycle : CO = 24.938,896 kg/hari
H2 = 3.562,694 kg/hari
N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari
CO = 24.938,896 kg/hari
H2 = 3.562,694 kg/hari
N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari CH3OH = 45.002,394 kg/hari
C2H5OH = 269,454 kg/hari
H2O = 421,858 kg/hari Total = 45.693,706kg/hari
CH4 = 5.708,191 kg/hari
C2H6 = 2.140,557 kg/hari
CO2 = 1.381,408 kg/hari
H2O = 18.725,163 kg/hari Total = 27.955,319 kg/hari
Total = 141.527,562 kg/hari Total = 141.527,562 kg/hari
8. FLASH DRUM ( FD-143 )
Masuk Keluar
CH4 = 5.708,191 kg/hari
C2H6 = 2.140,557 kg/hari
CO2 = 1.381,408 kg/hari
H2O = 18.725,163 kg/hari
CH3OH = 45.002,394 kg/hari
C2H5OH = 269,454 kg/hari
Gas : CH4 = 5.708,191 kg/hari
C2H6 = 2.140,557 kg/hari
CO2 = 1.381,408 kg/hari = 9.230,166 kg/hari
Liquid :
H2O = 18.725,163 kg/hari
CH3OH = 45.002,394 kg/hari
C2H5OH = 269,454 kg/hari = 64.805,628 kg/hari
Total = 73227,165 kg/hari Total = 73.227,165 kg/hari
9. KOLOM DISTILASI METHANOL I ( D-140 )
Bahan Masuk Bahan Keluar
komponen %mol berat komponen %mol berat
Feed:
methanol
Etanol
air
0,7066
0,2834
0,0100
45.002,394
269,454
18.725,163
Distilat:
Methanol
Etanol
Bottom:
Etanol
air
0,9988
0,0012
0,00402
0,9959
45.002,394
76,3633
193,0896
18.725,163
total 63.997,011 total 63.997,011
BAB IV
NERACA PANAS
Di pabrik methanol ini, tidak semua peralatan yang mengalami interaksi
panas. Oleh karena itu perhitungan neraca panas (energi) hanya dikerjakan pada
peralatan yang mengalami interaksi panas.
Kapasitas produksi : 15.000 ton/tahun = 1875 kg/jam
Waktu Operasi : 330 hari/ tahun, 24 jam/hari
Suhu referensi : 25oC
Satuan : Kkal/jam
1. GASIFIER ( G-119 )
593 oC
Sampah kering ΔH1
gas
Abu
WHB
T = 150 oC T = 593 oC
ΔH2
ΔH3
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada feed masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada gas keluar
∆H3 = enthalpy yang terkandung pada hasil samping yang berupa abu
Q = panas yang dikeluarkan oleh coil pemanas (steam)
Qloss = panas yang hilang
Komponen Enthalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
∆H3
∆HR
Q
Qloss
Total
54.744.630,8
9.061.952.044
782.120.316,5
845.926.899,3
25.649.395,03
755.684.814,4
90.242.084,9
845.926.899,3
2. COOLER I ( E-124 )
t= 30oC Q loss
∆H1 ∆H2 T = 593oC T = 60oC
Abu Abu
t= 50oC
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada abu masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada abu keluar
Q = panas yang diserap oleh air pendingin
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
Qloss
Q
389.078.563
23.974.911,45
19.453.928,15
345.649.723,4
Total 389.078.563 389.078.563
3. WHB ( Water Heat Boiler ) ( R-127 )
WHB Qs
Steam ΔH4T = 121 oC
∆H1T = 593 oC
Air ΔH3T = 30 oC
T = 365 oC ∆H2
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan keluar
Q = panas yang diserap oleh air pendingin
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
∆H3
∆H4
Qloss
Q
54.744.630,8
227.970,3056
127.756.999,1
778.307.541,5
140.849.020,5
48.040.458,57
Total 182.729.600,02 182.729.600,02
4. SHIFT CONVERTER ( SC-129 )
ΔH1T = 365 oC
ΔHRT = 365 oC
Qloss ΔH2
T = 365 oC
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol keluar
Q = panas yang dikeluarkan oleh coil pemanas (steam)
Qloss = panas yang hilang
Komponen Enthalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
∆HR
Q
Qloss
Total
4.641.848,963
5.974.600,689
10.616.449,65
5.308.224,826
5.974.600,689
279.380,254
10.616.449,65
5. Cooler II ( E-131 )
t= 30oC Q loss
∆H1 ∆H2 T = 365oC T = 60oC
Cair dan gas Gas
t= 35oC
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol keluar
Q = panas yang diserap oleh air pendingin
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
Qloss
Q
4.641.848,963
855.320,5262
23.092,4478
3.554.435,989
Total 4.641.848,963 4.641.848,963
6. PreHeater ( E-139 )
Qloss
∆H1 ∆H1
t = 60oC t = 148 oC
T=134 oC Q T=134oC
Gas setelah absorber
gas
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan keluar
Q = panas yang dilepas oleh steam
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
Qloss
Q
855.320,5262
637.374,6831
1.418.060,449
74.634,7605
Total 1.492.695,209 1.492.695,209
7. HEAT EXCHANGER ( E-133 )
Qloss
∆H1 ∆H1
t = 121 oC t = 121 oC
T=134 oC Q T=134oC
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan keluar
Q = panas yang dilepas oleh steam
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
Qloss
Q
2.790.580.638
450.675.242,1
2.939.664.054
162.062.794
Total 3.241.255.880 3.241.255.880
8. KOLOM STRIPPER ( ST-134 )
CO2 , kondensat T = 121 o C
Gas ΔH3
L1ΔH4T = 64,75 oC
ΔH2 121 oC
T = 64,75 oC
T = 60 oC Lo ΔH1
MEA , CO2
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada CO2 dan MEA masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada CO2 keluar
∆H3 = enthalpy yang terkandung pada gas keluar
∆H4 = enthalpy yang terkandung pada MEAdan CO2keluar
Q = panas yang dilepas oleh steam
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
∆H3
∆H4
Qloss
Q
38.635.485,44
15.341.262,08
98.779.865,88
1.305.205,697
38.527.833,05
112.923.574,7
Total 152.756.613,4 152.756.613,4
9.Cooler III ( E-135 )
t= 30oC Q loss
∆H1 ∆H2 T = 64,75oC T = 60oC
t= 55oC
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol keluar
Q = panas yang diserap oleh air pendingin
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
Qloss
Q
38.635.485,44
34.018.666,43
3.863.548,543
753.270,4666
Total 38.635.485,44 38.635.485,44
10. Converter ( R-130)
1H Δ
2H Δ
Qloss
Qs
T1=148
t2 = 240°C
RH Δ
Keterangan:
ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari kolom absorber
ΔH2 : Panas yang terkandung dalam produk keluar.
ΔHR : Panas reaksi
Qs : Panas steam masuk
Qloss : Panas yang hilang (1% Qs)
Masuk (Kkal/hari) Keluar (Kkal/hari)
ΔH1 70.725.968,29 ΔH2 77.458.840,59
Qs 7.509.163,627 ΔHR 701.199,6886
Qloss 75.091,6363
Total 78.235.131,92 Total 78.235.131,92
11. Kondensor ( E-142 )
t=30oC Qloss
∆H1 ∆H2
T= 240oC T= 150oC
t = 58oC Q
∆H1 = enthalpy yang terkandung pada gas masuk
∆H2 = enthalpy yang terkandung pada gas keluar
Q = panas yang diserap air pendingin
Qloss = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H2
Panas yang diserap pendingin ( Q )
Panas Hilang ( Qloss )
659.782.361
28.308.845,45
598.484.397,5
29.924.219,88
Total 659.782.361 659.782.361
12. Kolom Distilasi I ( D-140 )
V T = 57,47 oC
∆H2
Lo Q1 D
p ∆H3 ∆H4
T= 60 oC ∆H1
F
∆H6 V0 Q3
∆H5 L Q2
T= 76,62oC B
∆H7
Dimana: ∆H1 = enthalpy yang terkandung dalam feed
∆H2 = enthalpy yang terkandung dalam V
∆H3 = enthalpy yang terkandung dalam Lo
∆H4 = enthalpy yang terkandung dalam D
∆H5 = enthalpy yang terkandung dalam L
∆H6 = enthalpy yang terkandung dalam Vo
∆H7 = enthalpy yang terkandung dalam B
Q1 = panas yang diserap air pendingin
Q2 = panas yang dibawa steam
Q3 = panas yang hilang
Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar
∆H1
∆H4
∆H7
Q1
Q2
Q3
1.499.549,669
690.828,9768
770.009,6349
973.171,3223
391810,7426
55.386,9463
jumlah 2.190.378,6460 2.190.378,6460
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. OPEN STORAGE SAMPAH
Fungsi : sebagai tempat penyimpanan dan penyediaan sampah.
- type : open storage
- ukuran : L = 13,3264 m
P = 26,6528 m
T = 8,75 m
- jumlah : 1 buah
2. OPEN HOUSE
Fungsi : lahan terbuka sebagai tempat pemrosesan bahan baku pertama.
- type : open home
- ukuran : I = 17,4555 m
P = 34,9109 m
T = 20,4 m
- jumlah : 1 buah
3.CHAIN CONVEYOR ( J-111 )
- Fungsi : untuk memindahkan bahan baku sampah basah dari tempat penimbunan
ke rotary dryer.
- Power : 6 Hp
- Diambil lebar belt : 4 ft
- Jarak tempuh belt ( L ) : 40 ft ( ditetapkan )
4. MAGNETIK SPARATOR ( M-112 )
Fungsi : untuk memisahkan sampah dari biji besi
- type : magnetic separator
- kapasitas : 4.213,4174 kg/jam
- Bc : 3,2352 ft
- Dc : 12,9408 ft
- De : 6,4704 ft
- Hc : 6,4704 ft
- Lc : 25,8816 ft
- Sc : 1,6176 ft
- Zc : 25,8816 ft
- Jc : 1,6176 ft
5. SHREEDER ( SH-113 )
Fungsi : untuk memecah dan memotong sampah yang akan masuk rotary dryer,
sehingga memudahkan proses pengeringan maupun pembakaran.
Kapasitas : 6,0958 ton/jam
Power : 20,3193 Hp
Jumlah : 6 buah
6. ROTARY DRYER ( R-114 )
- Fungsi : Untuk mengeringkan sampah sebelum masuk ke gasifier
- jumlah : 2 buah
- Kapasitas :146,29913 ton/hari
- Power : 5,5 Hp
- luas rotary = 2.085,5645 Btu/ft2
- Waktu pengeringan : 0,5258 jam
- Panas yang digunakan :9,6518 jam
- Lebar dryer :18,8779 ft
- Panjang dryer : 135 ft
7. BELT CONVEYOR ( BC-115 )
- Fungsi : untuk mengangkut sampah dari rotary dryer ke tangki penampung.
- Jumlah : 1
- Kapasitas : 146.299,13 kg/jam : 146,29913 ton/jam
- Type : Throughed belt on 20o idlers
- Lebar belt : 14 in
- Panjang belt : 20 ft
- Kemiringan : 20o
- Kecepatan : 100 rpm
- Angel of Repose : 0o
- Power : 1 Hp
- Bahan : Rubber canvas
- Jumlah : 1 buah
8. TANGKI PENAMPUNG ( F-116 )
- Fungsi : untuk menampung hasil sampah yang sudah dikeringkan.
- jumlah : 3 buah
- Kapasitas : 197.000 cuft
- Diameter : 43,7345 ft
- Panjang : 131,2037 ft
9. BUCKET ELEVATOR ( J-117 )
- Fungsinya : untuk mengangkut sampah yang sudah kering dan disini dilengkapi
dengan scru konveyer ( untuk mendorong sampah masuk gasifier ).
- jumlah : 1 buah
- Kapasitas : 146,29913 ton/hari
- Ukuran bucket : 8 x 5 ½ x 73/4 in
- Kecepatan bucket : 37,5 ft/min
- Sudut kemiringan : 30 o
- Rpm : 7
- Power : 16 Hp
10. SREW CONVEYOR ( C-118 )
- Fungsi : untuk mendorong sampah masuk ke gasifier.
- jumlah : 1 buah
- Type : Horisontal Screw Conveyor with Bin Gate & Plain Discharge Opening
- Kapasitas : 386.856,032 lb/jam
- Kecepatan : 55 rpm
- Diameter flight : 10 in
- Diameter pipa : 2,5 in
- Diameter shaft : 2 in
- Panjang : 20 ft
- Power : 15 Hp
- Bahan : Carbon Steel
11. GASIFIER ( G-119 )
- Fungsi : untuk membakar sampah sehingga menjadi gas untuk dikonversikan
menjadi methanol.
- kapasitas : 87,77953 ton/hari
- Jumlah : 1 buah
Hopper
- Fungsi : sebagai tempat penampungan sampah sebelum masuk ke zone drying
gasifier.
- Kapasitas : 87,77953 ton/hari
- diameter : 8 ft
- tinggi : 12 ft
Zone drying
- Fungsi : untuk menguapkan sisa-sisa air pada sampah
- kapasitas : 425,7318 ft2
- Diameter atas ( da ) : 8 ft
- Diameter bawah ( db ) : 10 ft
- Tinggi : 9,5 ft
Dimensi zone pembakaran
- Bentuk : kerucut
- Diameter atas : 10,0 ft
- Diameter bawah : 15,2 ft
- Volume : 6.705 cuft
- Tinggi : 50 ft
- Tebal dinding shell : 1 5/8 in.
12. COOLER I ( E-124 )
- Fungsi : untuk mendinginkan sisa sampah/abu yang tidak terbakar dari gasifier
- Jumlah : 1
- Jenis : Horisontal Shell & Tube H.E
- Bagian Shell:
IDs = 12 in
n’ = 1
B = 24
de = 0,95
- Bagian Tube:
do = 3/4in
di = 0,606 in
n = 2
c’ = Pt-do
= 1-3/4 in
= ¼ in
l = 16 ft
susunan pipa = square
a’ = 0,289 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Ntstandart = 116
13. TANGKI PENAMPUNG RESIDU ( F-125 )
- Fungsi : untuk menampung abu yang akan digunakan untuk campuran pupuk.
- Jumlah : 2 buah
- Type : Silinder horisontal
- Kapasitas : 16.392,4240 cuft
- Diameter : 20 ft
- Panjang : 60 ft
14. KOMPRESSOR ( G-126 )
- Fungsi : untuk menghembuskan udara ke dalam heater udara yang akan masuk
ke dalam rotary dryer.
- Jumlah : 1
- bahan : Cast iron
- type : Rotary compressor
- Kapasitas : 16,2285 ft3/jam
- Daya : 37 HP
15. BLOWER ( L-121 )
- Fungsi : untuk menghembuskan udara luar kedalam gasifier.
- jumlah : 1 buah
- Type : Centrifugal Blower
- Kapasitas : 172.814,7643 kg/jam
- Power : 106 Hp
- Bahan konstruksi : Carbon Steel
16. POMPA I ( L-122 )
- Fungsi : memompa bahan bakar menuju ke gasifier.
- Jumlah : 1 buah
- Jenis : Centrifugal pump
- Bahan : cast iron
- Proses : kontinyu
- Di opt pipa : 3 in sch 40
- Daya : 1 HP
17. TANGKI PENAMPUNG BAHAN BAKAR ( F-123 )
- Fungsi : untuk menampung bahan baker solar yang akan digunakan untuk proses
pembakaran didalam gasifier.
- jumlah : 2
- Kapasitas : 8.000 cuft
- Diameter : 15,0326 ft
- Panjang : 45,0977 ft
18. HEATER UDARA ( E-128 )
- Fungsi : memanaskan udara yang keluar dari WHB menuju ke rotary drayr
- type : 1 – 2 shell & tube Heat exchanger
Shell side
- ID : 8 in
- Baffle spancing : 8 in
- Passes : 1
Tube side
- OD : ¾ in 16 BWG
- Picth : 1 in Square
- Passes : 2
- Nt : 26 buah
- L : 8 ft
19. SHIFT CONVERTER ( SC-129 )
- Fungsi : mengurangi jumlah CO dan menambahkan jumlah gas H2 dengan cara
mareaksikan dengan uap air.
- Type : fixed bed reactor
- Dimensi : diameter = 2 ft, tinggi = 6 ft
- Tebal dindind reactor : 5/8 in
- Bahan konstruksi : carbon steel
- Isolasi : fire clay brick
20. COOLER II ( E-131 )
- Fungsi : untuk mendinginkan gas – gas dari shift converter menuju ke kolom
absorber.
- Jumlah : 1
- Jenis : Horisontal Shell & Tube HE
- Bagian Shell:
IDs = 8 in
n’ = 1
B = 24
de = 0,95
- Bagian Tube:
do = 3/4in
di = 0,620 in
n = 2
c’ = Pt-do
= 1-3/4 in
= ¼ in
l = 16 ft
susunan pipa = square
a’ = 0,302 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Ntstandart = 26
21. ABSORBER ( A-120 )
Fungsi : Untuk menyerap gas karbon dengan menggunakan
larutan MEA 30 % berat.
Type : Packing kolom
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 240 Grade C type 347
Tinggi shell : 18 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Diameter : 2 ft
Jumlah tray aktual : 16 buah
Jarak antar tray : 12 in
22. PREHEATER ( E-139 )
- Fungsi : untuk memanaskan gas – gas dari kolom absorber menuju ke methanol
converter.
Type : Horizontal shell & tube HE
Bagian shell :
IDS = 12 in
N = 1
B = 24
De = 0,95
Bagian Tube :
Do = ¾ in
Di = 0,606 in
N = 2
C = ¼ in
L = 16 ft
23. HEAT EXCHANGER ( E-133 )
- Fungsi : untuk memanaskan CO2 dan H2 yang yang mungkin ada menuju ke
kolom stripper.
- Jumlah : 1 buah
- kapasitas : 1.992.226,8 kg/hari
- panas over design = 15 %
- DPHE dengan ukuran : - 2 ½ x ¼ inc. IPS . Sch. 40
- L : 20 ft
- Hair pain : 3 buah
24. STRIPPER ( ST-134 )
- Fungsi : untuk mengurangi kadar CO2 yang dalam larutan MEA yang berasal
dari kolom absorber.
- Jumlah : 1 buah
- type : packed colom
ukuran packing :
type : berl sadlles 1in
bahan : keramik
- ukuran : diameter : 6 ft
tinggi kolom : 27 ft
- bahan : carbon steel
25. COOLER III ( E-135 )
- Fungsi : untuk mendinginkan gas yang keluar dari kolom stripper yang akan
masuk ke tangki penampung.
- Jumlah : 1
- Jenis : Horisontal Shell & Tube HE
- Bagian Shell:
IDs = 12 in
n’ = 1
B = 24
de = 0,95
- Bagian Tube:
do = 3/4in
di = 0,606 in
n = 2
c’ = Pt-do
= 1-3/4 in
= ¼ in
l = 16 ft
susunan pipa = square
a’ = 0,289 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Ntstandart = 116
26. TANGKI PENAMPUNG MEA I ( F-136 )
- Fungsi : menampung hasil recycle larutan MEA yang masih dapat dipakai
kembali.
- Jumlah : 6 buah
- Diameter : 6 ft
- Panjang : 18 ft
- Bahan : carbon steel
27. POMPA II ( L-137 )
- Fungsi : untuk memompa larutan MEA yang keluar dari kolom stripper menuju
ke kolom absorber.
- jumlah : 1 buah
- Jenis : centrifugal pump
- Bahan : cast iron
- Proses : kontinyu.
- Di opt pipa : 3 in sch. 40
- Daya : 2 HP
28. TANGKI PENAMPUNG MEA II ( F-132 )
- Fungsi : menampung larutan MEA yang berasal dari kolom stripper.
- jumlah : 6 buah
- Kapasitas : 4.514.565,72 lb/jam
- Ukuran tangki
Diameter : 5,5 ft
Panjang : 16,5 ft
29. KOMPRESSOR(G-138a)
- Fungsi untuk menaikkan tekanan
- Jumlah : 1
- bahan : Cast iron
- type : Rotary compressor
- Kapasitas : 2,1923 ft3/jam
- Daya : 1 HP
30. EKSPANDER(G-138)
- Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm
menjadi 0,07106 atm
- Type : radial
- Jumlah : 1 buah
- Kapasitas : 5698,2667 Kg/jam
- Bahan Konstruksi : metal
31. EKSPANDER(G-141)
- Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm
menjadi 0,07106 atm
- Type : radial
- Jumlah : 1 buah
- Kapasitas : 5896,9818 Kg/jam
- Bahan Konstruksi : metal
32. REAKTOR METHANOL KONVERTER ( R-130 )
Lihat di Perancangan Alat Utama VI
33. CONDENSOR II ( E-142 )
- Fungsi : untuk mengembunkan gas – gas CH3OH, C2H5OH, H2O, CH4, C2H6,
dan CO2 dari reactor methanol.
- Jumlah : 1 buah
- Condenser : 1-2 Heat Exchanger
- Shell side : Tube side :
- ID : 17 ¼ ¾” OD, 16’ panjang,16 BWG
- Baffle space : 3,45” 1 square pitch
- Passes : 1 Jumlah tube : 150
Passes : 6
34. FLASH DRUM ( FD-143 )
- Fungsi : untuk memisahkan fase gas dan fase liquid.
- Type : vertical drum
- Jumlah : 1 buah
- Bahan Konstruksi : Steel plat SA 240 grade M type 316
- Kapasitas : 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 kg/jam
- di : 12,3653 in
- ts : 3/16 in
- tha = thb : 3/16
- ha = hb : 3/16
- H : 42,1422 in
35. KOLOM DISTILASI METHANOL ( D-140 )
36. REBOILER ( E-147 )
- Fungsi = memanaskan produk bawah dari kolom distilasi
- Type = Shell and tube type 1-2, sehingga FT = 1
- Jumlah : 1 buah
- Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade H
- Dimensi:
IDS : 12 in
do : ¾ in
di : 0,584 in
n’ : 4 in
Nt : 76 buah
37. KONDENSOR ( E-144 )
- Fungsi = mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi I
- Type = Shell and tube
- Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade B
- Dimensi:
IDS : 8 in
do : ¾ in
di : 0,62 in
n’ : 4
Nt : 14 buah
38. ACCUMULATOR ( F-145 )
- Fungsi = menampung sementara distilat dari kolom distilasi I
- Type = silinder horisontal, tutup samping berbentuk standar dished
- Jumlah = 1 buah
Bahan Konstruksi= Carbon steel SA-135 Grade A
Dimensi di = 16,3632 in
do = 16,4882 in
ts = 1/16 in
jumlah = 1 buah
39. POMPA ( L-146 )
- Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator distilat I ke tangki
penampung methanol.
- jumlah : 1 buah
- Jenis : sentrifugal
- Bahan : cast iron
- Proses : kontinyu.
- Di opt pipa : 2 in sch. 40
- Daya : 1 HP
40. TANGKI PENAMPUNG DESTILAT METHANOL ( F-149 )
- Fungsi : untu menampung produk methanol.
- Kapasitas : 99.381,6416 lb/hari
- Diameter : 7,4034 ft
- Panjang : 22,2103 ft
41. TANGKI PENAMPUNG RESIDU ( F-148 )
- Fungsi : untu menampung produk ethanol yang tidak terpakai.
- Kapasitas : 41.707,6049 lb/hari
- Diameter : 5,5428 ft
- Panjang : 16,6287 ft
BAB VI
PERANCANGAN ALAT UTAMA
Nama alat : Converter
Kode : R-130
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi perubahan atau konversi gas –gas
karbon monoksid dan hydrogen.
Jenis : Fixed - Bed Multi Tubular Reaktor
Kondisi operasi:
Tekanan = 1 atm = 14,7 psia
Temperatur = 148 °C = 421,15 oK = 298,4 ºF = 758,4 oR
Rate feed masuk reaktor = 5.896,9818 Kg/jam
=13.000,6185 lb/jam
= 3,6113 lb/detik
Densitas uap campuran = 1,6838 lb/ft3
Komposisi fresh gas masuk reactor :
CO = 43.952,964 kg/hari
H2 = 5.850,875 kg/hari
N2 = 1.997,872 kg/hari
CO2 = 1.381,408 kg/hari
CH4 = 5.708,191 kg/hari
C2H6 = 2.140,557 kg/hari
H2O = 18.725,163 kg/hari
Total = 79.757,010 kg/hari
Recycle : CO = 24.938,896 kg/hari
H2 = 3.562,694 kg/hari
N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari
Total = 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 Kg/jam
Komposisi produk keluar :
CO = 24.938,896 kg/hari
H2 = 3.562,694 kg/hari
N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari CH3OH = 45.002,394 kg/hari
C2H5OH = 269,454 kg/hari
H2O = 421,858 kg/hari Total = 45.693,706kg/hari
CH4 = 5.708,191 kg/hari
C2H6 = 2.140,557 kg/hari
CO2 = 1.381,408 kg/hari
H2O = 18.725,163 kg/hari Total = 27.955,319 kg/hari
Total = 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 kg/jam
1. Menentukan Waktu Reaksi
Waktu tinggal dalam reactor antara 4 – 5 detik. Ditetapkan 4,5 detik.
2. Menentukan Volume Reaktor
P . V = n . R . T
Dimana :
T = 148oC = 758,4 oR
n = 3,2632
campuranρ = 1,6838 ft3/lb.mol.oR
Menghitung Pdesign
144
1)gasx(Hcampuranρ
hidrolitukP−
=
( Hgas = Hpipa = asumsi 10 ft )
Jadi Phidrolitik = 12,33 psia
Poperasi = 1 atm = 14,7 psia
P design ( Pi ) = Phidrilitik + Poperasi
= ( 12,33 + 14,7 ) -14,7
= 12,33 psig
Sehingga :
psia
RRxmollbftpsigxmkgVoo
33,124,758../.73,10/2632,3 33
=
= 154,7534 ft3
3. Menentukan Volume Actual Reaktor
Dari tabel 4.22,hal 217 Ulrich ditetapkan harga fr avoid volume (porositas) ε
adalah sebesar 0,75
Sehingga packing of sphere volume fluid friction = 0,7 x 154,7534 ft3
= 116,0651 ft3
Maka, Volume actual reactor = Volume reactor + Volume fluid friction
= 154,7534 ft3 + 116,0651 ft3
= 270,8185 ft3
4. Menentukan Panjang Pipa dalam Reaktor
L pipa = ( )2Di
4πVactual
Dimana digunakan pipa dengan ketentuan ukuran nominal 2 in sch 40
Dari Appendiks K, Brownell and Young, hal 387 didapatkan:
ID = 5,047 in = 0,4206 ft
OD = 5,563 in = 0,464 ft
A = 20,01 in2 = 0,1309 ft2
a” = 1,734 ft2/ft
L pipa = ( )2
3
0,4206 4π
ft 270,8185 = 1950,1595 ft
5. Menentukan Panjang Potongan Pipa Berisi Katalisator (l)
Densitas campuran ZnO + Cr2O3 = 427,7889 lb/ft3 ( perry table 2-373 )
Maka berat katalis = Volume fluid friction x ρ ( campuran ZnO + Cr2O3 )
= 116,0651ft3 x 427,7889 lb/ft3
= 49.651,36125 lb
Kecepatan masuk katalis = pipa Lkatalisberat =
ft 1950,1595lb 2549.651,361
= 25,4602 lb/ft
Jadi, l pipa = super velocity x waktu reaksi x porositas
= 0,75detik x 4,5 x ft25,4602lb/
lb/jam 513.000,618
= 1.723,3599 ft
6. Menentukan Jumlah Pipa (Nt)
Nt = asumsi l
pipa L
= ft 10
ft 1.950,1595
= 195,0159 setara 200 buah
7. Cek l Pipa dan Waktu Tinggal
Rate = reaksiwaktu actual volume =
detik 4,5ft 270,8185 3
= 60,1819 ft3/detik
Rate 1 pipa = Nt
Rate = 200
/jam60,1819ft3
= 0,3009 ft3/jam
Waktu tinggal (t) = pipa l rate
lA x
= /jamft 0,3009
ft 10 x ft 0,13093
2
= 4,3503 detik ≈ 4,5 detik
Jadi trial terhadap l pipa 10 ft telah memenuhi.
8. Menentukan Dimensi Reaktor
Susunan pipa dalam reaktor berbentuk segitiga (triangular) dengan:
PT = OD + ¼ OD
= 5,563 + ¼ (5,563) = 6,9538 in
luas satu pipa: t = PT x sin 60°
= 6,9538 x sin 60° = 6,0221 in
Luasan triangular pitch
A = ½ x PT x t
= ½ x 6,9538 x 6,0221
= 20,9382 in2 = 0,1454 ft2
Dengan Nt = 200 buah, maka:
Luas pipa = Nt x luas segitiga
= 200 x 0,1454 ft2 = 29,08 ft2
Asumsi luas pipa = 90 % luas total
Luas total =9,0pipa Luas =
0,929,08 = 32,3111 ft2
Menghitung diameter reaktor:
Luas total = 4π x di2
di2 = 4
π totalLuas
di = 4
πft 32,3111 2
di = 6,4157 ft = 76,9879 in
9. Menentukan Tebal Reaktor
Menentukan P design (Pi)
ts = C0,6.Pi)2(f.E
Pi.di+
−
dimana :
ts = tebal dinding silinder ( in )
Pi = tekanan design dari factor ( psig )
F = allowable stess bahan
di = diameter dalam reactor ( in )
ts = 161
12,33) . 0,60,85 . (14.112 2.76,9879 x 12,33
+−
= 0,0396 x 1616
= 16
1,6335 ≈ 3/16 in.
Standardisasi do:
do = di + 2 ts
= 76,9879 + 2 (3/16)
= 77,3629 in
Dari Brownell and Young, tabel 5.7, hal, 91, diperoleh:
Untuk ts = 3/16 in, maka diperoleh
do baru = 120in
r = 114 in
icr = 7 ¼ in
Sehingga:
di baru = do baru – 2 ts
= 120 – 2 (3/16)
= 119,625 in
10. Menentukan Tebal Tutup Reaktor
Direncanakan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standard dished head
th = C Pi) . 0,1 - E . (f d . Pi . 0,885
+
=161
) 12,33 x 0,1 - 0,8 x 14.112 (119,62512,33x x 0,885
+
= 160917,3 setara
163 in
11. Menentukan Kebutuhan Brine
Reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis, sehingga untuk
menjaga suhu dalam reactor, maka panas yang dihasilkan harus diserap
dengan larutan garam ( brine ).
Perhitungan :
Beban panas rector dari neraca panas diperoleh :
Q = 312.881,8178 kkal/jam
= 1.241,519 Btu/jam
A = L . a” . Nt
Dimana :
A = Luas permukaan panas
L = Panjang pipa = 10 ft
A” = Surface per lin ft = 1,074 ft2/ft ( Brownell & Young, table 11 )
Nt = jumlah tube = 200 buah
Maka ,
A = ( 10 ft ) . ( 1,074 ft2/ft ) . ( 200 )
= 2.148
A = LMTDD tU
QΔ.
∆tLMTD = AU
Q
D.
= 2,988.940
519,610.241.1x
= 364,5346
∆tLMTD =
⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
−
−−−
21
2
1
2121
tTtT
ln
)t(T)t(T
=
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−
−−
15,8)(298,4Δtln
15,8)(298,4Δt
1
1
Dengan cara trial terhadap ∆t1 akan didapatkan harga t2 :
Trial t1 = 19,3921
∆tLMTD =
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
−
14403921,19ln
14403921,19
= 364,5346
Maka harga t2 = 298,4 – 19,3921 = 379,0079 oF= 192,7822 oC
Kebutuhan brine adalah :
Diketahui Cp Brine = 0,373 Btu/lboF ( Perry ed 5, hal 9 – 42 )
m = Cp.Δp
Q
= 15,8)(192,79225191.241.610,
−
= 7.015,0578 lb/jam = 3.181,9769 kg/jam
Checking Perancangan Reaktor
Evaluasi Perpindahan Panas ( Rd )
Bagian tube ( gas ) Bagian shell ( Brine )
Diketahui data :
Cp umpan = 1,9669 btu/lb.oF
ρ umpan = 3,6113 lb/ft.jam
K umpan = 0,179 btu/jam.ft.oF
Feed masuk = 13.000,6185 lb/jam.
a. Flow area
At = n144.a' Nt.
= 144.6
400x1,734
= 0,8028 ft2
b. Kecepatan gas ( Gt )
Gt = tA
W
= 0,8028
513.000,618
= 16.194,0938 lb/ft2.jam
Diketahui data :
Cp umpan = 0,373 btu/lb.oF
ρ umpan = 1,7 cp
= 4,1125 lb/ft.jam
K umpan = 0,35 btu/jam.ft.oF
Pt = 6,9538 in
C = Pt – OD = 1,3908 in
Feed masuk = 7.015,0578 lb/jam
a’ Flow area
Trial nilai B hingga ( N + 1 )
= bilangan bulat
B = 1,7972
( N + 1 ) = LxB12
= 2
As = 144.PtIDs.B.C
= 6,9538 x 144
1,3908 x 1,7972 x 113,625
= 0,2836 ft2
b’ keceptana gas ( Gs )
c. Bilangan Reynold ( NRet )
NRet = μ
Di.Gt
= 6,0394
94,09385,047x16.1
= 13.533,0648
d. JH = 50 ( Kern,hal. 834 )
e. hi = JH 31
kCp.μ
Dik
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
= 50 31
0,1796,0394 . 1,9669
5,0470,179
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
= 322,9456
f. hio = xhiDoDi
= x322,94565,4635,047
= 292,9906
Gs = AsW
= 0,2836
7.015,0578
= 24.735,7468
c’ Diameter ekivalen
de = 2,375 π.
2,375/4) π.(pt 4. 2 −
= 5,563 π.
5,563/4) π.(6,9538 4. 2 −
= 5,5099
d’ Bilangan Reynold ( NRes )
NRes = μ
Gs De.
= 4,1125
68)(24.735,74 . 5,5099
= 33.140,7882
e’ JH = 600 ( Kern, hal. 838 )
f’ ho = JH .31
kμ . Cp
Dek
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
= 600. 31
0,354,1125 . 0,373
9,68520,35
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
= 62,3726 btu/ft2 . jamoF.
g. Clean overall coefficient ( Uc )
Uc = 62,3726292,990662,3726 x 292,9906
hohioho . hio
+=
+
= 51,4251
h. Faktor kekotoran ( Rd )
Rd = Ud.UcUdUc −
= 4051,42514051,4251
+−
= 0,0056
Rd perhitungan 0,0061 > 0,004 maka perencangan telah memenuhi
persyaratan .
Cheking Pressure drop
NRet = 7.698,0878
f = 0,0003 ft2/in2 ( Kern, figure 26 )
ρ umpan = 40,9838 ft3/lb
S = 62,5ρ
= 62,5
40,9838
= 0,6557
Gt = 16.194,0938 lb/ft2.jam
∆Pt = .θθ .S ID .5,22.10
n ρ. .Gt f.10
2
= 0,6557 x 1,5647 x 0,17225 x 5,22.10
40,9838 x 816.194,093 x 0,000310
2
= 0,0009
Maxsimum pressure drop yang diijinkan dalam tube reactor adalah 2 psi maka
perencanaan tube telah memenuhi.
12. Menentukan Tinggi Tutup Reaktor
Dari Brownell and Young, tabel 5.4, hal, 87 untuk tha = 3/16 in, diperoleh:
Sf = 2 in
icr = 0,5625 in
Dari Brownell and Young, tabel 5.7, hal, 90 untuk OD = 54 in, diperoleh:
r = 108 icr = 6,875 in
a = ½ IDs = ½ x 113,6250 = 56,8125 in
AB = ½ IDs – icr = 56,8125 – 0,5625 = 56,25 in
BC = r – icr = 108 – 0,5625 = 101,125 in
AC = 22 (AB) - (BC)
= 22 (56,25) - 101,125) ( = 84,0369 in
b = r - 22 ) AB ( - ) BC (
= 108 – 84,0369 = 23,9631 in
OA = th + b + sf
= (3/16) + 23,9631 + 2 = 26,1506 in
Tinggi tutup = ha = hb = OA = 26,1506 in
Tinggi silinder = 10 ft = 120 in
Tinggi reaktor (L) = tinggi silinder + tinggi tutup
= 120 in + 2 (26,1506) in
= 146,1506 in
= 12,1792 ft
Kesimpulan Dimensi Reaktor:
Silinder:
Bahan : High Alloy SA 240 Grade M Type 316
Tutup : Standard dished head
do : 120 in
di : 119,625 in
ts : 3/16 in
tha = thb : 3/16 in
L : 12,1792 ft = 146,1506 in
Pipa (tube):
do : 5,5630 in
di : 5,0470 in
PT : 6,96 in
A : 20,01 in2
Nt : 200 buah
13. Penentuan Ukuran Nozzle
Dalam perencanaan reaktor ini, nozzle-nozzle yang digunakan adalah:
a. Nozzle untuk pemasukan umpan
b. Nozzle untuk pengeluaran Produk
c. Nozzle untuk pemasukan Pendingin
d. Nozzle untuk pengeluaran Pendingin
e. Nozzle untuk pemasangan pressure dan termokontrol
Nozzle untuk pemasukan feed dan pengeluaran produk
A. Nozzle untuk pemasukan feed
Kebutuhan bahan campuran = 5.896,9818 Kg/jam
= 13.000,6185 lb/jam
ρ campuran bahan = 1,6838 lb/ft3
Viskositas campuran bahan = 0,001337 lb/ft.detik
Debit (Qp) = 3t1,6838lb/flb/jam 3.000,61851
= 7.720,9993 ft3/jam = 2,1447 ft3/det
Diameter Optimum (Di opt) (Peter Timmehauss, hal. 525)
Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in
= 3,9 x (2,1447)0,45 x (1,6838)0,13
= 2,365 in = 2,5 in, maka dipilih pipa dengan d = 2,5 in
Dari App A.5, Geankoplis hal. 892 didapatkan:
Pipa dengan D nominal 2,5 in schedule 40
OD = 6,625 in = 0,5524 ft
ID = 6,065 in = 0,5054 ft
A = 0,2006 ft2
Kecepatan linier (V) = A
Q = 2
3
ft 0,2006/det ft 2,1447 = 10,6914 ft/det
Bilangan Reynold (NRe) =μ
ρ x V x D
= 0,001337
1,6838 x 10,6914 x 0,5054
= 6.805,0123 (Turbulen)
maka t pipa = 2
ID - OD
= 2
6,065 - 6,625 = 0,28 in
Bahan kostruksi yang akan digunakan adalah:
Carbon Steel SA 135 Grade B, dari Brownell, hal 335 didapatkan:
f = 12750
C = 1/16
Pi = 18,61431 Psig
Maka, t = C f x 2,3
f/30) (P Di+
+
= 161
12750 x 2,312750/30) (18,61431 2,469
++
= 16
1,59760 setara 163 in
Jadi diameter pipa feed masuk 2,5 in Sch 40 dapat digunakan
B. Nozzle untuk pengeluaran Produk
Kebutuhan bahan campuran = 5.896,9818 Kg/jam
= 13.000,6185 lb/jam
ρ campuran bahan = 1,6838 lb/ft3
Viskositas campuran bahan = 0,001337 lb/ft.detik
Debit (Qp) = 3t1,6838lb/flb/jam 3.000,61851
= 7.720,9993 ft3/jam = 2,1447 ft3/det
Diameter Optimum (Di opt) (Peter Timmehauss, hal. 525)
Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in
= 3,9 x (2,1447)0,45 x (1,6838)0,13
= 2,365 in = 2,5 in, maka dipilih pipa dengan d = 2,5 in
Dari App A.5, Geankoplis hal. 892 didapatkan:
Pipa dengan D nominal 2,5 in schedule 40
OD = 6,625 in = 0,5524 ft
ID = 6,065 in = 0,5054 ft
A = 0,2006 ft2
Kecepatan linier (V) = A
Q = 2
3
ft 0,2006/det ft 2,1447 = 10,6914 ft/det
Bilangan Reynold (NRe) =μ
ρ x V x D
= 0,001337
1,6838 x 10,6914 x 0,5054
= 6.805,0123 (Turbulen)
maka t pipa = 2
ID - OD
= 2
6,065 - 6,625 = 0,28 in
Bahan kostruksi yang akan digunakan adalah:
Carbon Steel SA 135 Grade B, dari Brownell, hal 335 didapatkan:
f = 12750
C = 1/16
Pi = 18,61431 Psig
Maka, t = C f x 2,3
f/30) (P Di+
+
= 161
12750 x 2,312750/30) (18,61431 2,469
++
= 16
1,59760 setara 163 in
Jadi diameter pipa feed masuk 2,5 in Sch 40 dapat digunakan
C. Nozzle untuk pemasukan umpan ( udara )
Umpan masuk = 13.000,6185 lb/jam
Densitas Umpan ( ρ ) = 1,2922 lb/ft3
Viscositas Brine ( μ ) = 0,04068 lb/ft.jam
Rate volumetric ( Op ) = 0,04068x60
513.000,618
= 5.326,3759 ft3/menit = 88,7723 ft3/detik
Diameter Optimum (Di opt) (Peter Timmehauss, hal. 525)
Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in
= 3,9 x (88,7723)0,45 x (1,2922)0,13
= 30,3573 in
Dengan menggunakan table 11, Kern hal 844 diperoleh pipa dengan
ukuran :
OD = 18 in
ID = 17,25 in
- Checking harga NRe
Aliran akan turbulen apabila harga NRe > 4.000
NRe = 0,68 x 6,065.Gs. 380 ρ ( peter Timmerhauss, hal.527 )
= 06817,25x0,04
5.326,3759 x 1,2922 x 380
= 3.727.134,819 > 4.000
T pipa = 2
IDOD −
= 217,2518 −
= 0,375 in
Bahan konstruksi yang digunakan adalah :
Carbon steel SA 240 grade M. ( Brownell & Young, hal 335 )
Strees yang diijinkan ( f ) = 14.112 psi
Factor korosi ( c ) = 1/16 in
Tekanan operasi = 12,33 psig
Maka :
t = f . 2,3
) 30 / f(P . Di +
= 161
14.112 x 2,318.750/30)(12,33 x 17,25
++
= 0,3191 x 1616 =
161048,5 ≈ 5/16 in
Jadi diameter pipa umpan masuk ( nozzle ) = 17,25 in Sch. 20
dapat digunakan.
D. Nozzle untuk pendingin ( Brine )
Rate pendingin masuk = 7.015,0578 lb/jam
Densitas Brine ( ρ ) = 60,7551 lb/ft3
Viscositas Brine ( μ ) = 0,279 cp = 0,68 lb/ft.jam
Rate volumetric pendingin = 60 x 60,7551
7.105,0578
= 1,9244 ft3/menit = 0,7668 ft3/detik
Diameter Optimum (Di opt) (Peter Timmehauss, hal. 525)
Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in
= 3,9 x (0,0321)0,45 x (60,7551)0,13
= 1,4153 in = 1,5 in, maka dipilih pipa dengan d = 1,5 in
Dari App A.5, Geankoplis hal. 892 didapatkan:
Pipa dengan D nominal 1,5 in schedule 40
OD = 1,90 in
ID = 1,610 in
Checking harga NRe
Aliran akan turbulen apabila harga NRe > 4.000
NRe = 0,68 x 6,065.Gs. 380 ρ
= 0,68 x 6,065
46,0052 x 60,7551 x 380
= 257.533,1693 > 4.000
T pipa = 2
IDOD −
= 21,6101,90 −
= 0,145
Bahan konstruksi yang digunakan adalah :
Carbon steel SA 240 grade M. ( Brownell & Young, hal 335 )
Strees yang diijinkan ( f ) = 14.112 psi
Factor korosi ( c ) = 1/16 in
Tekanan operasi = 12,33 psig
Maka :
t = f . 2,3
) 30 / f(P . Di +
= 161
14.112 x 2,312.650/30)(12,33 x 1,90
++
= 0,0254 x 1616 =
164065,1 ≈ 3/26 in
Jadi diameter pipa umpan masuk ( nozzle = 8 in Sch. 80
dapat digunakan )
Karena kec brine keluar = kecepatan Brine masuk reactor maka
dapat disimpulkan bahwa pipa pengeluarannya juga sama 8 in sch.
80 dan t = 3/16 in.
E. Nozzle untuk pemasangan Pressure dan Thermo Kontrol.
Pengukuran tekanan dan temperatur digunakan lubang dengan ukuran
diameter 1 in, dan tebal 3/16 in.
Dari Brownell & Young fig 12.2 hal 221 didapat dimemensi nozzle :
c. Perhitungan Penguat
A. Menentukan lubang maksimum tanpa penguat
Dari Hesse dan Rouston, pers. 10.29, hal, 280:
K = f. t . 2
Do . P
Dimana:
P = tekanan operasi = 12,33Psig
Do = diameter luar dinding shell = 120 in
t = tebal shell = 3/16 in
f = stress yang diijinkan = 14.112 psi
K = 14.112 x (3/16) x 2
120 x 12,33 = 0,2796
Do x t = 120 x 3/16
= 22,5 in2
Dari Hesse, fig. 10.27, diperoleh bahwa lubang (diameter maksimum) = 2,6 in
sehingga setiap lubang yang lebih besar dari 2,6 in memerlukan penguat.
Jadi nozzle yang perlu penguat :
Nozzle untuk Pemasukan Umpan , Pengeluaran Umpan,Pemasukan
Pendingin, Pengeluaran Pendingin..
B. Menghitung Dimensi Penguat.
Diameter nozzle = 6,625 in
ID nozzle = 6,065 in
Tekanan operasi = 12,33 psig
Stress yang diijinkan = 14.112 psig
Dari persamaan ,Hesse dan Rouston, didapatkan :
t = f . 1,8
Di . P
= 14.112 x 1,8
6,065 x 12,33
= 16
0,0471 ≈ 1/16 in
Ditetapkan tebal penguat = 1/16 in
Luas penguat yang diperlukan :
A = ( 2. Dh – 2 ) t ( pers. 10.31, Hesse and Rouston, hal 281 )
Dimana:
Dh = diameter lubang = 6,625 in
A = luas penguat.
t = tebal penguat = 1/16 in
A = ( 2 . 6,625 – 2 ) . 1/16
= 0,7031 in2
Digunakan penguat berbentuk cincin .
Diameter luar penguat ( Do )
A = 4
)Dh(DO 22 −
0,7031 = 4
)8,625(DO 22 −
DO2 = 46,7031
DO = 6,8340 in
Jadi digunakan diameter luar penguat nozzle = 6,8340 in.
Karena kondisi aliran pendingin masuk sama dengan aliran pendingin keluar,
maka denagn perhitungan yang sama diperoleh ukuran diameter luar nozzle =
6,8340 in.
d. Sambungan Tutup Dengan Dinding Reaktor
Guna untuk mempermudah dalam perbaikan ataupun perawatan dari reaktor,
maka tutup bejana reaktor dihubungkan dengan bagian shell dengan
menggunakan sistem flange dan bolting.
Flange
Dari apendiks D Brownell and Young, hal. 342, diperoleh:
Bahan = High – Alloy SA 240 grade M Type 316
Tensile streght minimum = 75000 psi
Allowable stress = 14.112 psi
Type flange = Ring Hange Loss Type
Bolting
Bahan = High – Alloy SA 193 grade B Type 304
Tensile streght minimum = 75.000 psi
Allowable stress = 14.112 psi
Gasket
Bahan = Flat metal, jacketed, asbestos filled
Gasket faktor (m) = 3,75 in
Minimum design seating stress (y) = 9000
Tebal = 1/16 in
Penentuan Lebar Gasket
Dari pers. 12.2, hal. 228, Brownell and Young didapatkan:
) 1 m ( P -ym . P -y
dido
+=
Dimana:
do = diameter luar gasket, in
di = diameter dalam gasket, in
P = internal pressure = 18,61431 Psig
m = gasket faktor = 3,75 in
y = yield stress = 9000 psi
maka:
1) (3,75 12,33 -90003,75 . 12,33 -9000
dido
+= = 1,000069
di = OD shell = 120 in
Sehingga:
do = 120 x 1,00069
= 120,0828 in
Lebar gasket minimum (n)
n = 2
di - do
= 2
120-120,0828 = 0,0414
Diambil lebar gasket = 0,25 in
Diameter rata-rata gasket (G) = 120 + 0,25
= 120,25 in = 10,0208 ft
Perhitungan Jumlah dan Ukuran Baut
a. Perhitungan beban baut
Dari Brownel and Young, hal. 240, pers. 12.88 didapatkan:
Beban bolt tanpa internal pressure (Wm2) = Hy = b . π . G . y
1. Dari gambar 12.12, Brownell & Young, hal. 229 didapatkan:
Lebar seating gasket dasar, bo = n/2
bo = 2
0,25 = 0,125 in
Untuk bo = ¼ maka b = bo
Sehingga: Hy = π . bo . G . y
= π . (0,125) x (120,25) x (9.000)
= 424.783,125 lb
2. Beban karena internal pressure (H)
Dengan menggunakan pers. 12.89, hal. 240, Brownell and Young:
H = 4
P . G . π 2
= 4
12,33 x (120,25) x π 2
= 139.959,6679 lb
3. Beban agar baut tidak bocor (Hp)
Hp = 2 . bo . π . G . m . P
= 2 x (0,125) x π x (120,25) x (3,75) x (12,33)
= 1.390,01485 lb
4. Total beban operasi (Wm1)
Wm1 = Hp + H
= 1390,01485 + 139.959,6675
= 141.349,6828 lb
Jadi Wm2 > Wm1, sehingga yang mengontrol adalah Wm2.
Perhitungan Luas Minimum Bolting Area
Dengan menggunakan pers. 12.92, hal. 240, Brownell and Young:
Am = fb
Wm1
= 14.112
28141.349,68
= 10,0163 in2
Perhitungan Luas Optimum Bolting Area
Dari tabel 10.4, hal 188, Brownell and Young dicoba ukuran bolt = 1,5 in,
maka didapatkan root area = 1,294 in2. Maka jumlah bolting optimum
adalah:
AreaRoot Am1 =
1,29410,0163 = 7,7406 buah setara 8 buah
Dari tabel 10.4, hal 188, Brownell and Young, didapatkan:
Ukuran bolt = 1,5 in
Root area = 1,294 in2
Bolt spacing = 3 in
Minimum radial distance = 2 in
Edge distance (E) = 1,5 in
a. Bolt Area Diameter (c)
C = ID shell + 2 (1,415 x go + R)
Dimana:
ID shell = 119,625 in
go = ts = tebal shell = 3/16 in
sehingga:
c = 119,625+ 2 (1,415 x (0,1875) + 2)
= 122,1556 in
OD shell = c + 2e
= 122,1556 + 2 ( 1,5 )
= 125,1556
b. Cek Lebar Gasket (trial)
c. Ab actual = jumlah x root area
= 8 x 1,294
= 10,352
- lebar gasket minimum adalah :
Lebar gasket minimum = G .y . . 2
f x actual Abπ
= 120,25 . 9000 . π. 2
11210,352x14. = 0,0215 < 0,125 in
Jadi lebar gasket 0,125 in telah memenuhi.
Perhitungan Moment
- Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam) pers. 12.94, hal.
242, Brownell and Young:
W = 2
fa x Ab) (Am1 +
= 2
14.112 x 10,352) (10,0163+
= 143.718,7248 lb in
- Radial distance dari gasket load reaction to bolt circle (hG) adalah
hG = ½ (c – G)
= ½ (122,1556 – 120,25)
= 0,9528 in
- Moment (Ma)
Ma = W x hG
= 143.718,7248 x 0,9528
= 136.935,201 lb in2
- Untuk keadaan moment pada kondisi operasi
W = Wm2 = 424.783,125 lb in
- Hydrostatic and force pada daerah dalam flange (HD) adalah:
HD = 0,785 x B2 x P
Dimana:
B = diameter luar shell = 120 in
P = tekanan operasi = 12,33 Psig
Maka:
HD = 0,785 x (120)2 x (12,33)
= 139.378,32
- Radial distance dari bolt circle (hG) pada HD adalah:
hD = 2B) - (c
= 2
120)-(122,1556
= 1,0778 in
- Moment (MD)
MD = HD x hD
= 139.378,32 x 1,0778
= 150.221,9533 lb in2
HG = W – H
= 424.783,125 – 139.959,6675
= 284.823,4575 lb in
- Moment (MG)
MG = HG x hG
= 284.823,4575 x 0,9528
= 271.379,7903 lb in2
- HT = H – HD
= 139.959,6675 – 139.378,32
= 581,3475 lb in
- hT = 2
)h (h GD +
= 2
0,9528) 1,0778 ( +
= 1,0153
- Moment (MT)
MT = HT x hT
= 581,3475 x 1,0153
= 590,2421 lb in
Jadi total moment (MO) pada keadaan operasi
MO = MD + MG + MT
= 150.221,9533 + 271.379,7903 + 590,2421
= 422.191,9857 lb in2
Karena Ma < MO, maka Mmax = MO = 422.191,9857 lb in2
Perhitungan Tebal Flange
Dari pers. 12.85, Brownell and Young, hal, 239 didapatkan:
t = 2
1
O
B . fM .y
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
Dimana: K = A/B
A = diameter luar flange = 125,1556 in
B = diameter luar shell = 120 in
Maka K = 120
125,1556
= 1,0429
Dengan menggunakan fig. 12.22, hal 238 Brownell and Young dan harga
K = 1,0429 didapatkan harga y = 40
Jadi: t = (120) x 112.14
9,43)(16.887.67 x 40
= 3,1579 in setara 3 in
Dipergunakan tebal standar 3 in
Perhitungan Las Nozzle Terhadap dinding Tutup
- Las nozzle untuk gas masuk
Pipa 6 in Sch. 40 dengan tebal n = 0,375 in
- tebal shell = 0,1875 in
- untuk t dan n < 0,375
dan n > t maka ( t1 + t2 )min = 1,25 t + 0,1 n
( t1 + t2 )min = 1,25 ( 0,1875 ) + 0,1 ( 0,3571 )
= 0,2719 in ≈ 5/16 in
Jadi ditetapkan tebal las t1 dan t2 = 0,3125 in
Dari Hasil Perhitungan Diatas Dapat Disimpulkan:
A . Flange
Bahan : High – Alloy SA 240 grade M tipe 316
Tebal : 3 in
OD : 121,1556 in
Type flange : Ring Hange Loss Type
C. Bolting
Bahan : High – Alloy SA 193 grade B tipe 304
Ukuran : 1,5 in
Jumlah : 8 buah
Bolt circle diameter : 122,1556 in
Edge distance : 1,5 in
Minimum radial distance : 2 in
D. Gasket
Bahan : Flat metal, jacketed, asbestos filled.
Tebal : 3/16 in = 0,1875 in
Lebar : 0,25 in
15. Sistem Penyangga (Supports)
Sebagai penyangga digunakan sistem lugs, sehingga berlaku rumus:
P = n W -
Dbc.π) L - H ( . Pw . 4 ∑ (pers. 10.76, hal197, Brownell and Young)
Dimana:
Pw = Total beban permukaan karena angin
H = tinggi vessel dari pondasi
L = Jarak antara level dengan dasar pondasi
Dbc = Diameter
n = jumlah support
Σ W = Total berat reaktor dengan aksesorisnya
P = Beban kompresi maksimum untuk tiap lugs
Dalam perencanaan ini pengaruh angin dapat diabaikan karena vessel terletak
didalam ruangan, sehingga rumus diatas menjadi:
P = n W∑
Dimana:
n = jumlah lugs, dipakai 4 buah
Menghitung Berat Total Reaktor
a. Berat tutup reactor
Tinggi silinder = 10 ft = 120 in
Diameter silinder (ID) = 119,625 ft = 9,9688 in
Tebal tutup = 0,01172 ft = 3/16 in
ρ High Alloy steel = 493,75 lb/ ft3
= 0,2857 lb/in3
Volume tutup = 0,000049 x di3
= 0,000049 x (119,625)3
= 83,8808 in3
Berat tutup bawah dan atas (W1)
W1 = 2 x Volume tutup x ρ bahan
= 2 x (83,8808) x 0,2857
= 47,9294 lb
b. Berat dinding reaktor (W2)
Tinggi shell = 10 ft = 300 in
Diameter shell = 119,625 in
Diameter luar shell = 120 in
Volume dinding shell adalah:
V = 4
L x )ID - (OD x π 22
= 4
300 x )119,625) ( - ((120) x π 22
= 21.161,8828 in3
= 1763,49023ft3
Berat dinding shell adalah (W2)
W2 = ρ x V
= (493,75 lb/ft3) x (1.763,49023 ft3)
= 870.723,3011 lb
c. Berat isi reactor
Tube
Volume bahan tube = 4
L x ) DI - DO ( x π 2
= 4
120 x ) 5,047 - 5,568 ( x π 2
= 515,7224 in3
= 0,2985 ft2
Volume total tube adalah
V = Volume bahan tube x jumlah tube
= 0,2985 ft2 x 200 buah
= 59,7 ft3
Berat tube adalah (W4)
W3 = V x ρ
= 59,7 ft3 x 0,2857 lb/ft3
= 17,0563 lb
Baffle
Tinggi tube = 10 ft = 120 in
ID shell = 119,625 in
Baffle spacing = 1/2 Ids
= 56,8125 in
= 26,81250 in
= 4,7344 ft
Jumlah baffle = spacing Baffle
tubeTinggi
= 4,7344
10
= 2,1122 buah setara 2 buah
Tebal baffle = 0,1875 in
Luas baffle (A) = 75 % x 4π x di
= 0,75 x 4π x (119,625)
= 70,4292 in2
= 5,8691 ft2
Volume baffle = A x t
= 70,4292 x 0,1875
= 13,2055 in3
= 1,1005 ft3
Berat baffle (W4) = V x ρ
= 13,2055ft3 x 0,2857 lb/ft3
= 3,7728 lb
Tube Sheet
Luas baffle = 70,4292 in2 = 5,8691 ft2
Tebal baffle = 0,1875 in
Luas baffle = 80 % luas tube sheet
Luas tube sheet = 80
100 x 70,4292 in2
= 88,0365 in2
Berat tube sheet (W5)
W5 = 2 x luas x tebal x densitas bahan
= 2 x 88,0365 x 0,1875 x 0,2857
= 9,4320 lb
Berat pendingin (W6)
Berat Molten Salt total = 7.015,0578
Berat katalis (W7)
W8 = 10.835,1955 lb
Berat bahan masuk (W8)
W9 = 13.000,6185 lb
Maka berat total (Wt)
Wt = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 + W7 + W8
= 47,9294 + 870.723,3011 + 17,0563 + 3,7728 +
9,4320 + 10.835,1955 + 13.000,6185
= 170.171,1131 lb
Diperkirakan berat total yang harus ditahan oleh lugs, termasuk nozzle, las,
gasket, flange adalah = 228.998,0223
Jadi, P = n
Wmax
= 4
lb 131170.0171,1
= 42.517,7783 lb
Perencanaan Kolom Support
Beban tiap kolom adalah 42.517,7783 lb
Ditentukan jarak reaktor dengan lantai (l) = 5 ft
a. Menentukan tinggi kolom (L)
Panjang kolom penyangga:
L = 0,5 H + l
Dimana:
H = tinggi reaktor = 12,1792 ft
L = 0,5 (12,1792) + 5
= 7,0896 ft
b. Trial ukuran I beam
Ukuran I beam dicoba 8 in ukuran berat 8 x 4 dengan beban 18,4 lb/ft.
Dari Brownell and Young, App. G, hal. 355 diperoleh:
b = 8 in
h = 4 in
Ay = 5,34 in2
r1-1 = 3,26 in
Maka, 1-1r
L = 3,26
7,0896
= 2,1747
Maka,
fc = 17000 – 0,485 (L/ r1-1)2
= 17000 – 0,485 (2,1747)2 = 16.998,9453 lb/in2
Luas (A) yang dibutuhkan = 9453,998.16
542.517,778 = 2,5012 in2
Karena A yang dibutuhkan < A yang tersedia, maka I beam dengan ukuran
8 in, 8 x 4, beban 18,4 lb/ft telah memenuhi.
16. 3. Perencanaan Base Plate
a. Menentukan luas base plate
Abp = FopP
Dimana:
Abp = luas base plate, in2
P = beban tiap base plate
Fop = stress yang diterima oleh pondasi yang terbuat dari beton.
= 600 lb/ in2 (Hesse, tabel 7.7, hal. 162)
Sehingga,
Abp = 2inlb/ 600lb 342.517,778
= 70,86296 in2
b. Panjang dan Lebar base plate
Rumus:
Abp = L x W
Dimana:
L = panjang base plate = 2 m + 0,95 h
W = lebar base plate = 2 n + 0,8 b
Dengan I beam 8 x 4 diperoleh:
h = 8 in
b = 4 in
Dari Hesse, hal, 163 diasumsikan m = n, maka:
Abp = (2m + 0,95 h) x (2n + 0,8 b)
70,86296 = (2m + 0,95 (8)) x (2n + 0,8 (4))
0 = (4m2 + 21,6m - 71,0958)
Dengan menggunakan rumus abc, maka:
m1,2 = 2a
4ac - b b - 2±
= (4) 2
71,0958) (- (4) 4 - (21,6) (21,6) - 2±
= 8
40,0511 (43,8) - ±
= 2,3064
Panjang base plate = 2m + 0,95h
= 2 (2,3064) + 0,95 (8)
= 7,8128 setara 8 in
Lebar base plate = 2n + 0,8b
= 2 (2,3064) + 0,8 (4)
= 12,2128 setara 12 in
Abaru = 8 x 12 = 96in2
Beban yang harus ditahan:
F = AP
= 96
942.517,778 = 442,8935lb/in2
Base plate dengan ukuran 8 x 4 in ini dapat digunakan dengan aman
karena beban yang harus ditahan 442,8935 lb/in2 < 600 psi (harga stress
maksimum).
Peninjauan terhadap harga m dan n.
Panjang base plate : 8 = 2m + 0,95h
= 2 (m) + 0,95 (8)
m = 0,2
Lebar base plate : 6 = 2n + 0,8b
= 2 (n) + 0,8 (4)
= 0,4
Dari nilai n dan m tersebut, maka yang mengontrol dalam pemilihan tebal
base plate adalah nilai n, karena n > m.
c. Tebal Base Plate
tbp = 2n . F . 0,00015 (Hesse, pers. 7.12, hal. 163)
Dimana:
tbp = tebal base plate, in
F = beban yang harus ditahan = 42.517,7783 lb/in2
n = 0,4 in
Sehingga,
tbp = 2n . F . 0,00015
= ( ) 2) 0,3 ( . 342.517,778 . 0,00015
= 0,7576 in setara 1 in
Jadi digunakan tebal base plate = 1 in
d. Menentukan Ukuran Baut
Beban baut = 42.517,7783 lb
Jumlah baut yang digunakan = 8 buah
Beban tiap baut = 8
342.517,778 = 6.073,9683 lb
Menentukan luas baut:
Ab = fsPb
Dimana:
Ab = luas baut
Pb = beban tiap baut = 6.073,9683 lb
fs = stress maksimal tiap baut = 14.112 psi
Maka,
Ab = 14.112psi
lb 6.073,9683
= 0,4364 in2
Dari Brownell and Young, tabel 10.4, hal. 188 diperoleh ukuran baut
dengan dimensi:
Ukuran baut = 1,25 in
Bolt circle (BC) = 7 in
Jarak radial minimum = 1 3/4 in
Edge distance (E) = 1 3/4 in
Nut dimension = 2 in
Radius fillet maksimum = 9/16 in
- Menentukan Dimensi Lug dan Guset
Dari Brownell and Young, fig. 10.6, hal. 191 diperoleh:
A = lebar lug = ukuran baut + 9 in
= 1,25 + 9 in
= 10,25 in
B = jarak antar guset = ukuran baut + 8 in
= 1,25 + 8 in
= 9,25 in
L = lebar guset = 2 (lebar kolom – 0,5 x ukuran baut)
= 2 (10,25 – 0,5 (1,25))
= 19,25 in
Lebar lug atas = a = 0,5 (L + ukuran baut)
= 0,5 (19,25 + 1,25)
= 10,25 in
Perbandingan tebal base plate = LB =
19,259,25
= 0,4805
Dari Brownell and Young, tabel 10.6, hal. 192 diperoleh γ1 = 0,565
= 0,5 x nut dimension
= 0,5 x (2 ) =1 in
Menentukan maksimum bending moment sepanjang sumbu radial
MY = ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ ++ ) γ- (1
e πL 2ln x μ) (1
π. 4P
1
Dimana:
MY = maksimum bending moment sepanjang sumbu radial
P = beban tiap baut = 10.567,0803 lb
μ = poisson’s ratio = 0,33 (steel)
L = panjang horizontal plate bawah = 19,25 in
e = nut dimension = 2 in
jadi:
MY = ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡++ 0,565) - 1 (
(2) π(19,25) 2ln x 0,33) (1
π. 48.178,5008
= 17.177,4 lb
MY disubstitusikan ke persamaan 10.41, hal. 193, Brownell and Young.
thp = fM x 6 y
Dimana:
thp = tebal horizontal plate
Maka,
thp = 5,0
100017.177,4 x 6
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
= 2,9306 in
Diambil tebal horizontal plate = 3 in
Dari Brownell & Young, fig. 10.6, hal. 191 diperoleh:
Tebal guset minimal = 83 x thp
= 83 x 3 in
= 1,125 in
Tinggi guset = hg = A + ukuran baut
= 10,25 + 1,25
= 11,25 in
Lebar guset = 19,25 in
Tinggi lug = hg + 2 thp
= 11,5 + 2 (3,0841)
= 17,5 in
Kesimpulan:
a. Lug
Lebar : 10,25 in
Tebal : 3 in
Tinggi : 17,5 in
b. Guset
Lebar : 19,25 in
Tebal : 1,125 in
Tinggi : 11,5 in
16. Menentukan Dimensi Pondasi
Beban tiap kolom (W) = 42.517,7783 lb
a. Menentukan beban base plate
Persamaan yang digunakan:
Wbp = p x l x t x ρ
Dimana:
Wbp = beban base plat, lb
p = panjang base plate = 9 in = 0,75 ft
l = lebar base plate = 13 in = 1,0833 ft
t = tebal base plate = 1,25 in = 0,9766 ft
ρ = densitas bahan konstruksi = 489 lb/ ft3
Sehingga:
Wbp = 0,75 x 1,0833 x 0,9766 x 489
= 388,0014 lb
b. Menentukan beban kolom penyangga
Persamaan yang digunakan:
Wp = l x A x ρ x f
Dimana:
Wp = beban kolom, lb
l = tinggi kolom = 7,0896 ft
ρ = densitas bahan konstruksi = 489 lb/ ft3
f = faktor korosi = 3,4
Sehingga:
Wp = 7,0896 x 0,0371 x 489 x 3,4
= 437,1080 lb
Beban total:
Wt = W + Wbp + Wp
= 42.517,7783 + 388,0014 + 437,1080
= 43.342,8877 lb
Dianggap bahwa hanya ada gaya vertikal dari berat kolom itu sendiri yang
bekerja pada pondasi, maka diambil:
1. luas atas = (20 x 20) in = 400 in2
2. luas bawah = (40 x 40) in = 1.600 in2
3. tinggi pondasi = 40 in = 3,3333 ft
Maka luas permukaan rata-rata (A):
A = ⎭⎬⎫
⎩⎨⎧
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
240 20 x
240 20
= 900 in2
= 6,2500 ft2
Menentukan volume pondasi:
V = A x t
= 6,2500 ft2 x 3,3333 ft
= 20,8333 ft3
Menentukan berat pondasi:
W = V x ρ
Dimana:
W = berat pondasi, lb
V = Volume pondasi, ft3
ρ = densitas pondasi (beton)
= 196 lb/ft3 (Perry ed. 6, tabel 3.18, hal. 395)
Maka,
W = 20,8333 ft3 x 196 lb/ ft3
= 4.083,333 lb
Menentukan tekanan tanah
Pondasi didirikan diatas cemented sand and gravel dengan daya dukung:
5 ton/ ft3 < P < 10 ton/ ft3 (Hesse, tabel 12.2, hal. 327)
Kemampuan tanah menahan tekanan sebesar:
P = 10 ton/ft3 x 2in144
ft 1x ton1
lb 2204,64 2
= 153,1000 lb/in2
Tekanan pada tanah:
P = tanahluas
lbeban totaberat pondasiberat +
= 40 x 40
31170.071,11 743.342,887 +
= 133,3838 lb/ in2 < 153,1000 lb/ in2
Karena tekanan yang diberikan tanah lebih kecil dan kemampuan tanah
menahan tekanan lebih besar, maka pondasi dengan ukuran (20 x 20) in
untuk luas atas dan (40 x 40) in untuk luas bawah dan tinggi pondasi 40 in
dapat digunakan (aman).
Kesimpulan Spesifikasi Reaktor
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi perubahan atau konversi gas –gas
karbon monoksid dan hydrogen.
Reaksi : CO + 2H2 CH3OH
Katalis ZnO + Cr2O3 Jenis : Fixed - Bed Multi Tubular Reaktor
Bentuk : Bejana tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standar dished
head
Jumlah : 1 buah
Kapasitas : 5.896,9818 Kg/jam = 13.000,6185 lb/jam
A. Ukuran bagian silinder
- Diameter luar = 120 in
- Diameter dalam = 119,625 in
- Tebal shell = 3/16 in
- Tebal tutup = 3/16 in
- Tinggi = 12,1792 ft = 146,1506 in
- Bahan konstruksi = High Alloy SA 240 Grade M tipe 316
B. Ukuran tube
- Diameter luar = 5,563 in
- Diameter dalam = 5,047 in
- Pt = 6,96 in
- Nt = 200 buah
C. Ukuran bagian tutup atas dan bawah
- Crown Radius = 0,75 in
- Tebal = 0,1875 in
- Tinggi = 26,1506 in
D. Nozzle
- Ukuran pipa pemasukan umpan = 6 in
- Ukuran pipa pengeluaran produk = 6 in
- Ukuran pipa pemasukan pendingin = 1,5 in
- Ukuran pipa pemasukan umpan uadar = 18 in
- Ukuran pemasangan Pressure dan Thermo Kontrol. = 1 in
E Baffle
- Bahan = High Alloy SA 240 Grade M tipe 316
- Jumlah baffle = 4 buah
- Baffle spacing = 4,7334 in
- Tebal = 3/16 in
- Luas baffle = 66,8967 in2
F. Sambungan head dan shell
1 Flange
- Bahan = High – Alloy SA 240 grade M tipe 316
- Tebal = 3 in
- OD = 121,1556 in
- Type flange = Ring Hange Loss Type
1. Bolting
- Bahan = High – Alloy SA 193 grade M tipe 304
- Ukuran = 1,5 in
- Jumlah = 8 buah
- Edge distance = 1,5 in
- Minimum radial distance = 2 in
2. Gasket
- Bahan = Flat metal, jacketed, asbestos filled
- Tebal = 1/ 16 in = 0,0625 in
- Lebar = 0,125 in
- Diameter = 114,25 in
4. Lug
- Lebar = 10,25 in
- Tebal = 3 in
- Tinggi = 17,5 in
5. Guset
- Lebar = 19,25 in
- Tebal = 1,125 in
- Tinggi = 11,5 in
6. Base plate
- Panjang = 8 in
- Lebar = 4 in
- Tebal = 12 in
BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
7.1.1. Tujuan pemakaian instrumentasi
Instrumentasi merupakan bagian yang sangat penting dalam mendirikan
sutau industri.Instrumentasi ini dapat merupakan petunjuk (indikator), perekam
( recorder) dan pengontrol (controller). Dalam industri kimia ini banyak variable-
variabel proses yang perlu diukur atau dikontrol secara otomatis atau manual.
Penggunaan peralatan kontrol otomatis dimaksudkan untuk menghasilkan kualitas
produk yang terbaik disamping itu juga dapat mengurangi kebutuhan tenaga kerja.
Pada pra rencana pabrik methanol ini, instrument yang digunakan ada yang secara
manual tergantung dari system peralatan dan faktor pertimbangan teknis serta
ekonominya. Dengan adanya instrumentasi ini diharapkan:
a. Kondisi operasi suatu peralatan tetap terjaga pada kondisi yang aman.
b. Rate produksi diatur dalam batas-batas yang direncanakan.
c. Membantu mempermudah pengoperasian alat
d. Lebih terjamin keselamatan dan efisiensi kerja.
Pada pra rencana pabrik Methanol ini alat-alat kontrol otomatis yang
digunakan adalah :
1. Level Indikator ( LI )
2. Temperatur Indikator ( TI )
3. Flow Controller ( FC )
4. Temperatur Controller ( TC )
5. Temperatur Indikator Controller ( TIC )
7. 1. 2. Pertimbangan – pertimbangan didalam pemilihan instrumentasi.
Agar sasaran dan tujuan tersebut diatas dapat tercapai, maka didalam
perencanan instrumentasi haruslah diingat hal – hal sebagai berikut :
a. menentukan pemilihan instrumentasi harus direncanakan tentang pemilihan
alat serta tempat pemasngan agar initial failure dari alat tersebut setelah
dipasang bisa dihindarkan.
b. Sifat –sifat instrumen harus diingat dan harus dipilih dengan kriteria sebagai
berikut :
1. Reability
Reability dapat dipenuhi dengan jalan melihat alat yang mempunyai
kategori :
- Sedikit gangguan
- Sedikit kerusakan
- Mudah ditangani
2. Maintenanbility
Alat harus diseleksi agar mudah dalam perawatan dan pemeliharaan dapat
dilaksanakan dengan mudah dan dengan biaya perawatan yang murah.
3. Harus diperhatikan bahwa bila reability makin tinggi, maka material
instrument cost makin rendah.
Pemasangan alat – alat kontrol ini ditempatkan pada bagian tertentu dari
alat – alat proses :
No Kode alat Yang dikontrol Sistim kontrol
1.
2.
3.
6.
8.
9.
11.
13.
14.
TIC-1
TIC-2
TIC-3
PIC-1
TIC-4
PIC-2
TIC-5
TIC-6
TIC-7
TIC-8
TIC-9
Dryer
Gasifier
Shift converter
Shift converter
Absorber
Absorber
heat exchanger
Stripper
Reaktor
Menara distilasi
Reflux ratio
Temperatur indicating controller
Temperatur indicating controller
Temperatur indicating controller
Pressure indicating controller
Temperatur indicating controller
Pressure indicating controller
Temperatur indicating controller
Temperatur indicating controller
Temperatur indicating controller
Temperatur indicating controller
Feed indicating controller
7.1.3. Keamanan
Keamanan yang dimaksud disini adalah :
1. Keamanan terhadap penjagaan pabrik.
2. Peamanan terhadap bahaya – bahaya yang timbul akibat zat – zat kimia.
3. Pencegahan terhadap bahaya kebakaran, kecelakaan kerja. Pada saat
perencanaan harus dipikirkan juga tentang lay out pabrik agar peletakan
bahan bakar, arah angin dan api diatur sedemikian rupa sehingga bahaya
kebakaran dapat dihindari. Pada alat – alat mesin seperti roda gila, belt dan
alat – alat yang berputar dipasang pagar pengaman. Untuk menjaga
keselamatan jiwa karyawan, maka perlu diingat penjagaan keamanan karena
bahan baku produk dan gas – gas mungkin bocor, maka perlu diberi
saftyhod, masker dan alat – alat lain untuk mencegah zat – zat yang mungkin
terhisap oleh para karyawan dan yang penting yang harus dipatuhi ialah
mengikuti petunjuk – petunjuk dan syarat – syarat keamanan dari jawatan
keselamatan kerja. Untuk menanggulangi bila terjadi kebakaran pabrik ini
menyediakan unit PMK.
7.2. Keselamatan Kerja
Pra rencana pabrik methanol ini, proses yang digunakan adalah proses
konversi sintesis gas. Bahan baku yang digunakan mempunyai tingkat bahaya
yang cukup rendah namun dalam pendirian pabrik ini tidak dapat lepas dari faktor
keselamatan kerja. Keselamatan kerja yang terjamin secara psikologis dapat
membuat para pekerja yang terlibat didalamnya dapat merasa aman dan tenang
serta lebih terkonsentrasi pada pakerjaan yang ditangani. Secara tidak langsung
dalam pra rencana pabrik metanol ini menggunakan sumber daya manusia guna
tercapainya tujuan yang diharapkan. Usaha pemeliharaan keselamatan kerja dan
keamanan pabrik tidak semata-mata ditujukan untuk tenaga kerja saja, tetapi juga
terhadap peralatan yang ada. Diharapkan peralatan yang digunakan dalam pra
rencana pabrik Metanol ini dapat digunakan dalam waktu yang cukup lama.
Usaha-usaha untuk mencegah atau mengurangi terjadinya bahaya-bahaya yang
muncul di pabrik diantaranya:
1. Bangunan Pabrik
Bangunan pabrik meliputi gedung maupun unit peralatan, hal-hal yang perlu
diperhatikan adalah:
- Konstruksi harus mendapat perhatian yang cukup tinggi.
- Peralatan penunjuk untuk pengaman terhadap bahaya yang alamiah seperti
petir, angin dan sebagainya perlu diperhatikan kelengkapannya.
2. Ventilasi
Pada ruang proses maupun ruang yang lainnya, pertukaran udara diusahakan
dengan baik, sehingga dapat memberikan kesegaran kepada karyawannya
serta dapat menghindari gangguan terhadap pernafasan. Dengan demikian
dapat diharapkan effisiensi kerja meningkat.
3. Alat-alat bergerak
Pada peralatan bergerak sebaiknya diberi jarak yang cukup antara masing-
masing peralatan sehingga mempermudah penanganan dan perbaikannya
ditinjau dari segi keamanannya.
4. Perpipaan
- Jalur proses yang terletak diatas permukaan tanah lebih baik daripada
diletakkan dibawah tanah karena hal tersebut menyangkut timbulnya
bahaya akibat kebocoran dan sulit untuk mengetahui letak kebocoran.
- Fire stop dan drain harus dipasang pada jarak yang teratur.
- Pengaturan dari perpipaan dan valve penting untuk pengamanan operasi.
Bila terjadi kebocoran pada check valve sebaiknya diatasi dengan
pemasangan block valve disamping check valve.
- Sebelum pipa-pipa dipasang sebaiknya dilakukan tes hidrostatik yang
bertujuan untuk mencegah terjadinya stress yang berlebihan pada bagian-
bagian tertentu atau pada bagian pondasi.
- Pada bagian pipa-pipa yang bersuhu tinggi hendaknya diisolasi sehingga
tidak membahayakan.
5. Karyawan
Para karyawan terutama para operator perlu diberikan bimbingan agar
karyawan dapat melaksanakan tugasnya dengan baik dan tidak
membahayakan keselamatan jiwanya maupun keselamatan orang lain.
6. Listrik
Pada pengoperasian maupun perbaikan instalasi listrik hendaknya selalu
menggunakan alat pengaman yang disediakan pabrik, dengan demikian dalam
pengoperasiannya maupun perbaikan para pekerja dapat terjaga
keselamatannya.
Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah:
- Peralatan-peralatan yang sangat penting seperti switcher dan transformator
sebaiknya diletakkan ditempat yang aman atau tersendiri.
- Peralatan listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda-tanda tertentu
dengan jelas. Sebaiknya disediakan pembangkit tenaga (power supply)
cadangan.
- Semua bagian pabrik harus diberikan penerangan yang cukup.
7. Pencegahan dan penanggulangan kebakaran.
Penyebab kebakaran dapat berupa:
- Kemungkinan kebakaran bisa berasal dari utilitas, bengkel, laboratorium,
unit proses, dan lain-lain.
- Terjadinya loncatan bunga api listrik pada saklar dan stop kontak serta
instrumentasi yang lain.
Cara Penanggulangan kebakaran:
- Menempatkan alat-alat utilitas yang cukup jauh dari power plant, tetapi
praktis dari unit operasi.
- Menghilangkan bahan-bahan yang mudah terbakar yang disebabkab
larutan-larutan yang keluar dari pipa atau tangki dapat dipadamkan dengan
menggunakan alat penutup.
- Bangunan seperti bengkel, laboratorium, kantor sebaiknya diletakkan
berdekatan dengan unit operasi.
- Bila terpaksa antara unit yang satu dengan yang lain dipisahkan dengan
dinding beton agar dapat dihindarkan pengaruh kebakaran dari satu unit ke
unit lainnya.
- Dinding beton (fire ball) sebaiknya dibuat disekitar semua storage tank
yang berisi bahan yang mudah terbakar.
- Pemisahan isolasi pada seluruh kabel-kabel transmisi yang ada.
- Penyediaan alat pemadam kebakaran disetiap bagian pabrik untuk
pencegahan sementara merembetnya kebakaran menjalar ke bagian yang
lain.
- Menyediakan unit operasi pemadam kebakaran yang dilengkapi dengan
alat-alat penanggulangan kebakaran yang lengkap.
Pengaman dan pengontrolan terhadap kebakaran
Apabila terjadi kebakaran , api harus dilokalisir dan diusahan dapat
diketahui kemungkinan apa saja yang dapat terjadi dan bagaimana cara
mengatasinya dan dengan segera menghubungi unit pemadam kebakaran
setempat.
8. Pencegahan dan Penanggulangan kebocoran gas
Selama gas dan uap dapat dikendalikan, keduanya tidak menimbulkan
bahaya. Tetapi keadaan ini dapat berubah dengan cepat karena adanya gangguan
operasi, kesalahan manipulasi, kesalahan peralatan, atau kesalahan manusia yang
mengakibatkan keluarnya gas atau uap beracun atau yang dapat terbakar ke
atmosfer dalam jumlah besar.
Cara Penanggulangan kebocoran gas:
- Menyelamatkan karyawan yang tidak dapat keluar dari ruangan beracun
(pertolongan pertama).
- Menghindarkan kebocoran gas yang lebih lanjut.
- Membuka pintu-pintu dan jendela-jendela.
- Menghidupkan ventilasi ruangan.
Reparasi kerusakan baru dapat dilaksanakan setelah udara didalam ruangan sudah
tidak mengganggu pernapasan. Jika yang terjadi adalah kebocoran gas yang
mudah terbakar, petugas pemadam kebakaran harus segera dipanggil karena dapat
timbul ledakan yang diakibatkan oleh suatu sumber api.
9. Pencegahan dan Penanggulangan kebocoran energi
Pipa penyalur energi bisa rusak (misalnya karena berkarat). Dari tempat
kerusakan ini, air dan kukus dapat keluar dalam jumlah yang besar. Setelah
kerusakan diketahui, maka harus segera diusahakan agar kebocoran energi yang
lebih lanjut tidak terjadi.
10. Situasi dengan resiko kerusakan yang meningkat drastis.
Kadang-kadang proses-proses dalam pabrik tidak berlangsung seperti apa
yang diharapkan. Kejadian-kejadian seperti kerusakan alat, kenaikan temperatur
atau terhentinya aliran listrik bila tidak segera ditanggulangi dapat menimbulkan
situasi yang mengakibatkan kerusakan besar. Sebagian dari perlengkapan teknis
pada peralatan kimia berfungsi sebagai pengaman terhadap timbulnya suatu
kecelakaan.
Misalnya:
- Pengaman temperatur dengan umpan balik
- Alat pengaman terhadap tekanan berlebih
- Sinyal-sinyal akustik dan optic yang dihidupkan oleh data-data hasil
pengukuran.
- Bahan pemadam untuk menekan ledakan yang berfungsi secara otomatis.
- Pemindahan hubungan secara otomatis ke agregat darurat (misalnya arus
listrik darurat)
Selain itu gangguan yang tidak dapat diperkirakan sebelumnya pun dapat juga
terjadi. Penyebab gangguan ini sangat bervariasi sekali tergantung tergantung dari
prosesnya sendiri, karena itu tidak mungkin diberikan instruksi-instruksi yang
tepat tentang apa yang harus dilakukan.
Pada umumnya berlaku:
- Tindakan-tindakan pengamanan dilakukan dengan segera untuk
menghindarkan kenaikan resiko kerusakan, misalnya : memutuskan aliran
bahan dan energi yang berbahaya (bila tidak ada kemungkinan lain
lakukan dengan improvisasi), mendinginkan atau melakukan penggantian
udara dengan ventilasi (alat dan ruangan)
- Pemasangan papan peringatan dan penutupan tempat tersebut.
- Pembuatan laporan pada pimpinan. Pimpinan akan memutuskan tindakan-
tindakan keselamatan yang masih harus dilakukan.
Selain itu, keselamatan kerja karyawan juga termasuk hal-hal yang sangat penting
untuk diperhatikan. Para karyawan perlu diberi bimbingan atau pengarahan agar
karyawan dapat melaksanakan tugasnya dengan baik dan tidak membahayakan
jiwanya maupun orang lain. Dengan disiplin dan kesadaran khususnya para
operator maka dapat tercipta etos kerja yang tinggi dan aman, sehingga dapat
mengurangi kecelakaan kerja bahkan harus diusahakan tanpa adanya kecelakaan
kerja. Adapun peralatan keselamatan kerja Pra Rencana Methanol terdapat pada
tabel 4.1.
Tabel Keselamatan Kerja
No. Alat Pelindung Lokasi Penggunaan
1. Helm Pekerja pada bagian alat-alat proses
2. Sepatu bot Pekerja pada bagian proses dan bahan baku
3. Sarung tangan Pekerja pada bagian produksi
4. Masker Semua unit proses
5. PMK Semua unit proses
7.3. Dampak Lingkungan dan Penanganan Limbah
Setiap proses produksi akan menghasilkan buangan. Buangan yang dihasilkan
dapat menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan sehingga kualitas
lingkungan menurun sampai tingkat tertentu dan tidak dapat berfungsi sesuai
dengan peruntukannya, misalnya pencemaran air menyebabkan terjadinya
perubahan kualitas air sehingga berbahaya untuk sumber makanan, kesehatan
manusia, atau hewan , perikanan, pertanian, ataupun rekreasi. Untuk menghindari
tersebut perlu dilakukan suatu pengelolaan lingkungan. Adapun hirarki dari
pengelolaan lingkungan adalah:
- Pengurangan buangan di sumbernya
- Pemanfaatan buangan di luar (eksternal)
- Pengelolaan buangan (IPAL)
- Pembuangan terkontrol
Adapun pencemaran lingkungan terdiri dari:
- Pencemaran fisik, meliputi:
Warna
Bau dan rasa
Suhu
Kekeruhan
- Pencemaran Kimia, meliputi:
pH
CO2 dan CO2 agresif
BOD dan COD
DO
Alkalinitas
Zat padat terlarut
Pengelolaan buangan yang dilakukan mengacu pada peraturan lingkungan hidup
meliputi:
- Undang – Undang No. 23 tahun 1997 tentang Lingkungan Hidup
- Peraturan Pemerintah No. 51 tahun 1994 tentang Baku Mutu Limbah Cair
Selain itu, juga diperlukan “3R” (Reuse, Recorver, Refinery) yang dapat
diterapkan melalui:
- Menghemat pemakaian bahan baku dan energi
- Menghindari kebocoran bahan dari penyimpangan atau proses produksi
- Mengurangi emisi dan jumlah buangan
- Menerapkan pengetahuan dan teknologi bersih
- Membiasakan sikap dan tingkah laku cinta kebersihan dan lingkungan
- Informasi dan komunikasi yang cukup bila menemukan masalah
Pengelolaan buangan secara garis besar dibagi menjadi 4 tahap:
1. Tahap pendahuluan (preliminary treatment) meliputi pemisahan sampah
– sampah dalam buangan yang berukuran besar dengan penyaringan
2. Tahap penanggulangan (primary treatment) berupa pengendapan benda-
benda terlarut dan tersuspensi.
3. Tahap penanggulangan sekunder (Secondary Treatment) merupakan
penanggulangan lanjutan dengan bantuan mikroorganisme . Pada tahap
ini dapat dilakukan dengan berbagai metode filter biologi (trickling atau
percolating filter), Lumpur aktif (activated sludge), pencernaan lumpur
(sludge digestion), kolom stabilisasi.
4. Tahap penanggulangan tersier (tertiary treatment) sebagai suatu upaya
untuk menstabilkan nutrient dan mikroba patogen yang terkandung
dengan penyaringan mikro atau irigasi permukaan.
Tujuan dari pengolahan buangan adalah:
1. Mencegah dan mengurangi pencemaran lingkungan yang ditimbulkan
akibat pembuangan buangan ke dalam lingkungan kehidupan penduduk,
terutama masuknya polutan ke dalam tanah sehingga dapat mencemari
air tanah dan air sungai.
2. Mengubah atau mengkonversi bahan – bahan yang terkandung di dalam
buangan terutama senyawa – senyawa organik menjadi bahan – bahan
yang lebih berguna.
3. Mengurai senyawa beracun yang mematikan mikroba penyebab
penyakit.
Sedangkan parameter harian yang digunakan untuk analisa buangan adalah:
- pH
- DO (Dissolved Oxygen)
- COD (Chemical Oxygen Demand)
- BOD (Biochemical Oxygen Demand)
- SS (Suspended Solid)
- SV30 (Sludge Value)
- SVI (Sludge Volume Index)
- SDI (Sludge Density Index)
- MLSS (Mother Liquor Suspended Solid)
- Temperatur
- Mikroorganisme (Zoo dan Phitoplankton)
Buangan tersebut terdiri dari :
1. Padat
Pabrik metanol ini menghasilkan hasil samping yang masih memiliki hasil
samping yang masih berguna. Yang kemudian dapat diproses lebih lanjut untuk
digunakan sebagai campuran pupuk.
2. Cair
Air buangan ini berasal dari proses distilasi, air limbah domestik termasuk di
dalamnya yang berasal dari kantin. Yang perlu diperhatikan pada limbah cair ini
adalah COD, BOD, TSS dan pH. Air buangan pabrik metanol ini mempunyai
BOD yang cukup tinggi.
Penanganan limbah cair di pabrik metanol dilakukan dalam suatu kolam
pengolah limbah. Air limah dengan ph 6-7 ditambah dengan kapur sehingga pH
air limbah ketika keluar dari proses menjadi 10-10,1 kemudian ditampung di
dalam bak yang bersekat- sekat untuk mengendapkan limpur dan memisahkan
minyak.
Dasar bak dibuat miring agar minyak dapat mengapung di permukaan air
limbah, sehingga dapat lebih mudah dibuang keluar.
Kemudian air tersebut dibawa ke kolam untuk diaerasidengan system surface
aerasi (penambahan udara secara bertahap). Aerasi diberikan sampai empat kali
dengan tujuan mengurangi kadar BOD dan COD sampai sesuai dengan ketentuan
yang berlaku. Setelah itu, air buangan yang telah memenuhi ketentuan
dimasukkan dalam fish pond sebagai indikator. Air buangan telah memenuhi
syarat dialirkan ke sungai.
3. Gas
Gas yang dihasilkan pada pabrik ini adalah CO2 dan H2, CH4, C2H6. Untuk
meningkatkan nilai ekonomis, gas buangan ini dipisahkan sebagai produk
samping dari pabrik metanol.
BAB VIII
UTILITAS
Unit utilitas merupakan salah satu bagian yang sangat penting untuk
menunjang jalannya proses produksi dalam suatu proses industri kimia. Adapun
unit utilitas didalam Pabrik Methanol ini meliputi 5 unit , yaitu:
1. Unit penyediaan air
2. Unit penyediaan steam
3. Unit penyediaan tenaga listrik
4. Unit penyediaan bahan bakar
5. Unit penyediaan refrigerant
8.1. Unit Penyediaan Air a. Air Umpan Boiler
Air umpan boiler merupakan bahan baku pembuatan steam yang berfungsi
sebagai media pemanas. Kebutuhan steam sebesar 644.578,0156 Kg/jam
Steam yang digunakan adalah saturated steam yang mempunyai temperatur 213°C
tekanan 20 atm.
Dari “Perry, edisi 6 hal 976” didapat bahwa air umpan boiler tersebut
mempunyai syarat sebagai berikut :
- Total padatan (total suspended solid) = 3500 ppm
- Alkalinitas = 700 ppm
- Padatan terlarut ( suspended solid) = 300 ppm
- Silika = 60-100 ppm
- Besi = 0,1 ppm
- Tembaga = 0,5 ppm
- Oksigen = 0,007 ppm
- Kesadahan ( hardness) = 0
- Kekeruhan (turbidity) = 175 ppm
- Minyak = 7 ppm
- Residual phospat = 140 ppm
Selain untuk memenuhi persyaratan tersebut, air umpan boiler harus bebas
dari:
- Zat-zat yang menyebabkan korosi , yaitu gas-gas terlarut seperti O2, CO2,
H2S, dan NH3
- Zat-zat yang dapat menyebabkan busa , yaitu zat organik, anorganik, dan
zat yang tidak terlarut dalam jumlah yang besar.
Untuk memenuhi syarat tersebut dan untuk mencegah kerusakan pada boiler
sebelum digunakan air umpan boiler harus diolah terlebih dahulu, melalui:
- Demineralizer untuk menghilangkan ion-ion pengganggu.
- Deaerator untuk menghilangkan gas-gas terlarut
b. Air Sanitasi
Air sanitasi digunakan untuk keperluan para karyawan dilingkungan
pabrik untuk konsumsi cuci, mandi, masak, laboratorium, perkantoran dan lain-
lain. air sanitasi yang digunakan sebesar 63.600 Kg/hari. Standart air sanitasi yang
harus dipenuhi:
Syarat – syarat air sanitasi:
1. Syarat fisik:
o Berada di bawah suhu udara
o Warananya jernih
o Tidak berasa
o Tidak berbau
2. Syarat Kimia:
o Tidak mengandung logam berat seperti Pb, As, Cr, Cd, Hg
o Tidak mengandung zat – zat kimia beracun
o Warnanya jernih
3. Syarat Mikrobiologis
o Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri patogen
Untuk memenuhi persyaratan tersebut, setelah proses penjernihan air harus
diberikan desinfektan seperti khlor cair atau kaporit.
8.2. Unit Pengolahan Steam
Bahan baku pembuatan steam adalah air umpan boiler yang dibutuhkan
dalam proses ini mempunyai kondisi :
- Tekanan : 20 atm
- Temperatur : 213°C
Zat-zat yang terkandung dalam air umpan boiler yang dapat menyebabkan
kerusakan pada boiler adalah:
- Kadar zat terlarut (soluble matter) yang tinggi
- Zat padat yang terlarut ( suspended solid)
- Garam – garam kalsium dan magnesium
- Silika, sulfat, asam bebas dan oksida
Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh air umpan boiler:
a. Tidak boleh berbusa
Busa disebabkan oleh adanya solid matter, suspended matter, dan kebebasan
yang tinggi. Kesulitan yang dihadapi dengan adanya busa :
- Kesulitan pembacaan tinggi liquida dalam boiler
- Buih dapat menyebabkan percikan yang kuat yang mengakibatkan adanya
solid-solid yang menempel dan mengakibatkan terjadinya korosi dengan
adanya pemanasan yang lebih lanjut.
Untuk mengatasi hal itu perlu adanya pengontrolan terhadap adanya kandungan
lumpur , kerak dan alkalinitas air umpan boiler.
b. Tidak boleh membentuk kerak dalam boiler
Kerak dalam boiler akan menyebabkan :
- Isolasi terhadap panas sehingga proses perpindahan panas terhambat.
- Kerak yang terbentuk dapat pecah sewaktu-waktu , sehingga dapat
menimbulkan kebocoran karena boiler mendapatkan tekanan yang kuat.
c. Tidak boleh menyebabkan korosi pada pipa
Korosi pada pipa boiler disebabkan keasaman (pH rendah) , minyak dan lemak,
bikarbonat dan bahan organik , serta gas-gas H2S, SO2, NH3, CO2, O2 yang
terlarut dalam air. Reaksi elektrokimia antara besi dan air akan membentuk
lapisan pelindung anti korosi pada permukaan pipa, yaitu:
Fe2+ + 2 H2O Fe(OH)2 + 2 H+
Tetapi jika terjadi oksigen dalam air, maka lapisan hydrogen yang terbentuk
akan bereaksi dengan oksigen membentuk air. akibat hilangnya lapisan
pelindung tersebut menurut reaksi:
4 H+ + O2 2 H2O
Fe(OH)2 + O2 + H2O 4 Fe(OH)2
Adanya bikarbonat dalam air akan menyebabkan terbentuknya CO2, karena
pemanasan dan adanya tekanan. CO2 yang terjadi bereaksi dengan air akan
menjadi asam karbonat. Asam karbonat akan bereaksi dengan air akan
membentuk garam bikarbonat. Dengan adanya pemanasan (kalor) garam
bikarbonat ini akan membentuk CO2 lagi.
Reaksi yang terjadi:
Fe2+ + 2 H2CO3 Fe(HCO)2 + H2
Fe(HCO)2 + H2O + panas Fe(OH)2 + H2O + 2 CO2
Proses Pengolahan Air Pada Unit Pengolahan Air
Air sungai digunakan untuk memenuhi kebutuhan air sanitasi, air
pendingin dan air umpan boiler.
Adapun proses pengolahannya adalah:
Air sungai dipompa menuju bak skimmer (F-212) dengan menggunakan
pompa sentrifugal (L-211). Air sungai tersebut ditampung dalam bak skimmer
untuk memisahkan kotoran yang mengapung sekaligus sebagai bak pengendapan
awal. Kemudian air dipompa dengan pompa clarifier ( L-213) menuju tangki
clarifier (F-214) Sebagai tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi yaitu dengan
jalan penambahan alum atau Al2(SO4)3.18 H2O. Hasil atas dari tangki clarifier
dialirkan menuju bak sedimentasi (F-215) dan dilanjutkan ke sand filter ( F-217)
untuk dilakukan penyaringan terhadap gumpalan yang terbawa.
Selanjutnya air yang sudah bersih ditampung dalam bak air bersih (F-218)
dan siap untuk dibagi menjadi dua yaitu untuk keperluan sanitasi dan keperluan
proses , yang masing-masing akan diolah lebih lanjut dengan persyaratan yang
telah ditentukan, yaitu:
a. Pengolahan air sanitasi
Air dari bak penampung air bersih ( F-218) dialirkan dengan pompa
klorinasi (L-229) menuju bak klorinasi ( F-230) dan ditambahkan desinfektan
khlor (Cl2) sebanyak 1 ppm untuk menghilangkan bakteri dan mikroba pathogen
yang diinjeksikan langsung ke pipa. Selanjutnya dipompa dengan menggunakan
pompa tangki air sanitasi ( L-231) dan dialirkan ke tangki air sanitasi dan siap
untuk digunakan.
b. Pelunakan air umpan boiler
Pelunakan air umpan boiler dilakukan dengan proses pertukaran ion dalam
demineralizer yang terdiri dari 2 tangki, yaitu tangki anion exchanger (D-220A)
dan kation exchanger(D-220B)
Setelah keluar dari demineralizer, air yang telah bebas dari ion-ion
penggangu ditampung dalam bak air lunak ( F-221) yang selanjutnya dibagi
menjadi 2 bagian yaitu air umpan boiler dan air pendingin. Yang pertama
dialirkan dengan pompa deaerator (L-222) menuju deaerator (F-223) untuk
menghilangkan gas-gas terlarut dalam air seperti CO2 dan O2 dengan pemberian
steam yang diinjeksikan secara langsung. Air yang keluar dari deaerator
ditampung dalam bak boiler feed water (F-223) dan siap dipompakan menuju
boiler ( Q-220 ) dan kemudian dialirkan ke peralatan.
Selain digunakan untuk air umpan boiler juga digunakan sebagai air
pendingin, dimana air lunak dipompa dengan pompa air pendingin (L-225)
menuju ke bak air pendingin ( F-226).
c. Refrigerant
Untuk pendingin digunakan ammonia dimana ammonia dialirkan dari
tangki penyimpan ammonia dipompa menuju ke cooler (E-131) dan kondensor
(E-142).
8.3. Unit Penyediaan Listrik
Kebutuhan listrik pada pabrik Methanol direncanakan dan disediakan oleh
PLN dan generator set. Tenaga listrik yang disediakan dipergunakan untuk
menggerakkan motor instrumentasi dan lain-lain.
Total kebutuhan listrik :
- Untuk proses dan utilitas : 132,7346 kWh
- Untuk penerangan : 31,7398 kWh
8.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar
Bahan bakar yang dibutuhkan oleh pabrik Methanol yaitu boiler dan
generator. Bahan bakar yang digunakan adalah Fuel Oil 35 ° API dan
kebutuhannya adalah 164.572,2004 lb/hari. Pemilihan bahan bakar yang
digunakan berdasarkan pertimbangan- pertimbangan sebagai berikut:
- Harganya relative murah
- Mudah didapat
- Viskositasnya relatif rendah sehingga mudah mengalami pengabutan.
- Heating value relatif tinggi
- Tidak menyebabkan kerusakan pada alat-alat.
8.5. Unit Penyediaan Refrigerant
Refrigerant dibutuhkan oleh pabrik Methanol ini untuk kondensor dan
cooler pada pengolahan gas. Refrigerant yang digunakan adalah Ammonia dan
kebutuhannya adalah 135.573,1791 Kg/jam.
Pemilihan refrigerant yang digunakan berdasarkan pertimbangan – pertimbangan
sebagai berikut:
- Harganya relatif murah
- Mudah didapat
- Ramah lingkungan
- Bisa digunakan untuk suhu yang diinginkan
BAB IX
LOKASI DAN LAYOUT PABRIK
1. Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik dipilih daerah sukolilo Surabaya. Penentuan lokasi suatu
pabrik merupakan suatu bagian yang terpenting pada perencanan suatu pabrik,
oleh karena itu perlu dipilih daerah yang benar – benar memenuhi syarat baik
factor utama maupun faktor spesifik.
Adapun faktor – faktor yang menentukan didalam pemilihan lokasi pabrik ini
adalah :
1.1. Faktor Umum
1. Bahan Baku
Bahan baku merupakan faktor yang harus diperhatikan didalam
menentukan lokasi suatu pabrik. Bila ditinjau dari segi ini maka pabrik
sebaiknya didaerah mana bahan bakunya berada, sehingga masalah
pengadaan bahan baku mudah diatasi.
Hal – hal yang perlu diketahui tentang bahan baku adalah :
- Letak dari sumber bahan baku.
- Kwalitas bahan baku yang ada dan apakah kwalitas ini memenuhi
persyaratan yang dibutuhkan.
- Cara mendapatkan bahan baku dan pengangkutannya sampai ke
pabrik.
- Kapasitas dari sumber itu dan berapa lama sumber – sumber itu
dapat diandalkan pengadaannya.
- Kemungkinan – kemungkinana untuk mendapatkan sumber yang
lain.
2. Pemasaran hasil produksi
Pemasaran merupakan faktor yang penting dalam suatu industri, karena
berhasil tidaknya pemasaran akan menentukan masa depat dari suatu
pabrik
Hal – hal yang perlu diperhatikan adalah :
- dimana produksi iti dapat dipasarkan.
- apakah kebutuhan produksi ini untuk jangka panjang.
- Berapa banyak produk yang beredar dipasaran.
- Apakah ada pengaruh persaingan.
- Perlu diperhatikan jarak pabrik dan tempat pemasarannaya dan
bagaimana transportasi produk yang dipasarkan.
3. Persediaan power dan bahan bakar
Adanya power dan bahan bakar merupakan hal yang penting dalam
melaksanakan proses produksi.
Hal – hal yang perlu diperhatikan yaitu :
- ada atau tidaknya tenaga listrik didaerah itu.
- Apakah jumlahnya mencukupi.
- Harga tenaga listrik dan bahan bakar.
- Persediaan tenaga listrik dimasa yang akan datang.
- Mudah atau tudaknya untuk mendapatkan bahan bakar tersebut.
4. Sumber air
Air merupakan kebutuhan yang penting dalam industri, sebab air
digunakan untuk proses sebagai pendingin, kebutuhan steam atau
kebutuhan lainnya.
Ada dua macam sumber air untuk memenuhi kebutuhan yaitu :
- air sumur, sungai dan sebagainya.
- Air dari perusahaan penyedia air
Hal – hal yang perlu diperhatikan yaitu :
- apa ada sumber airnya.
- Sampai kapan sumber air itu dapat memenuhi kebutuhan.
- Apakah kwalitas air yang ada memenuhi syarat untuk suatu industri.
- Apakah ada pengaruh alam terhadap kemampuan penyediaan air
ataupun kwalitas air tersebut.
5. iklim atau cuaca dan keadaan sekitarnya
Hal – hal yang perlu diperhatikan yaitu :
- apakah keadaan sekitarnya menyulitkan konstruksi pabrik atau
pengaruh peralatan.
- Perlu diperhatikan keadaan angin, kecepatan dan arahnya pada
situasi terbuka yang pernah terjadi pada daerah tersebut.
- Kemungkinan untuk perluasan dimasa yang akan datang.
1.2. Faktor spesifik
1. Transportasi
Masalah transportasi yang perlu diperhatikan agar penyediaan bahan
bakar dan bahan baku serta penyaluran hasil produksi bisa berjalan
lancar dan membutuhkan biaya yang relatif rendah serta waktu yang
relatif singkat.
Hal – hal yang perlu diperhatikan :
- jalan raya yang dapat dilalui mobil atau truk.
- Jalan kereta api.
- Sungai yang dapat dilalui kapal dan perahu.
- Adanya pelabuhan dan lapangan terbang.
2. Waste Disposal
Hal ini perlu diperhatikan apakah sisa atau buangan pabrik berbahaya
atau tidak bagi masyarakat sekitarnya.
Bila berbahaya, maka yang perlu diperhatikan :
- Cara pengeluaran bentuk dari buangan terutama yang
ada hubungannya dengan pemerintah dan peraturan setempat.
- Masalah polusi atau pencemaran.
3. Tenaga kerja
Penyediaan tenaga kerja yang perlu diperhatikan :
- Mudah tidaknya untuk mendapatkan tenaga kerja yang dibutuhkan.
- Keahlian dan pendidikan tenaga kerja yang tersedia.
- Peraturan perburuhan atau ikatan buruh yang berlaku.
- Tingkatan penghasilan tenaga kerja di daerah itu.
4. Faktor undang – undang peraturan
5. Perpajakan dan asuransi
6. Site karakteristik dari lokasi
Hal yang harus diperhatikan :
- Apakah lokasi itu pada daerah rawa, bekas sampah atau bukit.
- Harga tanah dan fasilitas – fasilitas yang ada.
7. Perlu diperhatikan apakah daerah itu terletak di daerah militer, daerah
banjir atau di daerah kebakaran.
8. Masalah lingkungan atau komunitas.
Disini yang harus diperhatikan adalah :
- Apakah merupakan daerah pedesaan atau perkotaan.
- Fasilitas sekolah, rumah dan tempat ibadah.
- Fasilitas rekreasi dan rumah sakit.
1.3. Pemilihan lokasi
Berdasarkan pada faktor – faktor tersebut di atas, maka pemilihan pabrik
metanol ini dirancang terletak didaerah Sukolilo Surabaya.
Pemilihan lokasi ini didasarkan atas sebagai berikut :
1. Bahan baku
Bahan baku yang diperlukan dalam pabrik ini adalah sampah. Sampah
didapat dari pasar yang ada di daerah Surabaya dan sekitarnya. Jadi hal ini
dapat sangat ekonomis sekali.
2. Pemasaran
Keperluan metanol antara lain untuk formal dehid cat, tinta, lem, bahan
kimia buatan ( misal : metil amin, metil khlorid, metil methakrylat ),
sebagai bahan pelarut. Yang memerlukan metanol terutama di daerah
Gresik, Sidoarjo, Surabaya dan sekitarnya.
3. Penyediaan utilitas
Kebutuhan air didapat dari sungai Jagir yang diolah sendiri, dan dari
sumber artetis untuk keperluan proses, rumah tangga dan lain – lain.
Kebutuhan listrik mudah didapat dari PLN karena lokasi ini sudah
terjangkau oleh jaringan listrik dari PLN, sedang intuk kebutuhan bakar
diperoleh dari Pertamina.
4. Transportasi
Lokasi di tepi jalan raya yang bisa dilewati atau dimasuki kendaraan –
kendaraan, dekat stasiun atau jalan kereta api, dan juga tidak terlali jauh
dari pelabuhan Gresik dan Surabaya sehingga memperingankan ongkos
pengangkutan bila hasil produksi akan dipasarkan ke luar Jawa.
5. Tenaga kerja
Kebutuhan akan tenaga kerja baik yang terdidik atau ahli maupun yang
tidak terdidik atau kasar diperoleh dari daerah sekitarnya dan kota lain
yang mempunyai sekolah menengah yang ada jurusan industri kimia dan
lain – lain.
6. Peninjauan peraturan pemerintah dan pajak
Pendirian pabrik metanol ini tidak bertentangan dengan pemerintah dan
bahkan menunjang program pembangunan dibidang industri kimia.
Sedangkan pajak disini lebih rendah dibanding bahan bakunya karena
pemasaran bahan bakunya dikenakan pajak yang tinggi.
7. Iklim atau cuaca
Karena cuaca cukup baik, gangguan alam seperti angin ribut, gempa bumi,
banjir, boleh dikatakan tidak terjadi di kota ini.
8. Site karakteristik
Struktur tanah cukup baik dan perluasaannya cukup sempurna.
9. Keadaan masa perang
Daerah ini bukan daerah masa basis, jadi cukup aman.
10. Faktor – faktor lain
Sukolilo Surabaya merupakan lokasi yang cocok karena bahan bakunya
dekat dengan Surabaya dan buangannya tidak bahaya dengan lingkungan,
dekat dengan sungai Jagir.
2. Lay out pabrik
Perencanaan lay out adalah penempatan alat – alat dalam pabrik agar
dapat beroperasi sebaik – baiknya, juga dalam perbaikan agar dapat beroperasi
sebaik – baiknya maupun untuk pembersihan dan pemeliharaan dapat berjalan
lancar dan sempurna.
Faktor – faktor yang perlu diperhatikan dalam menentukan lay out suatu pabrik
yaitu :
1. Apakah pabrik yang akan didirikan merupakan tambahan atau sama sekali.
Pabrik yang direncanakan ini adalah baru sehingga mendapat kebebasan
didalam merencanakan tempat alat – alat. Oleh karena itu digunakan hasil
survey yang diteliti dengan cermat, supaya pabrik dapat berproduksi
dengan lancar.
2. Perluasan dimasa yang akan datang
Untuk keperluan ini diperlukan persediaan tanah kosong palin sedikit
setengah dari besarnya pabrik yang telah ada.
3. Soal yang menyangkut soal distribusi
Distribusi utility yang dibutuhkan dalam pabrik perlu diatur seekonomis
mungkin, seperti pemakaian air, bahan bakar, steam dan lain – lain.
4. Cuaca
Ini menentukan pemilihan bangunan yang di luar gedung dan yang di
dalam gedung.
5. Hal – hal yang menyangkut keselamatan kerja
Perlu adanya alat pengaman, misal untuk kebakaran, ledakan dan
sebagainya. Juga faktor keamanan yang ada hubungannya baik terhadap
pabrik itu sendiri maupun pada karyawan dari pabrik itu maupun
masyarakat sekitarnya.
6. Faktor – faktor yang menyangkut adanya peraturan yang dikeluarkan oleh
pemerintah mengenai bangunan ( misalnya dalam pembuatan tower,
cerobong dan lain – lain ).
7. Harus diperhatikan tentang waste diposal
8. Diusahakan pemakaian ruangan yang seefisien mungkin juga ruang
pemindahan barang, storid dan lain – lain.
3. Equipment lay out
Perencanan tata ruangan penting untuk :
- effisiensi proses
- keselamtan dan ketenangan kerja
Adapun hal – hal yang perlu diperhatikan adalah :
- letak peralatan yang disusun sesuai dengan urutan proses.
- Pengelompokan alat yang sejenis untuk memudahkan pengawasan.
- Pengaturan letak peralatan yang dapat memudahkan transfortasi
bahan – bahan.
Adanya ruangan yang cukup antara peralatan yang satu dengan
yang lainnya, yaitu untuk memudahkan pemeriksaan, peralatan
serta dapat menjamin keselamtan dan ketenangan kerja.
- ruangan kelihatan harmonis, sehingga membangkitkan kegairahan
kerja dan mudah pembersihannya.
4. Perluasaan pabrik
Dalam perluasan suatu pabrik perlu diperhatikan perencanana perluasan pabrik
dimasa yang akan datang yaitu :
- menyediakan tempat uantuk memungkinkan adanya perluasan
pabrik.
- Menyediakan untuk penambahan unui baru ataupun perluasan dari
unut yang telah ada.
Keterangan Gambar:
1. Tempat Parkir
2. Satpam
3. Mushola
4. Masjid
5. Satpam
6. Kompleks Welfare terdiri atas kantin, perpustakaan, barber shop,
koperasi dan auditorium
7. Storage Bahan baku
8. Research and Development
9. Quality Control
10. Storage Produk
11. Proses
12. Instalasi Listrik
13. Unit Penyediaan Air dan Steam
14. Tempat Parkir Kendaraan Angkut Bahan Baku
15. Unit Distilasi
16. Pemadam Kebakaran
EQUIPMENT LAY OUT
Gambar 9.3. Tata Letak Peralatan Proses Pabrik Methanol
Keterangan Gambar :
SH-114 : Shredder
R-115 : Rotary Dryer
G-119 : Gasifier
R-127 : Water Heat Boiler
SC-129 : Shift Converter
ST-134 : Kolom Stripper
A-120 : Kolom Absorber
R-130 : Reaktor Metanol Converter
BAB X
ORGANISASI PERUSAHAAN
10.1. Bentuk Perusahaan
Direncanakan bentuk perusahaan pabrik methanol ini adalah Perseroan
Terbatas(PT.). Pemilihan bentuk perusahaan ini didasarkan atas pertimbangan-
pertimbangan sebagai berikut:
- Mudah mendapatkan modal, yaitu selain dari bank, modal juga dapat didapat
dari penjualan saham.
- Kekayaan perusahaan terpisah dari kekayaan pemegang saham.
- Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sebab segala sesuatu yang
menyangkut kelancaran perusahaan dipegang oleh pimpinan perusahaan.
- Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak terpengaruh
dengan pemegang saham, direksi atau karyawan.
10.2. Struktur Organisasi
Direncanakan bentuk perusahaan pabrik methanol ini adalah Perseroan
Terbatas (PT). Pemilihan bentuk perusahaan ini didasarkan atas pertimbangan –
pertimbangan sebagai berikut :
• Mudah mendapatkan modal, yaitu selain dari bank, modal juga dapat
diperoleh dari penjualan saham.
• Kekayaan perusahaan terpisah dari kekayaan pemegang saham.
• Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sebab segala sesuatu yang
menyangkut kelancaran perusahaan dipegang oleh pimpinan perusahaan.
• Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak terpengaruh
dengan seorang pemegang saham, direksi, atau karyawan.
Sistem organisasi perusahaan ini adalah sistem garis dan staf. Alasan
pemakaian sistem ini adalah :
• Biasa digunakan untuk organisasi yang cukup besar dengan produksi
kontinyu.
• Terdapat kesatuan pimpinan dan perintah, sehingga disiplin kerja lebih baik.
• Masing – masing kepala bagian atau manager secara langsung bertanggung
jawab atas aktivitas yang dilakukan untuk mencapai tujuan.
• Pimpinan tertinggi dipegang oleh seorang direktur yang bertanggung jawab
kepada dewan komisaris. Anggota dewan komisaris merupakan wakil – wakil
dari pemegang saham dan dilengkapi dengan staf ahli yang bertugas
memberikan nasihat dan saran kepada direktur.
Bagan struktur organisasi dapat dilihat pada gambar 10.1
10.3. Pembagian Tugas dan Tanggung Jawab
10.3.1. Pemegang Saham
Adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk pabrik dengan
cara membeli saham perusahaan. Pemegang saham adalah pemilik perusahaan
dimana jumlah yang dimiliki tergantung atau terbatas pada jumlah saham yang
dimilikinya, sedangkan kekayaan pribadi dari pemegang saham tidak
dipertanggungjawabkan sebagai jaminan atas hutang – hutang perusahaan.
Pemegang saham harus menanamkan saham paling sedikit satu tahun. Kekuasaan
tertinggi terletak pada pemegang saham, dan merekalah yang memilih Direktur
dan Dewan Komisaris dalam Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) serta
menentukan gaji Direktur tersebut.
10.3.2. Dewan Komisaris
Dewan komisaris bertindak sebagai wakil dari pemegang saham.
Komisaris diangkat menurut ketentuan yang ada dalam perjanjian dan dapat
diberhentikan setiap waktu oleh/dalam RUPS apabila ia bertindak bertentangan
dengan anggaran dasar atau kepentingan perseroan tersebut. Umumnya dipilih
dalam RUPS dari kalangan pemegang saham yang mempunyai saham terbanyak
dari perseroan tersebut.
Tugas Dewan Komisaris :
• Mengawasi direktur dan berusaha agar tindakan direktur tidak merugikan
perusahaan.
• Menetapkan kebijaksanaan perusahaan.
• Mengadakan evaluasi atau pengawasan tentang hasil yang diperoleh
perusahaan.
• Menyetujui atau menolak rancangan yang diajukan direktur.
• Memberikan nasihat pada direktur bila direktur ingin mengadakan perubahan
dalam perusahaan.
10.3.3. Direktur Utama
Direktur utama adalah pimpinan perusahaan yang bertanggung jawab
kepada Dewan Komisaris dan membawahi :
• Direktur Teknik
• Direktur Administrasi
Tugas dan wewenang Direktur Utama :
• Bertanggung jawab kepada Dewan Komisaris.
• Menetapkan kebijaksanaan peraturan dan tata tertib baik keluar maupun ke
dalam perusahaan.
• Mengkoordinasi kerja sama antara Direktur Teknik dan Direktur Administrasi.
• Mengatur dan mengawasi keuangan perusahaan.
• Mengangkat dan mengawasi keuangan perusahaan.
• Bertanggung jawab atas kelancaran perusahaan
10.3.4. Penelitian dan Pengembangan (Litbang).
Litbang merupakan staf Direktur Utama yang terdiri dari ahli teknik dan
ahli ekonomi.
Tugas dan wewenang Litbang:
• Memberikan nasihat dan informasi mengenai masalah teknik dan ekonomi
kepada Direktur Utama.
• Membantu Direktur Utama dalam bidang penelitian dan pengembangan
organisasi perusahaan, teknik proses dan sebagainya, sehingga dapat
memajukan perusahaan.
10.3.5. Direktur Teknik
Direktur Teknik bertanggung jawab kepada Direktur Utama dalam hal :
• Pengawasan produksi.
• Pengawasan peralatan pabrik.
• Perbaikan dan pemeliharaan alat produksi dan utilitas.
• Perencanaan jadwal produksi dan penyediaan sarana produksi.
10.3.6. Direktur Administrasi
Direktur Administrasi bertanggung jawab kepada Direktur Utama dalam
hal :
• Biaya – biaya produksi.
• Untung rugi perusahaan.
• Neraca keuangan.
• Administrasi perusahaan.
10.3.7. Kepala Bagian
Tugas dan wewenang kepala bagian :
• Menbantu Direktur Teknik atau Direktur Administrasi dalam pelaksanaan
aktivitas pada bagian masing – masing.
• Memberi pengawasan dan pengarahan terhadap seksi – seksi dibawahnya.
• Menyusun laporan dari hasil yang dicapai oleh bagian masing – masing.
• Bertanggung jawab atas kerja bawahannya.
Kepala Bagian terdiri dari :
a. Kepala Bagian Produksi
Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik dalam bidang mutu produksi dan
kelancaran proses produksi, dan membawahi :
Seksi Proses
- Mengatur dan mengawasi pelaksanaan jalannya proses produksi yang
terjadi serta realisasi rencana.
- Bertanggung jawab atas jalannya masing – masing proses.
Seksi Laboratorium
Bertugas mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku, bahan baker, dan
produk, supaya diperoleh kualitas produk yang diharapkan.
Seksi Bahan Baku
Mengatur jadwal pembelian bahan baku, pengiriman serta bertanggung
jawab atas penyediaan bahan baku.
b. Kepala Bagian Teknik
- Mengatur dan mengawasi segala masalah yang berhubungan dengan
peralatan teknik, proses, dan utilitas.
- Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik.
Kepala Bagian Teknik membawahi :
Seksi Utilitas
- Bertugas mengawasi dan mengatur pelaksanaan penyediaan air
pendingin, steam, air umpan boiler, bahan bakar, dan listrik.
- Bertanggung jawab atas peralatan, misalnya : boiler.
Seksi Perawatan
- Melaksanakan pemeliharaan gedung, taman dan peralatan proses
termasuk utilitas.
- Mengadakan perbaikan terhadap peralatan – peralatan yang mengalami
kerusakan.
c. Kepala Bagian Umum
Bertanggung jawab kepada Direktur Administrasi dalam bidang personalia,
keamanan, kesehatan, dan angkutan.
Kepala Bagian Umum membawahi :
Seksi Personalia
Bertugas melaksanakan segala sesuatu yang berhubungan dengan tenaga
kerja antara lain :
- Penerimaan dan pemberhentian karyawan.
- Mengadakan pendidikan dan latihan kerja bagi karyawan.
- Penempatan karyawan
- Kesejahteraan karyawan.
Seksi Kesehatan
Tugas seksi kesehatan :
- Menjaga dan memberi pelayanan kesehatan kepada seluruh karyawan.
Seksi Angkutan
Tugas seksi angkutan :
- Menyediakan sarana transportasi guna keperluan pengangkutan bahan
baku maupun produk.
- Menyediakan sarana transportasi untuk keperluan karyawan.
d. Kepala Bagian Keuangan
Bertanggung jawab kepada Direktur Keuangan dalam bidang keuangan,
pemasaran, gudang.
Seksi Keuangan dan Pembukuan
- Mengadakan perhitungan uang perusahaan.
- Mengamankan keuangan perusahaan.
- Merencanakan keuangan di masa yang akan datang.
- Membayar gaji karyawan
Seksi Pemasaran
Bertanggung jawab mengenai masalah – masalah yang berguna untuk
mencari pemasaran yang seluas – luasnya dengan memperoleh keuntungan
yang sebesar – besarnya.
Seksi Gudang
Bertugas mengatur dan mengawasi keluar masuknya produk dari gudang.
10.4. Jadwal Jam Kerja
Pabrik methanol ini direncanakan bekerja atau beroperasi selama 330 hari
dalam pertahun dan 24 jam perhari, sisa harinya digunakan untuk perbaikan dan
perawatan serta shut down.
Pembagian kerja untuk pegawai adalah sebagai berikut :
a. Untuk pegawai non shift
Bekerja selama 6 (enam) hari dalam seminggu, sedang hari Minggu dan hari
besar libur.
Ketentuan jam kerja adalah sebagai berikut:
Senin – Kamis : 07.00 – 15.00 ( Istirahat 12.00 – 13.00 WIB)
Jumat : 07.00 – 15.00 ( Istirahat 11.00 – 13.00 WIB)
Sabtu : 07.00 – 13.00
b. Untuk pegawai shift
Sehari bekerja 24 jam, yang terbagi dalam 3 shift, yaitu:
- Shift I : 07.00 – 15.00 WIB
- Shift II : 15.00 – 23.00 WIB
- Shift III : 23.00 – 07.00 WIB
Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, karyawan shift dibagi menjadi 4 (empat)
regu bekerja, di mana jika 3 (tiga) regu bekerja maka 1 (satu) regu libur.
Jadwal kerja masing – masing regu ditabelkan sebagai berikut :
Tabel 10.1 Jadwal Kerja Karyawan
Hari Regu
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
I
II
III
IV
P
S
M
-
P
S
-
M
P
-
S
M
-
P
S
M
M
P
S
-
M
P
-
S
M
-
P
S
-
M
P
S
S
M
P
-
S
M
-
P
S
-
M
P
-
S
M
P
Keterangan :
P = Pagi (shift I)
S = Siang (shift II)
M = Malam (shift III)
- = Libur
10.5. Status Karyawan dan Sistem Upah
Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda – beda tergantung pada
status karyawan dan tingkat pendidikan, serta besar kecilnya kedudukan, tanggung
jawab dan keahliannya. Menurut statusnya karyawan pabrik ini dapat dibagi
menjadi tiga golongan sebagai berikut :
a. Karyawan tetap
Karyawan tetap adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan
surat keputusan (SK) Direksi dan mendapat gaji bulanan berdasarkan
kedudukan, keahlian dan masa kerjanya.
b. Karyawan harian
Karyawan harian adalah pekerja yang diangkat dan diberhentikan oleh Direksi
berdasarkan nota persetujuan Direksi atas pengajuan kepala yang
membawahinya dan menerima upah harian yang dibayarkan tiap – tiap akhir
pekan.
c. Karyawan borongan
Karyawan borongan adalah pekerja yang dipergunakan oleh pabrik bila
diperlukan saja, misalnya : bongkar muat barang, dan lain – lain. Pekerja ini
menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan.
10.6. Jaminan Sosial
Jaminan sosial adalah jaminan yang diterima pihak karyawan di luar
kesalahannya, sehingga tidak dapat melakukan pekerjaan.
Jaminan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan adalah :
a. Tunjangan
- Tunjangan di luar gaji pabrik, diberikan kepada tenaga kerja tetap
berdasarkan prestasi yang telah dilakukannya.
- Tunjangan lembur yang diberikan kepada tenaga kerja yang bekerja di luar
jam kerja (khusus untuk tenaga kerja shift).
b. Fasilitas
- Disediakan kendaraan dinas berupa :
• Kendaraan roda empat bagi Direktur.
• Kendaraan roda dua bagi Kepala Bagian.
- Disediakan kendaraan antar jemput bagi para kepala seksi dan karyawan
bawahannya, atau diganti dengan uang transport yang sesuai.
- Setiap karyawan diberi 2 (dua) pasang pakaian kerja dalam setahun. Selain
itu kepada tenaga kerja shift juga dibagikan perlengkapan penunjang
keselamatan kerja yang sesuai dengan bidang yang ditanganinya.
c. Pengobatan
- Pengobatan ringan dapat dilakukan di poliklinik perusahaan dan diberikan
kepada tenaga kerja yang membutuhkan.
- Untuk pengobatan berat diberikan penggantian ongkos sebesar 50 % secara
langsung kepada rumah sakit, dokter, dan apotik yang bersangkutan yang
ditentukan oleh perusahaan.
- Karyawan yang mengalami gangguan kesehatan atau kecelakaan dalam
melaksanakan tugasnya untuk perusahaan, akan mendapat penggantian
ongkos pengobatan sepenuhnya.
d. Cuti
- Cuti tahunan selama 12 hari kerja dan diatur dengan mengajukan
permohonan satu minggu sebelumnya untuk dipertimbangkan ijinnya.
- Cuti sakit bagi tenaga kerja yang memerlukan isrirahat total berdasarkan
surat keterangan dokter.
- Cuti hamil selama 1 (satu) bulan bagi tenaga kerja wanita.
- Cuti untuk keperluan dinas atas perintah atasan berdasarkan kondisi tertentu
perusahaan.
10.7. Perincian Jumlah Tenaga Kerja
Penentuan jumlah karyawan proses :
Kapasitas = 15.000ton/ tahun
= (15.00 ton/ tahun)/ (330 hari/ tahun)
= 45 ton/ hari
Dari Vilbrandt hal. 235 fig 6-35 untuk peralatan dengan kondisi rata- rata
didapat:
M = 38 (orang jam/ hari . tahapan proses).
Ada 18 proses dalam pabrik sehingga didapat :
Karyawan proses = 38 x 18 = 684 orang.jam / hari
Karena 1 (satu) shift = 8 jam, maka :
Karyawan proses: (684/8) orang/shift.hari = 85,5 orang/ shift.hari
Jadi total jumlah karyawan :
= 85,5 orang/ shift. hari x 4 shift = 342 orang / hari.
Perincian jumlah tenaga kerja dapat dilihat pada tabel 8.2.
Tabel 10.2. Perincian Jumlah tenaga Kerja
No Jabatan Jumlah
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Dewan Komisaris
Direktur Utama
Sekretaris Direksi
Direktur
Staff Litbang
Kepala Bagian
Kepala Seksi
Karyawan Utilitas
Karyawan Pemeliharaan
Karyawan Proses
Karyawan Laboratorium
Karyawan Bahan Baku
Karyawan Personalia
Karyawan Keamanan
Karyawan Kesehatan
Karyawan Angkutan
Karyawan Pemasaran
Karyawan Keuangan
Karyawan Gudang
Karyawan Kantin
5
1
1
2
2
4
12
20
20
342
10
10
4
15
4
8
15
10
15
5
BAB XI
ANALISA EKONOMI
Perencanaan suatu pabrik perlu ditinjau dari faktor – faktor ekonomi yang
menentukan apakah pabrik tersebut layak didirikan atau tidak. Faktor – faktor
yang perlu dipertimbangkan dalam penentuan untung rugi dalam mendirikan
pabrik methanol adalah sebagai berikut:
- Return On Invesment (ROI)
- Pay Out Time (POT)
- Break Event Point (BEP)
Sedangkan untuk menghitung faktor - faktor di atas perlu diadakan
penaksiran beberapa hal yang menyangkut administrasi perusahaan dan jalannya
proses, yaitu:
1. Penaksiran modal investasi Total (Total Capital Investment)
a. Modal tetap (Fixed Capital Investment)
b. Modal Kerja (Working Capital Investment)
2. Penentuan Biaya Produksi (Total Production Cost)
a. Biaya pembuatan (Manufacturing Cost)
b. Biaya pengeluaran umum (General Expence)
3. Total Pendapatan
11.1. Penentuan Total Capital Investment (TCI)
Karena harga peralatan dari tahun ke tahun cenderung naik maka
perhitungan harga alat dapat dilihat di appendiks D.
a. Biaya Langsung (DC)
1. Harga peralatan E = Rp 21.760.360.168,65
2. Instalasi alat 40% E = Rp 8.704.144.064
3. Instrumentasi dan alat kontrol 20% E = Rp 4.352.072.032
4. Perpipaan terpasang 40% E = Rp 8.704.144.064
5. Listrik terpasang 30% E = Rp 6.528.108.048
6. Tanah 5% E = Rp 1.088.018.008
7. Bangunan 20% E = Rp 4.352.072.032
8. Fasilitas pelayanan dan pengembangan 50% E = Rp10.880.180.080
Total Modal Langsung (DC) = Rp 66.369.098.490
b. Biaya Tak Langsung (IC)
9. Engineering dan Supervisi 25% DC = Rp 16.592.274.620
10. Konstruksi 20% DC = Rp 13.273.819.700
Total Modal Tak Langsung (IC) = Rp 29.866.094.320
c. Fixed Capital Investment (FCI)
FCI = DC + IC
= Rp 66.369.098.490 + Rp 29.866.094.320
= Rp 96.235.192.810
d. Working Capital (WC)
WC = 15% TCI
= 0,15 x Rp 113.217.873.900
= Rp 16.982.681.080
e. Total Capital Investment (TCI)
TCI = FCI + WC
= Rp 96.235.192.810 + 15% TCI
= Rp 113.217.873.900
f. Modal Perusahaan
Modal sendiri (MS) 60% TCI = 0,6 x Rp 113.217.873.900
= Rp 67.930.724.340
Modal pinjaman (MP) 40% TCI = 0,4 x Rp 113.217.873.900
= Rp 45.287.149.560
11.2. Penentuan Total Product Cost (TPC)
a. Biaya Poduksi Langsung (Direct Production Cost/DPC)
1. Bahan baku = Rp 9.048.868.090
2. Tenaga kerja TK = Rp 11.677.200.000
3. Supervisi 15% TK = Rp 1.751.580.000
4. Utilitas = Rp 8.897.386.555
5. Pemeliharaan dan perawatan (PP) 10% FCI = Rp 9.623.519.281
6. Penyediaan operasi 20% PP = Rp 1.924.703.856
7. Laboratorium 10% TK = Rp 1.167.720.000
8. Patent dan Royalti 1% TPC = 0,01 TPC
9. Biaya pengemasan = Rp 3.288.780.000
Biaya Produksi Langsung (DPC) = Rp 47.379.757.780 + 0,01TPC
b. Biaya Tetap (Fixed Cost/FC)
10. Depresiasi alat 13% FCI = Rp 12.510.575.070
11. Depresiasi bangunan 2% FCI = Rp 1.924.703.856
12. Pajak kekayaan 2% FCI = Rp 1.924.703.856
13. Asuransi 3% FCI = Rp 2.887.055.784
14. Bunga bank 20% MP = Rp 9.057.429.912
Biaya Tetap (FC) = Rp 28.304.468.480
c. Biaya Overhead Pabrik
Biaya Overhead 50% TK = 0,5 x Rp 11.677.200.000
= Rp 5.838.600.000
d. Biaya Pengeluaran Umum (General Expences/GE)
15. Biaya administrasi 15% TK = Rp 1.751.580.000
16. Biaya distribusi dan pemasaran 5% TPC = 0,05 TPC
17. Biaya LITBANG 5% TPC = 0,05 TPC
Biaya Pengeluaran Umum (GE) = Rp 1.751.580.000 + 0,1 TPC
e. Biaya Produksi Total (TPC)
TPC = DPC + FC + Biaya Overhead + GE
= (Rp 47.379.757.780+ 0,01 TPC) + Rp 28.304.468.480 +
Rp 5.838.600.000 + (Rp 1.751.580.000+ 0,1 TPC)
= Rp 83.274.224.260 + 0,11 TPC
TPC = Rp 93.566.544.110
Maka, DPC = Rp 47.379.757.780 + 0,01 TPC
= Rp 47.379.757.780 + (0,01 x Rp 93.566.544.110)
= Rp 48.315.423.220
GE = Rp 1.751.580.000 + 0,1 TPC
= Rp 1.751.580.000 + (0,1 x Rp 93.566.544.110)
= Rp 11.108.234.410
11.3. Analisa Profitabilitas
1. Laba Perusahaan
Laba perusahaan, yaitu keuntungan yang diperoleh dari penjualan produk.
Total penjualan per tahun = Rp 136.551.624.600
Laba kotor = Harga Jual - Biaya Produksi
= Rp 136.551.624.600 – Rp 93.566.544.110
= Rp 42.985.080.500
Pajak penghasilan = 30% dari laba kotor
= (0,3 x Rp 42.985.080.500)
= Rp 12.895.524.150
Laba bersih = laba kotor x (1 - % pajak)
= Rp 42.985.080.500 x (1 – 0,3)
= Rp 30.089.556.350
Nilai penerimaan Cash Flow setelah pajak (CA):
CA = Laba bersih + Depresiasi alat
= Rp 30.089.556.350 + Rp 12.510.575.070
= Rp 42.600.131.420
2. Laju Pengembalian Modal (ROI)
ROI adalah pernyataan umum yang digunakan untuk menunjukkan laba
tahunan sebagai usaha untuk mengembalikan modal.
a. ROI sebelum pajak
ROIBT = %100tetapModal
kotorLaba×
= %100810.192.235.96500.080.985.42
×RpRp
= 44,66 %
b. ROI setelah pajak
ROIAT = %100tetapModal
bersihLaba×
= %100810.192.235.96350.556.089.30
×RpRp
= 31,26%
= (31,26%) dari modal investasi
= 0,3126 x Rp 113.217.873.900
= Rp 35.391.907.380
3. Lama Pengembalian Modal (POT)
POT adalah masa tahunan pengembalian modal investasi dari laba yang
dihitung dikurangi penyusutan atau waktu yang diperlukan untuk mengembalikan
modal investasi.
POT = tahun1 x pajaksetelah flowCash
tetapModal
= tahun1 x .42042.600.131 Rp.81096.235.192 Rp = 2,25 tahun
4. Break Event Point ( BEP )
BEP adalah titik dimana jika tingkat kapasitas pabrik berada pada titik
tersebut maka pabrik tidak untung dan tidak rugi atau harga penjualan sama
dengan biaya produksi.
BEP = %100VCSVC0,7S
SVC)(0,3FC×
−−+
a. Biaya Tetap ( FC )
FC = Rp 28.304.468.480
b. Biaya Variabel ( VC )
1. Bahan Baku per tahun = Rp 9.048.868.090
2. Biaya Utilitas per tahun = Rp 8.897.386.555
3. Biaya Pengemasan per tahun = Rp 3.288.780.000
Total Biaya Variabel (VC) = Rp 21.235.034.650
c. Biaya Semi Variabel (SVC)
1. Biaya Umum (GE) = Rp 11.108.234.410
2. Biaya Overhead = Rp 5.838.600.000
3. Penyediaan Operasi = Rp 1.924.703.856
4. Biaya Laboratorium = Rp 1.167.720.000
5. Gaji Karyawan Langsung = Rp 11.677.200.000
6. Supervisi = Rp 1.751.580.000
7. Perawatan dan Pemeliharaan = Rp 9.623.519.281
8. Royalti = Rp 935.665.441,1
Total Biaya Semi Variabel (SVC) = Rp 44.027.222.990
d. Harga Penjualan (S)
S = Rp 136.551.806.600
Maka,
BEP = %100VCSVC0,7S
SVC)(0,3FC×
−−+
= %100.65021.235.034 Rp.990)44.027.222 Rp0,7(600.806.551.136
.990)44.027.222 Rp(0,3.48028.304.468 Rp×
−−+
Rp
= 49,13%
Titik BEP terjadi pada kapasitas = 0,4913 x 15000 ton/tahun
= 7.369,5 ton/tahun
Nilai BEP untuk pabrik Methanol berada diantara nilai 30 – 60%, sehingga
nilai BEP diatas memadai.
Untuk produksi tahun pertama kapasitas pabrik 90% dari kapasitas yang
sesungguhnya, sehingga keuntungan adalah :
BEP)(100)%kapasitas(100BEP)(100
PBPBi
−−−−
=
Dimana :
PBi = keuntungan pada %kapasitas yang tercapai (dibawah 100%)
PB = keuntungan pada kapasitas 100%
%kap = % kapasitas yang tercapai
49,13)(10090)(10049,13)(100
.35030.089.556 RpPBi
−−−−
=
PBi = Rp 24.174.565.910
Sehingga cash flow setelah pajak untuk tahun pertama adalah :
CA = laba bersih tahun pertama + depresiasi alat
= Rp 24.174.565.910 + Rp 12.510.575.070
= Rp 36.685.140.980
Rp T
Kapasitas Produksi (%)
0,3 SVC
SVC + VC
FC
0 49,13 100
BEP
S
Gambar 11.1 Break Event Point (BEP) Pabrik Methanol
11.4. Shut Down Point (SDP)
Shut Down Point adalah suatu titik yang merupakan kapasitas minimal
pabrik masih boleh beroperasi.
SDP = x100%VC0,7SVCS
0,3SVC−−
= 650.034.235.21)990.222.027.447,0(600.806.551.136
)990.222.027.443,0(−− x
x
= 15,63%
Titik Shut Down Point terjadi pada kapasitas = 15,63% x 15000 ton/th
= 2.344,5 ton/th
11.5. Net Present Value (NPV)
Metode ini digunakan untuk menghitung selisih dari nilai penerimaan kas
bersih sekarang dengan nilai investasi sekarang.
Langkah – langkah menghitung NPV :
a. Menghitung CAo (tahun ke-0) untuk masa konstruksi 2 tahun
CA-2 = 40% x FCI x (1+i)2
= 40% x Rp 96.235.192.810 x (1 + 0,2)2
= Rp 55.431.471.060
CA-1 = 60% x FCI x (1 + i)1
= 60% x Rp 96.235.192.810 x (1 + 0,2)1
= Rp 69.289.338.820
CAo = - (CA-1 +CA-2)
= - (Rp 69.289.338.820 + Rp 69.289.338.820)
= - Rp 124.720.809.900
b. Menghitung NPV tiap tahun
NPV = CA x Fd
Dimana :
CA = Cash Flow setelah pajak
Fd = faktor diskon = ni)(11+
n = tahun ke-n
i = tingkat bunga bank
Tabel 11.6.1. Cash flow untuk NPV selama 10 tahun
Tahun Cash Flow/CA (Rp) Fd (i = 0.2) NPV 0 -1.24721E+11 1,0000 -1.24721E+11 1 36.685.140.980 0,8333 30.570.950.817 2 42.600.131.420 0,6944 29.583.424.597 3 42.600.131.420 0,5787 24.652.853.831 4 42.600.131.420 0,4823 20.544.044.859 5 42.600.131.420 0,4019 17.120.037.383 6 42.600.131.420 0,3349 142.66.697.819 7 42.600.131.420 0,2791 11.888.914.849 8 42.600.131.420 0,2326 9.907.429.041 9 42.600.131.420 0,1938 8.256.190.867 10 42.600.131.420 0,1615 6.880.159.056
Nilai sisa 0 0,1615 0 WCI 16.982.681.080 0,1615 2.742.797.807 Jumlah 51.692.691.026
Karena harga NPV = (+) maka pabrik methanol dari sampah kota layak untuk
didirikan.
Tabel 11.6.2. Internal Rate Return (IRR)
Tahun Cash Flow/CA (Rp) Fd (i = 0.2) NPV1 Fd (i = 0.4) NPV2
0 -1.24721E+11 1,0000 -1.24721E+11 1,0000 -1.24721E+111 36.685.140.980 0,8333 30.570.950.817 0,7143 26.203.672.1292 42.600.131.420 0,6944 29.583.424.597 0,5102 21.734.760.9293 42.600.131.420 0,5787 24.652.853.831 0,3644 15.524.829.2354 42.600.131.420 0,4823 20.544.044.859 0,2603 11.089.163.7395 42.600.131.420 0,4019 17.120.037.383 0,1859 7.920.831.2426 42.600.131.420 0,3349 14.266.697.819 0,1328 5.657.736.6027 42.600.131.420 0,2791 11.888.914.849 0,0949 4.041.240.4308 42.600.131.420 0,2326 9.907.429.041 0,0678 2.886.600.3079 42.600.131.420 0,1938 8.256.190.867 0,0484 2.061.857.36210 42.600.131.420 0,1615 6.880.159.056 0,0346 1.472.755.259
Nilai sisa 0 0,1615 0 0,0346 0WCI 16.982.681.080 0,1615 2.742.797.807 0,0346 587.118.678,6Jumlah 51.692.691.026 -25.540.243.989
IRR = i1 + )i(ix NPVNPV
NPV21
21
1 −−
= 20% + %)20%40()989.243.540.25(026.691.692.51
026.691.692.51−
−−x
= 33,39%
Karena harga IRR lebih besar dari bunga bank (20%), maka pabrik methanol dari
sampah kota layak didirikan.
BAB XII
KESIMPULAN
Pra rencana pabrik methanol dari sampah kota ini menghasilkan
methanol, etanol. Selain itu juga menghasilkan abu sebagai pupuk. Ketersediaan
methanol ini selain untuk mencukupi kebutuhan dalam negeri juga diekspor.
Lokasi pendirian pabrik di daerah Sukolilo Surabaya dengan pertimbangan
berbagai aspek yang menguntungkan seperti bahan baku yang melimpah, dekat
jalan utama dan pelabuhan sehingga memudahkan pemasaran, tenaga kerja yang
murah dan banyak serta sarana dan prasarana lainnya.
Ditinjau dari segi ekonomi, pabrik methanol ini layak didirikan dengan
penilaian investasi sebagai berikut.
1. Total Capital Investment (TCI) = Rp 113.217.873.900
2. Total Production Cost (TPC) = Rp 93.566.544.110
3. Rate of Return on Investment (ROI)
- ROI sesudah pajak = 31,26%
- ROI sebelum pajak = 44,66%
4. Break Event Point (BEP) = 49,13 %
5. Pay Out Time (POT) = 2, tahun 2 bulan
6. . Internal Rate Return ( IRR ) = 33,39 %
DAFTAR PUSTAKA
Austin, T George, “Shreve’s Chemical Process Industries”, Fifth Edition,
McGraw Hill Book Company, 1984.
Brownell, L.E. and Young, E.H., “Process Equipment Design”, Willey Estern
Limited, New Delhi, 1955.
Brown, G.G., “Unit Operation”, John Willey and Sons Inc., New York, 1950.
Chakrabarty, B.N., “Industrial Chemistry”,
Coulson and Richardson, “Chemical Engineering”, Sixth Pergamon Press,
Oxford.
Foust, A.S., “Principle of Unit Operation”, second edition, John Willey and Sons
Inc, London, 1980.
Fait W L, Keyes, D.B and Dark , “Industrial Chemicals”, Fourth edition, A
Willey Interscience Publication, New Jersey, 1975.
Geankoplis, J Christie, “Transport Process and Unit Operation” , Third Edition,
Prentice-Hall, Inc, 1993.
Hesse, H.C., J.H. Rushton, “Process Equipment Design” , Van Nostrand
Company Inc, Princeton, New Jersey, 1969.
Hougen, A Olaf , “Chemical Process Principles” , Second Edition, John Wiley
and Sons, Inc, 1954.
Himmeblau, D.M, “Basic Principle and Calculation In Chemical Engineering”,
4th ed, Prentice hall Inc, 1982.
Mc. Cabe, W.L. and Smith, J.C, “Operasi Teknik Kimia, Jilid I dan II”, ed ke-4
terjemahan, penerbit Erlangga, Jakarta, 1987.
Mc. Ketta J., “Encyclopedia of Chemical Processing and Design”, Vol.29.
Kirk and Othmer, , “Encyclopedia of Chemical Technology”,first edition, John
Willey and Sons Inc, New York, 1958.
Ludwig E Ernest, “Design for Chemical and Petrochemical Plants”, Gulf
Publishing Company, Houston, 1964.
Perry, J.H., “Perry’s Chemical Engineering Handbook”, 6th edition, New York,
Mc. Graw Hill Book Company, Tokyo, 1998.
Peter and Timmerhaus, “Plant Design and Economics foe Chemical Engineer”,
Fourth Edition, McGraw Hill Book Company,1991.
Smith J M and Vanness HC, “Introduction to Chemical Eng Thermodinamics”,
Fourth Edition, Mc Graw Hill Book Company, 1987.
Treybal, Robert, E.”Mass Transfer Operation”, Mc. Graw Hill, Tokyo, 1981.
Ulrich, D, Gael, “A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics”, John Willey and Sons, 1984.
Ullmann’s, “Encyclopedia of Chemical Processing and Design”, Vol.A.16.
Van, Winkle Matthew, “Distillation”, Mac Graw Hill Book Company, 1967.
Vilbrandt And Dryden, “Chemical Engineering Plant Design”, Fourth edition,
Mc Graw Hill Company , 1959.
www.chemicalland21.com, 29 Desember 2007
www.Surabaya.co.id, 29 Desember 2007
www.matche.co.id, 29 Desember 2007
APPENDIK C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
1. OPEN STORAGE SAMPAH
Fungsi : sebagai tempat penyimpanan dan penyediaan sampah.
Dasar perencanaan :
Tudara : 30 oC
P : 1 atm
Laju pemakaian sampah = 101.122,0186 kg/jam x 48 jam/2hari
= 4.853,893 kg/2hari
= 10.700,922 lb/2hari
Bulk density = 195 lb/ft3
Perencanaan :
- suatu storage dengan type open storage.
- untuk menampung 200 % sampah dalam 2 hari.
Perhitungan :
- kebutuhan sampah tiap 2 hari = 10.700,922
- volume sampah = 12
ρ . L . π
L = 0,4 D2
V = 0,105 D3
Volume sampah = 195
922,700.10
= 54.876,5230 ft3 = 1.553,9385 m2
- volume storage = 2 x 1.553,9385 = 3.107,8770 m3
- direncanakan tinggi storage = 7 m
Allowance 25 % maka tinggi yang diperlukan = 1,25 x 7 = 8,75 m
- panjang open storage = 2 x lebar open storage
- jadi
3.107,8770 m3 = p x l x t
3.107,8770 m3 = 21 x l x 8,75
L = 13,3264 m
P = 26,6528 m
Spesifikasi :
- fungsi : sebagai tempat penyimpanan dan penyediaan sampah
- type : open storage
- ukuran : L = 13,3264 m
P = 26,6528 m
T = 8,75 m
- jumlah : 1 buah
2. OPEN HOUSE
Fungsi : lahan terbuka sebagai tempat pemrosesan bahan baku pertama.
Dasar perencanaan :
Tudara : 30 oC
P : 1 atm
Perencanaan :
- suatu storage : dengan type open house
- Sebagai tempat : open storage sampah, chain conveyor, magnetic separator,
shredder.
Perhitungan :
- direncanakan tinggi gedung = 12 m
Allowance 70 % maka tinggi yangdiperlukan = 1,70 x 12 = 20,4 m
- panjang open storage = 2 x lebar open storage
Volume gedung = 4 x 3.107,8770
= 12.431,508 m3
jadi :
12.431,508 m3 = p x l x t
12.431,508 m3 = 2l x l x 20,4
L = 17,4555 m
P = 34,9109 m
Spesifikasi :
- fungsi : lahan terbuka sebagai tempat pemrosesan bahan baku pertama
- type : open home
- ukuran : I = 17,4555 m
P = 34,9109 m
T = 20,4 m
- jumlah : 1 buah
3.CHAIN CONVEYOR ( J-111 )
Fungsi : untuk memindahkan bahan baku sampah basah dari tempat penimbunan
ke rotary dryer.
Kapasitas ( Q ) = 146,29913 ton/hari
= 6,0958 ton/jam
Diambil lebar belt = 4 ft
Jarak tempuh belt ( L ) = 40 ft ( ditetapkan )
Horse power yang dibutuhkan :
1,1)]110(270sin)10(
7510
[ xQLQ
Hp +++=α ………………..1)
= 1,1 x 40)(10 270
0sin 6,0958)4010( 756,0958 10
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡+++
= 3,2 Hp
diambil eff. Motor = 60%
sehingga horse yang dibutuhkan = Hp 5,330,63,2
=
jadi horse power yang dibutuhkan = 6 Hp
4. MAGNETIK SPARATOR ( M-112 )
Fungsi : untuk memisahkan sampah dari biji besi
Dasar perencanaan :
- kondisi operasi : sampah masuk magnetic separator pada suhu
30 oC = 86oF
Perencanaan :
Type : magnetic separator
Perhitungan :
Dari ( perry 6th ed. P 20 – 86 )
Keterangan :
DPC = ukuran partikel yang berfraksi efisiensi 50 % , ft
Dp = ukuran partikel yang masuk, mm
Bc = lebar magnetic separator inlet duck, ft
Nc = kecepatan sampah masuk magnetic separator, ft/detik
ρs = density material, lb/ft3
ρ = density sampah, lb/ft3
μ = viskositas sampah, lb/ft.dt
Dari ( perry 6th ed. P 20 – 86 )didapat Dp antara 10 μm – 1 μm :
diambil Dp = 0,25 mm
kondisi udara masuk magnetic separator pada suhu 86 oF
μ = 0,021 cps = 1,411 . 10-5 lb/ft.dt ………..( kern. Hal 825 )
density material masuk magnetic separator = 78,731 lb/ft3
Dari ( perry 6th ed. P 20 – 86 ) didapat Nre = 2
Efisiensi magnetic separator = 90 %
5DpcDp
=
Dp = 410.6404,105,0525,0 −== mm
Rate material masuk magnetic separator = rate sampah + rate partikel halus
= 3.952,1764 + 261,241
= 4.213,417 kg/jam
Density udara pada suhu 30 oC dan tekanan 1 atm
30)(2731x x 359273 x 1 x 29ρ+
=
= 0,0728 lb/ft3
Maka :
0,554
0,0728)(78,731 . 50 2. 2ππBc )109.(1,4111.1,6404.10 ⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡−
=−
−
Bc = 3,2352 ft
Didapat dari ( perry 6th ed. P 20 – 84 ) :
Dc = 4. Bc = 12,9408 ft
De = 2 . Bc = 6,4704 ft
Hc = 2 . Bc = 6,4704 ft
Lc = 8 . Bc = 25,8816 ft
Sc = 1/2 . Bc = 1,6176 ft
Zc = 8 . Bc = 25,8816 ft
jc = 1/2 . Bc = 1,6176 ft
Spesifikasi :
Fungsi : untuk memisahkan sampah dari besi
- type : magnetic separator
- kapasitas : 4.213,4174 kg/jam
- Bc : 3,2352 ft
- Dc : 12,9408 ft
- De : 6,4704 ft
- Hc : 6,4704 ft
- Lc : 25,8816 ft
- Sc : 1,6176 ft
- Zc : 25,8816 ft
- Jc : 1,6176 ft
5. SHREEDER ( SH-113 )
Fungsi : untuk memecah dan memotong sampah yang akan masuk rotary dryer,
sehingga memudahkan proses pengeringan maupun pembakaran.
Kapasitas : 146,29913 ton/hari = 6,0958 ton/jam
Dengan nilai conservative 20 Hp.jam/ton sebagai basis horse power ( Rolf,
hal 227 ) , horse power yang dibutuhkan :
Horse power = 6,0958 ton/jam x 20 Hp.jam/ton
= 121,916 Hp/6
= 20,3193 Hp
Spesifikasi :
Fungsi : untuk memecah dan memotong sampah yang akan masuk rotary dryer,
sehingga memudahkan proses pengeringan maupun pembakaran.
Kapasitas : 6,0958 ton/jam
Power : 20,3193 Hp
Jumlah : 6 buah
6. ROTARY DRYER ( R-114 )
Dari neraca massa
Bahan masuk = 146,29913 ton/hari (moisture 40%)
Sampah : = 101,1220186 ton/hari
Uap Air = 39,5007885 ton/hari
( % Uap air dalam sampah kering ) = 66,67 %
Sampah keluar : = ( moisture 15 % )
Sampah kering = 87,77953 ton/hari
Air ( 4 % ) = 5,6763729
Perhitungan kebutuhan udara :
Banyaknya uap air yang harus diuapkan :
= ( X1 – X2 ) x 87.779,53 ton/hari
= ( 0,6667 – 0,15 ) x 87,77953 ton/hari
= 45,35568 ton/hari
Kondisi udara segar
Relative humidity = 70 %
Temperatur = 30 oC
( humidity ) = 0,027 lb air/lb udara kering
Otto…………….,hal 310
Untuk keperluan pengeringan digunakan udara panas, dengan temperatur: 121 oC
Asumsi : proses pengeringan berlangsung secara adiabatic.
Jumlah udara panas / pengeringan yang dimasukkan.
Ww/Ws = 7,5 lb udara pengering/lb sampah masuk.
Menentukan humidity udara keluar :
( X1 – X2 ) = ( H2 – H1 ) x WsWw
Dimana :
X1 = % air dalam sampah masuk dryer = 40 %
X2 = % air dalam sampah keluar dryer = 15 %
H1 = Humidity udara masuk = 0,027
H2 = Humidity udara keluar
Ww/Ws = 7,5dryermasuk sampah berat
dryermasuk pengering udaraberat =
( X1 – X2 ) = ( H2 – H1 ) x Ww/Ws
( 0,4 – 0,15 ) = ( H2 – 0,027 ) x 7,5
H2 = 0,0603 lb uap air/lb udar kering
% relative humidity = 75 % ( Mc. Cabe, hal 748 )
Menentukan temperatur udara keluar
Harga NTU dar ( perry ed.5 , hal 8 - 45 ) adalah :
1,5 – 2,5
twtgtwtgNTU
2
1
−−
=
Dimana :
hv = koefisiensi perpindahan panas
G = 146.299,13 ton/hari = 13.439,0015
hv = 0,0128 x 13.439,0015
hv = 33
beban belt per ft2 luas rotary
m1 = berat sampah kering
= 1 ft2 x 2 ft x 24,5776 lb/ft3
= 49,1552 lb
M2 = berat air
= 0,6667 x 49,1552
= 32,7718 lb
Menentukan waktu yang dibutuhkan untuk pengeringan
Basis = 1 ft2 luas belt conveyer
Cp1 = kapasitas panas masuk = 0,32 Btu/lb oF
Cp2 = kapasitas panas liquid = 1 Btu/lb oF
Untuk final periode
Panas yang diperlukan untuk pengeringan
q = ( m1 . cp1 + m2 . cp2 ) Δ t
t = t2 – tw ( suhu solid sampah keluar – suhu wetbulp )
= 150 – 107
= 43 oF
q = ( 49,1552 x 0,32 ) + ( 32,7718 x 1 ) x 43
= ( 15,7297 + 32,7718 ) x 43
= 2.085,5645 Btu/ft2
Waktu yang diperlukan untuk pengeringan
LMΔT .A .hu Q2Qf
q=
−
Dimana :
q = panas yang diperlukan untuk pengeringan/ ft2
luas rotary = 2.085,5645 Btu/ft2
Qf – Q2 = untuk pengering/ ft2 luas rotary
ΔTLM = logaritmik mean temperatur defference
=
t2t1twt1ln
t2)(t1tw)(t1
−−
−−−
=
150-250107-250ln
150)-(250107)-(250 −
= 120,2 oF
Qf – Q2 = 120,2 x 33
2.085,5645
= 0,5258 jam
Untuk konstanta rate periode
dθdx λ. x WsΔTA x x hdQ LMv
−==
∫ −=Qc
Q33cLMvLMv )Q(Q T .A . hΔT .A . h
= )xx( . λ . Ws 'c
'3 −+
Dimana :
'3x = kandungan air mula-mula = 66,67%
'cx = critical moistur = 35%
Ws = jumlah air = 32,7718
λ = latent heat air = 1.025,8
Qc-Q3 = waktu pengeringan pada konstanta rate periode
Untuk temperatur udara pada Tc = 210 oF
)xx( λ . Ws)Q(Qc T .A . h 'c
'33LMv −=−
0,35)(0,1667 x 1.025,8 x 32,7718150)107)/(210ln(210150)(210107)(210 33,1 . )Q(Qc 3 −=
−−−−−
−
Qc – Q3 = 4,05 jam
Untuk falling rate periode
dtd. λ . WsT .A . hdq
'x
veff−
==
'xveff d . λ . Wsdt . T .A h −==
Dimana :
hveff = koefisien heat transfer effektif
hveff = hv = 33 pada saat 35,0''3 == cxx
hveff = 0 pada saat 13,0' =x
( foust,hal 18-10)
1765,0' =fx
35,0' =cx
1500,1300,35
33konstanx
h'
veff =−−
==
150x0,35
hh'
veffv =−
−
hveff = 150 5,19' −x
19,5x150
19,5x150ln
1501 . WsQc)(Q T . λ .A
'f
'c
2LM−
−=−
19,50,1765 . 150
19,50,35 . 150ln x 150
1.025,8 x 32,7718Qc)(Q 120,2 . 1 2 −−
=−
(Q2 – Qc) = 2,899 jam
Untuk warm up periode
Panas yang dibutuhkan untuk pengeringan
ΔT . )Cp . mCp . (mq 2211 +=
= (49,1552 . 0,32 + 49,1552 .1 . 0,6667) x (107 – 86)
= 1.018,5309 Btu/ft2 luas conveyer
LMv3
T .A . hQcQ
q=
−
107)86)/(150ln(150107)915086)(150 x 1 x 33
QcQ1.018,5309
3 −−−−−
=−
Q3 – Qc = 2,187 jam
Total waktu pengeringan yang dipergunakan
= 0,5258 + 4,05 + 2,889 + 2,187
= 9,6518 jam
Spesifikasi dryer ( foust,hal 468)
Panjang dryer sampai 160 ft
Lebar dryer sampai 15” – 9 ft
Tebal lapisan solid 0,5 – 6 “
Menghitung jumlah dryer yang diperlukan
Kapasitas dryer = 141,178 ton/hari
Direncanakan lebar dryer maksimum yang digunakan = 9 ft
Panjang belt rotary = 135/9,66 = 13,9752
Panjang dryer = 135 ft
Lebar dryer yang digunakan :
V x L x SmG =
Dimana :
G = kapasitas dryer = 141,178 ton /hari
= 12.968,29 lb/jam
Sm = berat sampah kering per ft2 luas rotary = 49,1552 lb
L = lebar dryer
V = kecepatan dryer
12.968,29 = 49,1552 x L x 13,9752
L = 18,8779
Jadi lebar dryer yang digunakan = 18,8779 ft
Menghitung power dryer
Kapasitas = 8,33 ton/jam
Menghitung power rotary dryer
1,1) x L(10270
0sin QL1075
q 10Hp
3
++++=
( otto, hal 310)
1,1 x 30,36)(10 x 0sin 8,3330,3610 x 758,33 10
Hp3
+++=
= 4,697 Hp
Diambil effisiensi motor = 85%
Sehingga power motor besarnya = Hp 5,50,85
4,697=
Jadi power motor diambil = 5,5 Hp
7. BELT CONVEYOR ( BC-115 )
Fungsi : untuk mengangkut sampah dari rotary dryer ke tangki penampung.
Jumlah : 1
Kapasitas : 146.299,13 kg/jam = 146,29913 ton/jam
P = 1 atm
Perencanaan :
Type : Throughed belt on 20o idlers
Dari Perry 6th ed.tabel 7-7 didapat :
- lebar belt = 14 in
- kecepatan = 100 rpm
- kemiringan ditetapkan = 20o
- panjang belt = 20 ft
- bulk density bahan = 195 lb/ft3
Perhitungan :
- Power yang dibutuhkan : ( Perry 3rd ed.p.1355 )
Jadi Hp = TPH . [(H . 0,002) + (V . 0,001)] . C
Keterangan :
TPH = kapasitas, ton/jam
H = jarak horizontal, ft
V = jarak vertical, ft
C = faktor bahan yang diangkut = 2 ( Perry 3rd ed.p.1356 )
Jadi Hp = 146,29913 [(20 sin 20 . 0,001) + (20 cos 20 . 0,002)] . 2
= 146,29913 (0,006 + 0,038) . 2
= 12,87 Hp
Dipilih motor dengan power = 13 Hp
Spesifikasi :
- Fungsi : untuk mengangkut sampah dari rotary dryer ke tangki penampung
- Type : Throughed belt on 20o idlers
- Kapasitas : 146,29913 ton/jam
- Lebar belt : 14 in
- Panjang belt : 20 ft
- Kemiringan : 20o
- Kecepatan : 100 rpm
- Angel of Repose : 0o
- Power : 1 Hp
- Bahan : Rubber canvas
- Jumlah : 1 buah
8. TANGKI PENAMPUNG ( F-116 )
Fungsi : untuk menampung hasil sampah yang sudah dikeringkan.
Kapasitas : 87.779,53 kg/hari x 48 jam/2hari = 4.214.377,44 kg/2hari
= 9.291.111,227 lb/2hari
Density liquid : 0,9057 gr/cc = 56,606 lb/cuft
Volume tangki minimum :
Vmin = 9.291.111,227/56,606
= 164.136,509 cuft
Volume faktor = 1,2
Volume tangki = 1,2 x 164.136,509 = 196.963,8108 cuft ≈ 197.000 cuft
Ukuran tangki :
Panjang tangki : 3 x diameter tangki
L = 3D
V = 0,785 x D x L
= 0,785 x 3D3
197.000 = 2,355 D3
D = 43,7345
L = 3 x 43,7345 = 131,2037 ft
Spesifikasi tangki :
Kapasitas : 197.000 cuft
Diameter : 43,7345 ft
Panjang : 131,2037 ft
9. BUCKET ELEVATOR ( J-117 )
Fungsinya : untuk mengangkut sampah yang sudah kering dan disini dilengkapi
dengan scru konveyer ( untuk mendorong sampah masuk gasifier ).
Kapasitas : 146,29913 ton/hari = 6,096 ton/jam
ρ sampah = 24,6 lb/cuft
dilakukan pendekatan dengan mengalikan ¼, didapatkan :
( perry edisi 5,tabel 7-9)
Ukuran bucket = 8 x 5 ½ x 73/4 in
Kecepatan bucket = ½ x 150 = 37,5 ft/min
Sudut kemiringan = 30 o
Rpm = ¼ x 28 = 7
Hp yang dibutuhkan pada heat shaff = 1,8 x ¼ = 0,45 Hp
Hp yang harus ditambahkan pada setiap ft panjang = 0,06 Hp
Tinggi gasifier = 74,5 ft
Jarak tempuh bucket = 74,5/sin 30o = 149 ft
Jadi Hp yang harus ditambahlan pada : 149 x 0,06 Hp/ft
= 8,94 Hp
Jadi Hp yang dibutuhkan = 8,94 + 0,45 = 9,39 Hp
Eff.motor = 60%
Jadi Hp motor = Hp 1615,650,6
9,39==
10. SREW CONVEYOR ( C-118 )
Fungsi : untuk mendorong sampah masuk ke gasifier.
Dasar perencanaan :
- Kapasitas : 146.299,13 kg/jam
Direncanakan kapasitas screw conveyor 20% lebih besar dari pada kapasitas
bahan masuk.
Kapasitas = 1,2 (146.299,13) = 175.474,956 kg/jam
= 386.856,032 lb/jam
Kapasitas sampah = 3/195032,856.386ftlb
lb
= 1.983,877 ft3/jam = 33,0646 ft3/menit
- Bulk desity = 195 lb/ft3
- P = 1 atm
Perencanaan :
- Type : Horisontal Screw Conveyor with Bin Gate & Plain Discharge Opening
Perhitungan :
- Ukuran Screw conveyor yang digunakan : 6 in (Perry 6th ed.tabel 7-5 )
- Material termasuk kelas d (Perry 6th ed.tabel 7-3 )
- Faktor material : 4 ( Badger, hal 713 )
- Kecepatan : 55 rpm
- Diameter flight : 10 in
- Diameter pipa : 2,5 in
- Diameter shaft : 2 in
- Panjang : 20 ft
- Power motor :000.33
... FWLC
Keterangan :
C = kapasitas, ft3/menit
L = panjang, ft
W = berat material, lb/ft3
F = faktor material = 4
Hp = 33.000
4 . 195 . 20 . 33,0646
= 15,63 Hp
Motor yang digunakan mempunyai power 15 Hp
Spesifikasi :
- Fungsi : untuk mengangkut sampah masuk ke bucket elevator
- Type : Horisontal Screw Conveyor with Bin Gate & Plain Discharge Opening
- Kapasitas : 386.856,032 lb/jam
- Kecepatan : 55 rpm
- Diameter flight : 10 in
- Diameter pipa : 2,5 in
- Diameter shaft : 2 in
- Panjang : 20 ft
- Power : 15 Hp
- Bahan : Carbon Steel
- Jumlah : 1 buah
11. GASIFIER ( G-119 )
Fungsi : untuk membakar sampah sehingga menjadi gas untuk dikonversikan
menjadi methanol.
Menentukan ukuran gasifier :
Volume Hopper
Fungsi : sebagai tempat penampungan sampah sebelum masuk ke zone drying
gasifier.
Kapasitas : 87,77953 ton/hari = 3,6575 ton/jam
= 8.056,1558 lb/jam
Bulk density = 24,6 lb/ft
Holding time = 1 jam
Volume sampah = 3486,3276,241558,056.81 ftx
=
Faktor design = 30%
Dimensi Hopper :
Bentuk : Silinder vertikal dengan diameter 8 ft
Tinggi Hopper ( L )
V = xLD4. 2π
582 = xLx4
814,3 2
L = 12 ft
Zone drying gasifier :
Fungsi : untuk menguapkan sisa-sisa air pada sampah
Kecepatan pengeringan sampah pada zone drying gasifier ( Foust, pers.18-6 )
R dX XXA WsdQ
Q
0'1
'2∫ −=
Dimana :
'1X = kadar air konstan pada t = 0 – 15 %
'2X = kadar air konstan pada t = Q – 0 %
R = drying rate, lb uap air yang diuapkan per J.ft2, dari permukaan
sampah
Ws = berat sampah = 8.056,1558 lb/jam
A = luas permukaan sampah
Asumsi : pada pemanas di zone drying dianggap air dapat teruapkan seluruhnya.
Waktu pemasukkan sampah diambil tiap 1 jam jadi sampah yang masuk
kedalam zone drying = 60/60 x 8.056,1558 lb/jam = 8.056,1558
Diameter permukaan atas zone driying = 8 ft
Luas = 4
2D⋅π = 4
643,14 ⋅
= 50,24 ft2
∫ ∫−
=Q
o
X
X RdxdQ 2'
'224,50
1558,056.8
∫ ∫=1
0
0
15,03534,160
RdxdQ
R/)15,0(3534,1601 =
R = 24,053 lb/jam ( ft2 )
Untuk density sampah ( ρ ) = 24,6 lb/ft3
Volume sampah masuk zone drying
sampahdensity masuksampah massa
=
2327,4860ft24,6
8.056,1558==
Faktir design = 30 %
Kapasitas zone drying = 1,3 x 327,4860 = 425,7318 ft2
Dimensi zone draying ( dianggap bentuk kerucut )
Diameter atas ( da ) = 8 ft
Diameter bawah ( db ) = 10 ft
Tinggi = L
Volume = 425,7318
Volume kerucut = 1/3 . A2 . LAP
4
.LAP .π 100 1/3.=
= 26,1667
Dimana :
L2 = tg α . DF
DF = ½ . DE
Volume kerucut ADE = 26,1667 x tg α x 5
= 130,85 tg α
4
LAG .ππ A 1/3.ABCkerucut volume2
=
4
LAG .ππ .64 1/3=
= 16,7466
Dimana LAG = tg α x BG = ½ tg α x BC
Jadi volume kerucut ABE = 16,7466 x ( ½ tg α x 8 )
= 66,9866 tg α
Volume zone drying = 130,85 tg α – 66,9866 tg α
425,7318 = 63,8633 tg α
tg α = 6,6663
Α = 9,5 o
Jadi kemiringan zone drying = 9,5 o
Menentukan tinggi zone drying
L = LAP – LAG
Dimana :
LAP = ½ db x tg α
LAG = ½ da x tg α
tgα2
da)(dbL −=
84 tg2
) 8 10 ( −=
= 9,5 ft
Dimensi zone drying
Kapasitas = 425,7318 ft2
Diameter atas = 8 ft
Diameter bawah = 10 ft
Tinggi = 9,5
Bahan konstruksi batu tahan api
Dari neraca panas didapat panas pembakaran sampah
= 2.475.620.000 Btu/hari
= 103.150.833,3 Btu/jam
Kapasitas gasifier = 87,77953 ton/hari
= 2.942,8087 lb/jam
Direncanakan kecepatan pemasukan sampah ke dalam gasifier = 60 lb/ft2 jam
Panas yang dibebaskan oleh sampah =
2ft 183,7Btu/J.sqft 561.466,93
Btu/jam 3,3103.150.83A ==
ft 15,15)187,7183,7(D 1/2 ==
Panas yang dibebaskan oleh gasifier tiap unit isi = 20.000 Btu/cuft J ( 30 hal 39 )
Btu/J.cuft 20.000Btu/jam 3,3103.150.83gasifier volume =
= 5,157 cuft
Factor design = 1,3
Jadi volume gasifier yang dibutuhkan = 1,3 x 5,157
= 6.705 ft2
Dimensi zone pembakaran
Bentuk = kerucut
Diameter atas = 10,0 ft
Diameter bawah = 15,2 ft
Volume = 6.705 cuft
Menentukan sudut kemiringan dinding zone pembakaran
LAF = ½ BC x tg α
LAG = ½ DE x tg α
BC = 10 ft
DE = 15,2 ft
Volume kerucut ADE = 1/3 A x LAG
= 1/3 x 0,875 ( 15,2 )2 x ½ DE x tg α
= 495,5 tg α
Volume kerucut ABC = 1/3 A x LAG
= 1/3 A x ½ BC x tg α
= 1/3 x 0,875 x 100 x ½ x 10 x tg α
= 130,8 tg α
Volume zone pembakaran
Diameter atas = 10 ft
Diameter bawah = 15,2 ft
Tinggi = 50 ft
Tebal dinding shell reactor
C0,6Pf.E
P.rt +−
= ( Brownell, pers 13-1)
Dimana :
P = pressure design = 20 psi
F = stress yang diijinkan = 1.550 psi
E = efisiensi las = 0,8
C = factor korosi = 0,125 in
C0,6Pf.E
P.rt +−
=
0,1250,6(20)1.550x0,6
20x91,2+
−=
= 1,6 in
Jadi tebal dinding shell yang dibutuhkan = 1 5/8 in.
12. COOLER I ( E-124 )
Fungsi : untuk mendinginkan sisa sampah/abu yang tidak terbakar dari gasifier
Jumlah : 1
Jenis : Horisontal Shell & Tube H.E
Media
T1 = 593 oC= 1099,4oF
air pendingin t2 =35 oC = 95 oF
t1=30 oC=86 oF
T2 = 60 oC = 140 oF
Direncanakan:
- Air masuk pada tube (fluida dingin) dan media masuk melalui bagian shell
(fluida panas) dengan arus berlawanan arah (counter current)
- Sampah masuk pada suhu = 593oC(1099,4oF) dan keluar pada suhu 60oC (140
oF)
- Air pendingin masuk pada suhu =30oC(50 oF) dan keluar pada suhu 35oC
(95oF)
- Pressure drop pada tube max 10 psi dan shell max= 10 psi, faktor Rd = 0,003
jam ft2/oF BTU
Ratesampah yang tidak terbakar = 1825,9375 Kg/jam = 4.025,5029 lb/jam
Panas yang dihilangkan = 810.580,3396 kkal/jam
= 3.214.547,666 BTU/jam
Kebutuhan air pendingin =14.402.071,81 Kg/jam = 31.751.131,21 lb/jam
a. Menentukan ΔTLMTD
ΔTLMTD = F
tt
tt o4359,216
)9586()864,1099(ln
)9586()864,1099(
ln2
1
21 =
−−
−−−=
ΔΔΔ−Δ
R = 18)8695(
)1404,1099(
12
21 =−−
=−−
ttTT
S = 0889,0)864,1099(
)8695(
11
12 =−
−=
−−
tTtt
Dari gambar 18 hal 828 Kern didapatkan Ft = 0,99 dengan HE type 1-2
b. Suhu Calloric
Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (1099,4+140˚F) = 619,7 ˚F
tc = ½(t1+t2) = ½ (86+95˚F) = 90,5˚F
c. Triall Ud
Ud terletak pada range 5-75 sehingga Ud ditriall 40
A = tUdtriall.Δ
Q = 2ft 371,3048 216,4359 x 40666BTU/jam3.214.547,
=
Dari Kern hal. 843 tabel 10 didapatkan :
Do = ¾ in
BWG = 15
Di = 0,606 in
a’ = 0,289 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Nt = 2198,11816/1963,0
3048,371". 2
2
==ftftxft
ftla
A
Nt distandartkan pada tabel 9 hal.841-842
Nt standart = 116
Ud koreksi = xUdtriallNtstandart
Nt
= 40116
2198,118 x
= 40,5041 Btu/jft2˚F
Kesimpulan sementara Shell and Tube:
Shell Tube
IDs = 12
n’ = 1
do = ¾ in
di = 0,606 in
B = 24
de = 0,95 (gbr 28, Kern)
susunan pipa = square
c’ = 1- ¾ = ¼
n = 2
l = 16 ft
a’ = 0,289 in2
a” = 0,1963 ft2/ft
Nt = 116
PT = 1
Evaluasi Perpindahan Panas Rd
Bagian shell Bagian Tube
- as = 144.'.'..
PtnBcIDs
= 25,0144.1.1
24.4/1.12 ft=
Gs = 2s 0,5ft
b/jam4025,5029laM
=
= 8.051,0058 lb/jft2
- Nres = 42,2.246,10058,051.8.95,0
42,2..
=μ
Gsde
= 2.536,5319
Dari Gbr 28 hal 838 Kern
JH = 28
cp media = 0,8693
k = 0,3048
- at = 21164,0144.2
116.289,0144.'. ft
nNta
==
- Gt = m/at
= 1164,0
/21,131.751.31 jamlb
= 272.776.041,3 lb/jamft2
- NRet = 42,2.22,1
3,272776041.606,042,2.
.=
μGtdi
= 55.989,121
JH = 185 ( Gbr. 24 hal.834 Kern)
cp= 1 Btu/lb˚F
k = 0,33 Btu/jam ft2
hi = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dik
- ho = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dek
=32 x 1.3048,0
42,2.246,1.8693,0.95,0
3048,03/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 21,0345 x 2,866
= 60,2856 Btu/jam ft2˚F
=185 x 1.33,0
42,2.85,0.1.606,033,0
3/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 185,4043 x 2,0778
= 385,2331 Btu/jam ft2˚F
hio = hi x dodi
= 385,2331x4/3
606,0 = 311,2683 Btu/jam ft2˚F
- Uc = 2856,602683,3112856,602683,311.
+=
+x
hohiohohio
= 40,7654 Btu/jam ft2˚F
- Rd = UdkoreksiUcUdkoreksiUc
.−
= 0035,00001583,05041,407654,405041,407654,40
<<=−x
Bagian Shell Bagian tube
Nres = 2.536,5319
f = 0,00025
n+1 = B
lx12 = 24
1216x = 8 ft
ΔPs = ( )ssgde
IDsnGsfφ...10.22,5
.1..10
2 +
= 1.12,1.12/95,0.10.22,5
)12.12.(8.0058,8051.00025,010
2
Nret = 55.989,121
f = 0,00016 Gbr. 26 hal 836 Kern
ΔPL = tsgdi
lnGtfφ...10.22,5
...10
2
= ( )1.12/606,0.10.22,516.2.3,272776041.00016,0
10
2
= 4,7528
ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)
= 0,004033 psi << 10 psi (v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837 Kern
= 0,25
ΔPn = 4.2/1 x 0,25 = 2
ΔPT = ΔPn + ΔPL
= 2 + 4,7528
= 6,7528 Psi
ΔPT << ΔP ketetapan
Kesimpulan:
Type H-E 1-2
Bagian Shell:
IDs = 12 in
n’ = 1
B = 24
de = 0,95
Bagian Tube:
do = 3/4in
di = 0,606 in
n = 2
c’ = Pt-do
= 1-3/4 in
= ¼ in
l = 16 ft
susunan pipa = square
a’ = 0,289 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Ntstandart = 116
13. TANGKI PENAMPUNG RESIDU ( F-125 )
Fungsi : untuk menampung abu yang akan digunakan untuk campuran pupuk.
Kapasitas : 1.825,9375 kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari/minggu
= 306.757,5 kg/minggu = 676.284,4792 lb/minggu
Density liquid : 49,5071 lb/cuft
Volume larutan = 5071,49
4792,284.676
= 13.660,3533 cuft Design faktor = 1,2
Volume tangki = 1,2 x 13.660,3533 = 16.392,4240 cuft
Ukuran tangki :
Panjang tangki : 3 x diameter tangki
L = 3D
V = ¼ x π x D2 x L
= ¾ x π x D3
16.392,4240 = ¾ x 3,14 x D3
D = 19,0934 ft ≈ 20 ft
L = 3 x 20 = 60 ft
Spesifikasi tangki :
- Type : Silinder horisontal
- Kapasitas : 16.392,4240 cuft
- Diameter : 20 ft
- Panjang : 60 ft
- Jumlah : 2 buah
14. KOMPRESSOR ( G-126 )
Fungsi : untuk menghembuskan udara ke dalam heater udara yang akan masuk ke
dalam rotary dryer.
Jumlah : 1
bahan : Cast iron
type : Rotary compressor
Rate udara = 42.180,8709 kg/jam x 2,2046 lb/kg = 92.991,9479 lb/jam
Kapasitas = menitjamx
jamftjamlb
601
/5026,95/9479,991.92
3
= 16,2285 ft3/jam
P1 = 14,7 psia
P2 = 300 psia
Pkompresor = 33000
)7,14300.(2285,16.14433000
..144 −=
PQ
= 20,2036 HP
η kompresor = 40-70 %
Diambil η = 55% sehingga
Power = HPHP 377339,3655,02036,20
≈=
Kesimpulan :
- Kapasitas : 16,2285 ft3/jam
- Daya : 37 HP
15. BLOWER ( L – 121 )
Fungsi : untuk menghembuskan udara luar kedalam gasifier.
Dasar perencanaan :
- Dapat dipakai untuk menghembuskan udara dengan kapasitas besar dengan
tekanan rendah
- Massa udara yang dihembuskan = 172.814,7643 kg/jam = 380.991,3136 lb/jam
- BMudara = 29
- Suhu udara = 30oC = 303oK
Perencanaan :
- Type : Centrifugal Blower
Volume udara pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm :
)30273(1359273129+
=x
xxρ
= 0,0728 lb/ft3
kecepatan volumetric udara = 0728,0
3136,991.380
= 87.233,2861 ft3/menit
Power untuk menghembuskan udara
Hp = 1,54.10-4.Q.P…………………………..( Perry 6th ed.p.6-23 )
Keterangan :
Q = ratio volume gas ft3/menit
P = tekanan operasi blower, in H2O
= 0,0 – 0,5 psi……………………………..( Perry 6th ed.p.6-23 )
Diambil 0,2 psi = 5,5158 in H2O
Hp = 1,54.10-4 . 87.233,2861 . 5,5158
= 74,09045 Hp
Efisiensi = Hpshaft
Hpblower
Efisiensi motor 70%
Hp shaft = 7,0
09045,74
= 105,8435 ≈ 106 Hp
Spesifikasi :
- Fungsi : untuk menghembuskan udara luar kedalam rotary dryer
- Type : Centrifugal Blower
- Kapasitas : 172.814,7643 kg/jam
- Power : 106 Hp
- Bahan konstruksi : Carbon Steel
- Jumlah : 1 buah
16. POMPA I ( L-122 )
Fungsi : memompa bahan bakar menuju ke gasifier.
Jumlah : 1 buah
Jenis : Centrifugal pump
Bahan : cast iron
Proses berlangsung secara kontinyu
V larutan = campuran ρ
masukbahan m
= 606,56
6381,874.15
= 280,4409 ft3/jam
Rate volume metric = 280,449 ft3/jam x 1 jam / 60 menit
= 4,6740 ft3/jam x 31481,7
ftgal
= 34,9663 gal/menit
dtftlbmftlb
./10.889,4/606,564
3
−=
=
μ
ρ
1. perhitungan diameter pipa
Dianggap aliran turbulen, untuk menentukan diameter pipa digunakan fig. 14 – 2,
persaman timerhousse ed. 4 hal 498 maka didapatkan di opt 3 in Sch 40.
Dari table 11 kern hal 844 diperoleh :
Di = 3,068 in = 0,255 ft
Do = 3,5 in
A = 7,38 in2 = 0,05125 ft2
A” = 0,917 ft2/ft
Maka :
V = 3600detik
1jamx0,05125ft
/det280,4409ft2
3
= 0,1520 ft/detik
Nre = μ
V x D x ρ
= 44,889100,1520 x 0,2557 x 56,606
−
= 4.500,0583
Jadi benar jika alirannya turbulen.
2. Perhitungan Power Pompa
∑ =++⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− 0WsF
ρPP)z(z
gcg)v(v
2.α.α.1 12
212
12
2
Diasumsikan :
12
12
1
3001
PPftzz
v
==−
==α
Sehingga :
00030)01520,0(2,32.2
1=++++− Wsx
Ws = 30,0024 ft.lbf/lbm.detik
ikjamxftlbjamxftm det3600/1.606,56/4409,280 33=
= 4,4096 lb/detik
mWsxWHp =
= 30,0024 x 4,4096
= 132,2992 ft.lbf/lbm x lbmlbft
Hp/.550
1
= 0,2406 Hp
Dari Petter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa
η P = 28%
BHP = P
WHPη
= 28,0
2406,0
= 0,8591 HP
Dari Petter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor
η m = 80%
Daya pompa actual = m
WHPη
= 8,0
206,0
= 0,3008 HP
Jadi dipakai pompa berdaya 1 HP
Kesimpulan :
- Jenis : Centrifugal pump
- Bahan : Cost iron
- Di opt pipa : 3 in sch 40
- Daya : 1 HP
- Jumlah : 1 buah
17. TANGKI PENAMPUNG BAHAN BAKAR ( F-123 )
Fungsi : untuk menampung bahan baker solar yang akan digunakan untuk proses
pembakaran didalam gasifier.
Kapasitas : 172.814,7643 kg/hari = 380.991,3136 lb/hari
Density liquid : 0,9057 gr/cc = 56,606 lb/cuft
Volume tangki minimum :
Vmin = 380.991,3136/56,606
= 6.730,5818 cuft
Volume faktor = 1,2
Volume tangki = 1,2 x 6.730,5818 = 8.076,6982 cuft ≈ 8.000 cuft
Ukuran tangki :
Panjang tangki : 3 x diameter tangki
L = 3D
V = 0,785 x D x L
= 0,785 x 3D3
8.000 = 2,355 D3
D = 15,0326
L = 3 x 15,0326 = 45,0977 ft
Spesifikasi tangki :
Kapasitas : 8.000 cuft
Diameter : 15,0326 ft
Panjang : 45,0977 ft
18. HEATER UDARA ( E-128 )
Fungsi : memanaskan udara yang keluar dari WHB menuju ke rotary drayr
Dasar perencanaan :
- kondisi operasi = 87 oF
- factor kekuatan gabungan ( rd ) = 0,003 j.ft2.oF/Btu
- pressure drop pada bagian tube = 2,5 psi
- pressure drop pada bagian shell = 2,5 psi
Perencanaan :
- type = shell and tube HE
- P steam = 88,185 psia
- dari steam table didapat steam = 318,819 oF
Perhitungan :
1. Neraca panas
7.200,6152 x 0,25 ( 120 – 30 ) = ms. 300
ms = 540,0462 kg/jam
= 1.190,5978 lb/jam
2. ∆t udara
∆t udara =
819,70819,232ln
819,70819,232 −
= 136,134 oF
3. suhu Caloric
Tc = ½ ( 318,819 + 318,819 ) oF = 318,819 oF
tc = ½ ( 86 + 248 ) oF = 167 oF
4. Trial UD
Steam masuk 318,810 oF
Kondensat 318,810 oF
Suhu udara keluar 120 oF
Suhu udara masuk 30 oF
Ud = 5 – 50
Trial UD
A = Δt . UD
Q
Q = m . cp . ∆t = m . λ
= 540,0462 x 300
= 23655,18 kkal/jam
= 93.863,754 Btu/jam
A = 134,136.20754,863.93
= 34,474 ft3
Nt = 95,211963,0
474,34=
Dari kern hal 843 tabel 10 untuk ¾ in OD 16 BWG dan 1 in square pitch dengan
tube passes , jumlah tube yang terdekat adalah ;
Nt = 26 buah
IDS = 8 in
Nt = 26
A baru = Nt . a” . L = 26. 0,1963 . 8
= 40,8304 ft2
UD baru = tAbaru
QΔ.
= 134,13683,40
754,863.93x
= 16,89 ( memenuhi )
Evaluasi Perpindahan Panas Rd
Tube side ( fluida dingin ) udara Tube side ( fluida panas ) steam
- as = 144.'.'..
PtnBcIDs
ID = 8 in
Pt = pitch = 1 in
C’ = pt – OD = 1 – ¾ = ¼ in
Ns = 1 type 1-2
B = 1
Ids = 1 – 8 = 8 in
Dipilih b = 8 in
Check N + 1
N + 1 = 128
8.12.12==
BL
B = in812
8.12
= 2111,0144.1.1
1.8.25,0.8 ft=
Gs = 2s 0,111ft
b/jam1190,5979laW
=
= 15660,721 lb/jft2
tc = 167 oF
μ = 0,0197 cp ( kern fig. 15 )
= 0,0197 . 2,491 = 0,0477 lb/ft2
De = 0,95 in = 0,95/12
- at = 2027,0144.2
302,026144.'. ftx
nNta
==
- Gt = w/at
= 027,0
/5979,1190 jamlb
= 64382,975 lb/jamft2
T = 318,819 oF
μ = 0,0145 cp ( kern fig 15 )
D = 0,62 in ( kern table 10 )
= 0,62/12 = 0,0517 ft
- NRet = 0145,0
995,643820517,042,2.
. xGtde=
μ
= 94813,903
Untuk steam
Hio = 1500 Btu/j.ft2 oF ( kern hal 164 )
= 274,2755 x 2,0778
= 569,8897 Btu/jam ft2˚F
= 0,079 ( kern fig. 28 )
- Nres = 0197,0
721,15660.0792,042,2.
.=
μGsde
= 629960,868
Dari Gbr 28 hal 838 Kern
JH = 145
cp media = 0,25 Btu/lboF ( kern p. 805
fig 3 )
k = 0,017 ( kern table 5 )
- ho = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dek
=145x 1.017,0
0477,0.25,0.0792,0017,0
3/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 27,654 Btu/jam ft2˚F
654,271
15001111
+=−=hohioUc
C = 27,77
0232,0778,271
89,161111
=−=−=UcURd D
Harga Rd > Rd ketetapan ( memenuhi )
Pressure Drop
Bagian Shell Bagian Tube ( steam )
Rres = 62960,868
f = 0,0016 ( kern fig. 29 )
udaraρ = 0,0633 lb/ft3 (M & M. ρ 30 )
sg udara = 001,043,62
0633,0=
n+1 = B
lx12 = 24
1216x = 8 ft
ds = 8/12 = 0,657 ft
ΔPs = ( )ssgde
IDsnGsfφ...10.22,5
.1..10
2 +
= 21
1.001,0.0792,0.10.22,5667,0.12.721,15660.0016,0
10
2
x
= 0,383 psi << 2,5 psi memenuhi psi
Rret = 62960,868
f = 0,0016 ( kern fig. 29 )
udaraρ = 0,2002 lb/ft3 (vanes 629 )
sg udara = 00321,043,62
2002,0=
ΔPs = tsgdi
lnGtfφ...10.22,5
...10
2
= 21
00321,0.0517,010.22,52.8.97,64382.00014,0
10
2
x
= 0,536 psi < 2,5 psi ( memenuhi )
Spesifikasi :
- fungsi : mendinginkan udara yang keluar dari WHB menuju ke rotary drayr
- type : 1 – 2 shell & tube Heat exchanger
Shell side
- ID : 8 in
- Baffle spancing : 8 in
- Passes : 1
Tube side
- OD : ¾ in 16 BWG
- Picth : 1 in Square
- Passes : 2
- Nt : 26 buah
- L : 8 ft
19. SHIFT CONVERTER ( SC-129 )
Fungsi : mengurangi jumlah CO dan menambahkan jumlah gas H2 dengan cara
mareaksikan dengan uap air.
Kondisi operasi
P = 300 psig
T = 365 oC
Type : fixed bed reactor
Space velocity ( sv ) = 950 jam-1
Kapasitas = 9.174,4371 kmole/hari
= 382,2682 kmole/jam
Katalis yang digunakan : Fe2O3
Porositas ( € ) = 0,363 kg/liter ( perry, ed. 5 hal. 4 - 32 )
Specific grafity = 5,12 ( perry, ed. 5 hal. 3 – 13 )
Umur = 12 bulan ( athur, hal. 680 )
Menentukan volume katalitik
Volume gas pada P = 300 psig dan T = 365 oC
22,4 x 314,714,7 x
273673V =
= 2,7 liter/mole = 2.700 liter/kmole
Volume gas masuk = 382,2682 x 2.700 = 293,3 liter
Volume katalis yang dibutuhkan :
VoVk
SV1τ ==
Dimana
τ = space time
SV = space velocity = 950 jam-1
Vk = volume katalis
Vo = volumetric rate gas = 382,2682 kmole/jam
SVVoVk =
= 950
2682,382
= 0,4023 kmole
= 0,4023 x 2.700 liter/kmole
= 1.080,21 liter
Volume reactor ( Vr )
sg.εVkVr =
= 0,363 x 5,12
1.080,21
= 581,208 liter = 20,5329 cuft
Dimensi reactor converter
Volume reactor = 581,208 liter
L/D = 3
Dimana :
L = tinggi reactor
D = diameter reactor
Volume reactor
L x D x 4πV 2=
= 1/3
V x πx 34( ⎥⎦
⎥⎢⎣⎢
= 1/3
20,5329 . 3,14) x 34
⎥⎦⎥
⎢⎣⎢
= 1,8968 ft = 2 ft
L = 6 ft
Jadi
Tinggi reactor = 6 ft
Diameter reactor = 2 ft
Dinding reactor
Karena reactor bekerja pada temperature 365 oC dan tekanan 300 psig,
maka direncanakan memakai bahan konstruksi carbon steel dengan sifat – sifat
bahan ( Brownell, hal 252 ) :
- tensile strength = 70.000 psi
- f allowable = 10.000 psi
- joint efficiency = 0,8
dimana :
ts = tebal dinding reactor
P = tekanan operasi = 300 psig
f = tegangan yang diijinkan = 10.000 psi
C = corrosion factor = 0,125 in
ri = jari – jari dalam reactor = 12 in
E = joint efficiency = 0,8
0.125300 x 0,60,8 x 10.000
12 x 300ts +−
=
= 0,585 in
Jadi tebal dinding reactor = 5/8 in
Spesifikasi shift converter
Type : fixed bed reactor
Dimensi : diameter = 2 ft, tinggi = 6 ft
Tebal dindind reactor : 5/8 in
Bahan konstruksi : carbon steel
Isolasi : fire clay brick
20. COOLER II ( E-131 )
Fungsi : untuk mendinginkan gas – gas dari shift converter menuju ke kolom
absorber.
Jumlah : 1
Jenis : Horisontal Shell & Tube HE
Direncanakan:
- Air masuk pada tube (fluida dingin) dan media masuk melalui bagian shell
(fluida panas) dengan arus berlawanan arah (counter current)
- Media gas masuk pada suhu = 365oC(689oF) dan keluar pada suhu 60oC (140
oF)
- Air pendingin masuk pada suhu =30oC(50 oF) dan keluar pada suhu 35oC
(95oF)
- Pressure drop pada tube max 10 psi dan shell max= 10 psi, faktor Rd = 0,003
jam ft2/oF BTU
Rate gas masuk = 193.410,3735 Kg/jam = 426.396,8564 lb/jam
Panas yang dihilangkan = 193.410,3735 kkal/jam
= 767.014,4887 BTU/jam
Kebutuhan air pendingin =148.101,4995 Kg/jam = 326.507,8946 lb/jam
t2 = 35oC=95oF
T1 = 30oC=86oF
T1 = 365oC=689oF
T2 = 60oC=140oF
Air pendingin
a. Menentukan ΔTLMTD
ΔTLMTD = F
tt
tt o5517,145
)9586()86689(ln
)9586()86689(
ln2
1
21 =
−−
−−−=
ΔΔΔ−Δ
R = 61)8695()140689(
12
21 =−−
=−−
ttTT
S = 0149,0)86689(
)8695(
11
12 =−−
=−−
tTtt
Dari gambar 18 hal 828 Kern didapatkan Ft = 0,99 dengan HE type 1-2
b. Suhu Calloric
Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (689+140˚F) = 414,5 ˚F
tc = ½(t1+t2) = ½ (86+95˚F) = 90,5˚F
c. Triall Ud
Ud terletak pada range 5-75 sehingga Ud ditriall 60
A = tUdtriall.Δ
Q = 2ft 87,8284 145,5517 x 60
BTU/jam 87767.014,48=
Dari Kern hal. 843 tabel 10 didapatkan :
Do = ¾ in
BWG = 16
Di = 0,620 in
a’ = 0,302 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Nt = 9637,2716/1963,0
8284,87". 2
2
==ftftxft
ftla
A
Nt distandartkan pada tabel 9 hal.841-842
Nt standart = 26
Ud koreksi = xUdtriallNtstandart
Nt
= 60269637,27 x
= 64,5316 Btu/jft2˚F
Kesimpulan sementara Shell and Tube:
Shell Tube
IDs = 8
n’ = 1
B = 24
de = 0,95 (gbr 28, Kern)
susunan pipa = square
do = ¾ in
di = 0,620 in
c’ = 1- ¾ = ¼
n = 2
l = 16 ft
a’ = 0,302 in2
a” = 0,1963 ft2/ft
Nt = 26
PT = 1
Evaluasi Perpindahan Panas Rd
Bagian Shell Bagian Tube
- as = 144.'.'..
PtnBcIDs
= 2333,0144.1.1
24.4/1.8 ft=
Gs = 2s 0,333ft
64lb/jam426.396,85aM
=
= 1.280.471,04 lb/jft2
- Nres = 42,2.246,1
04,1280471.95,042,2.
.=
μGsde
= 403.422,3526
Dari Gbr 28 hal 838 Kern
JH = 430
cp media = 0,8693
k = 0,3048
- ho = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dek
=430x 1.3048,0
42,2.246,1.8693,0.95,0
3048,03/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 282,6545 x 2,866
= 810,0877 Btu/jam ft2˚F
- at = 20273,0144.2
26.302,0144.'. ft
nNta
==
- Gt = m/at
= 0273,0
/8946,507.326 jamlb
= 11.959.996,14 lb/jamft2
- NRet = 42,2.22,1
14,11959996.620,042,2.
.=
μGtdi
= 251.158,2986
JH = 280 ( Gbr. 24 hal.834 Kern)
cp= 1 Btu/lb˚F
k = 0,33 Btu/jam ft2
hi = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dik
=280 x 1.33,0
42,2.85,0.1.620,033,0
3/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 274,2755 x 2,0778
= 569,8897 Btu/jam ft2˚F
hio = hi x dodi
= 569,8897x4/3
620,0 = 471,1088 Btu/jam ft2˚F
- Uc = 0877,8101088,4710877,8101088,471.
+=
+x
hohiohohio
= 297,8773 Btu/jam ft2˚F
- Rd = UdkoreksiUcUdkoreksiUc
.−
= 0035,00000012,05316,648773,2975316,648773,297
<<=−x
Evaluasi Pressure Drop
Bagian Shell Bagian Tube
Nres = 403.422,3526
f = 0,0001
n+1 = B
lx12 = 24
1216x = 8 ft
ΔPs = ( )ssgde
IDsnGsfφ...10.22,5
.1..10
2 +
= 1.12,1.12/95,0.10.22,5
)8.12.(8.04,1280471.0001,010
2
= 2,7206 psi << 10 psi
Nret = 251.158,2986
f = 0,00013 Gbr. 26 hal 836 Kern
ΔPL = tsgdi
lnGtfφ...10.22,5
...10
2
= ( )1.12/620,0.10.22,516.2.14,11959996.00013,0
10
2
= 1,8447
ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)
(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837
Kern
= 0,25
ΔPn = 4.2/1 x 0,25 = 2
ΔPT = ΔPn + ΔPL
= 2 + 1,8447
= 3,8447 Psi
ΔPT << ΔP ketetapan
Kesimpulan:
Type H-E 1-2
Bagian Shell:
IDs = 8 in
n’ = 1
B = 24
de = 0,95
Bagian Tube:
do = 3/4in
di = 0,620 in
n = 2
c’ = Pt-do
= 1-3/4 in
= ¼ in
l = 16 ft
susunan pipa = square
a’ = 0,302 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Ntstandart = 26
21. ABSORBER ( A-120 )
Fungsi : Untuk menyerap gas karbon dengan menggunakan larutan MEA
30 % berat
Type : Packing kolom
Gas masuk pada absorber, pada T = 60oC
CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg//hari
CO2 = 3.139,4970 kmol/hari = 138.137,860 kg/hari
H2 = 2.925,4404 kmol/hari = 5.850,881 kg/hari
CH4 = 356,7609 kmol/hari = 5.708,174 kg/hari
C2H6 = 71,3522 kmol/hari = 2.140,566 kg/hari
N2 = 71,3522 kmol/hari = 1.997,862 kg/hari
H2O = 1.040,2859 kmol/hari = 18.725,146 kg/hari Total = 216.513,42 kg/hari
Gas keluar absorber, pada T = 60oC
CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg/hari
CO2 = 31,3949 kmol/hari = 1.381,376 kg/hari
H2 = 2.925,4408 kmol/hari = 5.850,881 kg/hari
CH4 = 356,7609 kmol/hari = 5.708,174 kg/hari
C2H6 = 71,3522 kmol/hari = 2.140,566 kg/hari
N2 = 71,3522 kmol/hari = 1.997,862 kg/hari
H2O = 1.040,2859 kmol/hari = 18.725,146 kg/hari Total = 79.756,963 kg/hari
Liquid masuk absorber pada T = 60oC MEA = 56.534,722 kmol/hari = 11746.922,3 kg/hari
CO2 = 0,00503 (56.534,722 )
= 284,3694 kmol/hari = 5.118,6486 kg/hari Total = 1.968.554,30 kg/hari
Liquid keluar absorber pada T = 60oC MEA = 56.534,722 kmol/hari = 1.746.922,3 kg/hari
CO2 = 0,060 ( 5.634,722 )
= 3.392,0833 kmol/hari = 165.547,6 kg/hari Total = 1.992.226,8 kg/hari
Perhitungan
a. Menentukan diameter tray dan spacing kolom absorber
V : 216.513,42 kg/hari = 9.021,3925 kg/jam = 19.888,76467 lb/jam
L : 1.992.226,8 kg/hari = 83.009,45 kg/jam = 183.004,4992 lb/jam
Densitas uap ( vρ ) = 1333359
22739651.33xx
xx = 0.1551 lb/ft3
= 0.00248 g/cm3 = 0.0732 kgmol/m3
Densitas liquid ( Lρ ) = 61.88 lb/ft3 = 55.4867 kgmol/m3
Flow rate uap :
Qv = ik
jamx
V
v det36001
ρ
= ik
jamxdet3600
11551.0
76467,888.19 = 35,6199 ft3/dt
Flow rate liquid :
QL = menitjam
xL
L 601
ρ
= menitjamx
601
88.614992,004.183 = 49,2901 ft3/menit = 6,5893gpm
b. Menentukan surface tension bahan ( o )
Dari Perry ed 6hal 2-372 :
σ = 4
)(1000 ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
− vLxP
ρρ
σ = 4
)0732.04867.55(1000
2.55⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
−x = 87.5426 dyne/cm3
Trial : T =12
dan σ = 87.5426 dyne/cm3
Didapatkan C = 370 (Ludwig, fig 8-38 hal 56)
G = )( vLvC ρρρ −
= )1551.088.61(1551.0540 − = 1144.9205 lb/j. ft2
Vm = 1211.6272 lb/jam. ft2
d = 5.04
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛GV
π
=5.0
9651.16706272.12114
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
π = 1.1625 ≈ 2 ft
Misal : Lw/d = 75% didapat Ad = 12% x At (Ludwig, fig 8 - 48, hal 77)
Harga Shell = (π x d x T/12) x ($ 2.8)
= (3.14 x 2 x (12/12) x ($ 2.8) =17.5840 $
harga Tray = { ( 1 - 0.5 ) x ( π/4 ) x ( d )2 x ( $ 0.79) }
= { (1 - 0.5) x (3.14/4) x (2)2 x ( $ 0.79 ) } = $ 1.2403
Harga downcomer = ( 0.6 x 2 x ( T/12 )) x ( $ 0.5 )
= ( 0.6 x 2 x (12/12 )) x ( $0.5 ) = $ 0.600
Harga total = Harga shell + Harga Tray + Harga Downcomer
= 17.5840 + 1.2403 + 0.600 = $ 19.4243
Dengan cara yang sama didapatkan harga pada tabel untuk T = 10 - 36 in
T (in)
C
G
d
d
Shell ($)
Tray ($)
Downcomer ($)
Total ($)
10 210 649.820 1.541 2 14.6533 1.2403 0.5000 16.3936 12 370 1144.921 1.316 2 17.5840 1.2403 0.6000 19.4243
15 540 1670.965 0.961 1 10.9900 0.3101 0.3750 11.6751 18 670 2073.234 0.863 1 13.1880 0.3101 0.4500 13.9481 20 700 2166.066 0.844 1 14.6533 0.3101 0.5000 15.4634 24 700 2166.066 0.844 1 17.5840 0.3101 0.6000 18.4941 30 700 2166.066 0.146 1 21.9800 0.3101 0.7500 23.0401 36 700 2166.066 0.103 1 26.3760 0.3101 0.9000 27.5861
Diambil T = 12 in dengan d = 2 ft = 24 in (Paling ekonomis)
c. Menentukan type aliran
Dari gambar 8.63 hal 96 Ludwig , type aliran adalah cross flow
Pengecekan terhadap liquid head (hd)
Q max = 1.3 x L = 4.0756 gpm
Q min = 0.7 x L = 2.1945 gpm
how max = [ Q max / (2.98 Lw) ]2/3
how min = [ Q min / ( 2.98 Lw ) ]2/3
hw = 1.5 -3.5 in ( diambil 2.5 )
hLmax = hw + how max
hLmin = hw + how min
Untuk d = 2 ft = 24 in, T = 12, Sieve Tray dan Cross flow
Lw/d Lw/d (in) how max (in)
how min (in) hw hl max (in) hl min (in)
0.6 36 0.1118 0.0738 2.5 2.6118 2.5738 0.65 39 0.0700 0.0700 2.5 2.5700 2.5700 0.7 42 0.1008 0.0666 2.5 2.6008 2.5666
0.75 45 0.0963 0.0636 2.5 2.5963 2.5636
Diambil optimalisasi diameter kolom absorber sesuai dengan :
Lw/d = 0.7%
hw - hc = 1/4 in
hc = 2.5 - 1/4 = 2.25 in
Ac = Lw x hc = 0.6573 ft2
Ad = 0.09 x (π/4) x (22) = 0.2826
Ap = 0.2826 (harga terkecil dari Ac sampai Ad)
hd = 0.03 ( QLmax / 100 x Ap )2
= 0.03( 4.0756/100 x 0.2826)2 = 0.0006 in < 1 in ( memenuhi)
d. Pengecekan harga tray spacing (T)
Untuk Lw/d =70%, pada gambar 8.48 hal 77 Ludwig didapatkan harga Wd = 9%d
Wd = 9% d = 0.09 x 24 in = 2.16 in
Ws = 3in
Ww =3in
r = 1/2 d - Ws/12 = (1/2 x 24 ) - (3/12) = 0.750 ft
x = d/2 - ( Wd + Ws / 12 ) = 2/2 - ( 2.16 + 3 / 12 ) = 0.570 ft
Aa = 2 ( x (r2 - x2) + r2 sin-1 x/r )
= 2 ( 0.570 (0.7502 - 0.570) + 0.7502 sin-1 0.570/0.750 ) = 55.9134 ft
Untuk bentuk ∆ = 2
9065.0nAa
Ao=
n 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Ao 22.5269 12.6714 8.1097 5.6317 4.1376 3.1678 2.5030
0.8 48 0.0922 0.0609 2.5 2.5922 2.5609 0.85 51 0.0885 0.0585 2.5 2.5885 2.5585 0.9 54 0.0563 0.0563 2.5 2.5563 2.5563
Untuk n = 2, maka :
V = 3600x
Vρ
= 36001551.0
6272.1211x
= 2.1696 ft3/det
Uo max = 1.3 x AoV
= 1.3 x 6714.121696.2
= 0.2226 ft/det
Ac = At - Ad = ( 4/π x d2 ) - 0.2826
= (1/4 x 3.14 x 22 ) - 0.2826 = 2.8574 ft2
hpm = ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ 2
125.14.02
14.112AcAo
AcAo
gcUo
L
v
ρρ
= ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ 2
8574.26714.12
18574.26714.12
25.14.0174.322
2226.014.1
88.611551.0
12x
= 0.001248 in
hr = Lρ2.31
= 3/88.612.31
ftlb = 0.5042 in
ht = hp + hr + hl = 3.1063 in
hb = ht + hl + hd = 3.2077 in
Pengecekan : 5.0≤+ hwThb
T ≥ 2 hb – hw
T ≥ 2 ( 5.2077 ) - 2.5
10.4154 - 2.5 = 7.9154
T ≥ 3.9154 in
T yang tersedia 12 in sehingga memenuhi syarat 12 in ≥ 3.9154 in
e. Stabilitas Tray and Weeping
Uo min = 0.7 x AoV
= 0.7 x 4154.101696.2
= 0.1199 ft/det
hpw = 0.2 + 0.05 hl
= 0.2 + ( 0.05 x 2.5666 ) = 0.3283 in
hpm = ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ 22
125.14.02
14.112AcAo
AcAo
gcUo
L
v
ρρ
hpm = ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
−⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ 22
8574.24154.10
18574.24154.10
25.14.0174.322
1199.014.1
88.611551.0
12x
= 0.4578 in ≥ 0.3283 in (memenuhi)
Syarat agar tidak terjadi weeping hpm ≥ hpw
f. Pengecekan pada entrainment
Syarat tidak terjadi entrainment : 1=eeo , dimana eo = 0.1
Uc = Ac
V3.1=
8574.21696.23.1 x
= 0.9871 ft/det
Tc = efektif tray spacing
= T - ( 2.5 x hl ) = 12 – ( 2.5 x 2.6008 ) = 5.4980 in
Sehingga :
e = 2.373
22.0 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
TcUc
σ
= 2.3
4980.59871.0
5426.8773
22.0 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
= 0.000753
000753.01.0
=eeo = 132.7988 ≥ 1 (memenuhi syarat )
g. Pelepasan uap dalam downcomer
Syarat pelepasan uap dalam downcomer : inwdwl
6.0≤
wl = 0.8 x )( hbhwThow ++
= 0.8 x )2077.35.24980.5(1008.0 ++ = 0.9231in
wd = 9 % d, dengan lw/d = 70 % (Ludwig, fig 8 - 69, hal 77 )
= 9% x ( 2 x 12 ) = 2.16 in
wdwl
= 0.4273 ≤ 0.6 ( memenuhi )
h. Menentukan jumlah tray
Total gas masuk (VN+1 ) = 549.5905 kg/jam = 17.1644 kgmol/jam
Gas terserap yang terkandung dalam gas masuk ( YAN+1 )
( YAN+1 ) = 01.01644.171764.0
=
Xo = 0
Liquid masuk ( Lo ) = 705.7573 kg/jam = 39.1652 kgmol/jam
Gas terserap masuk ( YAN+1 . VN+1 ) = 0.01 x 17.1644 kgmol/jam
= 0.1764 kgmol/jam
Gas masuk ( 1 - Y AN+1 ) x ( V N+1 ) = ( 1- 0.01 ) x 17.1644 kgmol/jam
= 16.9880 kgmol/jam
Produk yang terkandung dalam gas keluar = 0.5669 kgmol/jam
Produk yang terkandung dalam liquid keluar = 5.1020 kgmol/jam
V1 = 16.9880 + 0.5669 = 17.5549 kgmol/jam
YA1 = 5549.175669.0
= 0.0323 kgmol/jam
LN = 39.1652 + 5.1020 = 44.2673 kgmol/jam
XAN = 2673.44
1020.5 = 0.1153
i. Menentukan P ( tekanan )
P operasi = 2atm = 29.40 psia
P design = P operasi + P hidrostatik
= 14.7 + ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
1441hl
xLρ
= 14.7 + ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
14416008.2
88.61 x = 15.3879 psia
= ( 15.3879 - 14.7 ) psi = 0.6879 psig
m = designPopeasiP
= 3879.15
40.29 = 1.9106
A1 = 1Vxm
Lo=
5549.179106.11652.39x
) = 1.1677
AN = 1+N
N
VxmL
= 1644.179106.1
2673.44x
= 1.3498
A = NAxA1 = 3498.11677.1 x = 1.2555
N = A
AAXomYXomYN
log
111
..
log1
1⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−
−−+
= 2555.1log
2555.11
2555.11
1)0(9106.10323.0
)0(9106.101.0log ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−
−−
N =8.0830tray
Efisiensi tray ( Ulrich hal 198 = 50 % )
Jumlah tray aktual = 5.0
0830.8 = 16.1660 tray
j. Menentukan dimensi kolom
Menentukan Tinggi Kolom ( Shell )
Jumlah tray aktual = 16 tray
Jarak antar tray ( T ) = 12 in
Tinggi shell = ( 16 tray x 12 in ) + ( 2 x 12 in ) = 216.00 in = 18 ft
Diameter ( ID ) kolom absorber = 2 ft = 24 in
Menentukan volume kolom absorber
Volume liquida selama waktu tinggal 1 jam
Feed masuk = 1211.6272 lb/jam
Vliquid = ==88.616272.1211
L
Fρ
19.5803 ft3
Pdesign = Pi = 0.6879 psig
Menentukan tebal shell (ts)
ts = CPioxExf
dixPi+
−=
)6.(2
Bahan konstruksi Carbon Steel SA - 240 Grade C type 347 dengan :
f = 18750 ; C = 0.125 ; E = 0.85
Pdesign = 0.6879psig
ts 162
)6879.06.85.018750(2246879.0
+−
=oxx
x
= 0.1255 in x 16 / 16 = 2.0083/16 in = 3/16 in
Standarisasi OD :
OD = di + 2 ts
= 24 + ( 2 x 3/16 ) = 24.3750 in
Dari Brownell and Young ,hal 90 didapatkan :
OD = 40 in, r = 40, icr =2.5, ts = 3/16
ID baru = do - 2 ts
= 40 - ( 2 x 3/16 ) = 39.6250 in
Menentukan tinggi tutup atas dan tutup bawah yang berbentuk standard dished
Untuk ts = 3/16 in maka r = 40
Tinggi tutup ( ha = hb ) = 0.169 x ID = 0.169 x 39.6250 = 6.6966 in = 0.5581ft
Tinggi tangki (L) = Ls + 2 (ha) = 216 + 2 (6.6966) = 229.3933 in = 19.1161 ft
Menentukan tebal tutup atas dan bawah standard dished ( tha )
tha = CPixExf
rxPix+
− )1.0(2885.0
tha = thb = 161
)6879.01.085.018750(2406879.0885.0
+− xx
xx
= 0.1890 in x 16/16 = 3.0244/16 = 3/16 in
Spesifikasi alat :
Fungsi : Untuk menyerap gas karbon dengan menggunakan
larutan MEA 30 % berat
Type : Packing kolom
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 240 Grade C type 347
Tinggi shell : 18 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Diameter : 2 ft
Jumlah tray aktual : 16 buah
Jarak antar tray : 12 in
22. PREHEATER ( E-139 )
Fungsi : untuk memanaskan gas – gas dari kolom absorber menuju ke methanol
converter.
Qloss
∆H1 ∆H1
t = 60oC t = 148 oC
T=134 oC Q T=134oC
Dari App C neraca massa diperoleh bahwa kebutuhan steam:
M = 79.756,963kg/jam x kg
lb12046,2 = 175.832,2006 lb/jam
m = 31513,1369 kg/jam x kg
lb12046,2 = 69.473,862 lb/jam
ΔtLMTD =
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ΔΔΔ−Δ
2
1
21
lntt
tt = ( ) ( )C
C
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
°−°°−°
°−°−°−°
13414813460ln
13414813460 = 36,0359˚C = 96,8646 ˚ F
Bahan bukan hidrokarbon, sehingga:
Tc = CTT°=
°+=
+ 90212060
221
tc = Ctt o
°=°+
=+ 134
2134134
221
Trial ukuran diameter coil 4 in IPS sch 40 pada tabel 11 hal. 844 Kern diperoleh:
Gas setelah absorber
gas
Di = 4,026 in A = 12,7 in2
Do = 4,50 in A” =1,178 ft2/ft
Bagian Shell Bagian Tube
NRe s = 42,2...2
μρ Ndp
= ( )42,2.246,1
6010.343,74.1563,3 2 x
= 147365,6041
Jcoil = 2000
ho= Jc. 14,03/1
..⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
wkCpx
dvesselk
μμμ
=2000 x 1.3048,0
246,1.8536,0.4687,93048,0
3/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 64,3805 x 1,16315
= 74,8843 BTU/Jft˚F
ap = 22
2
/1447,12
inftin = 0,0882 ft2
Gp = 365,562.993.10882,0
2006,832.175==
apM
NRe t = 42,2.
.μ
Gpdi
= 42,285,0
365,562.993.112026,4
x
x
= 5473,8298
JH = 1500 Btu/jam ft2˚F
cp= 1 Btu/lb˚F
k = 0,34 Btu/jam ft2
hio = 1500 Btu/jam ft2˚F
- Uc = 8843,741500
8843,74.1500.+
=+ hohiohohio
= 71,3236 Btu/jam ft2˚F
- Rd = UdUcUdUc
.−
0,0035 = UdUd
.3236,713236,71 −
0,2496 = 71,3236-Ud
Ud = 57,0756 Btu/jam ft2˚F
A = LMTDtUd
QΔ.
= 28138,8958646,960756,57
252,01668,1248056
ftx
BTUx=
L = 24531,760178,18138,895
"ft
aA
==
Diasumsikan : dp < dc < di
5,493 < dc < 16,696
dc = 6 ft
nc = buahdcL 2522,24
10.4531,760
.≈==
ππ
Lc = ( ( nc-1) (hc+do)+ do)
= ((25-1) ( )12
5,4122+ +
125,4 )
= 13,375 ft Lc<< Ls
Kesimpulan :
Bagian shell :
Type = Horizontal shell & tube HE
IDS = 12 in
N = 1
B = 24
De = 0,95
Bagian Tube :
Do = ¾ in
Di = 0,606 in
N = 2
C = ¼ in
L = 16 ft
23. HEAT EXCHANGER ( E-133 )
Fungsi : untuk memanaskan CO2 dan H2 yang yang mungkin ada menuju ke
kolom stripper.
1. Heat dan material balance :
Q = m . cp . ∆t = m . λ = m . cp . ∆t
Q = 180.829,9606 lb/jam x 26,2915 ( 225 – 144,1 )
= 384.622.134,5 Btu/jam
M = 180.829,9606
2 . LMTD
∆LMTD =
2
1
21
lntt
tt
ΔΔΔ−Δ
=
)1,144250()225250(ln
)1,144250()225250(
−−
−−−
= 107,12 oF
t1 = 144,1 oF t2 = 225 oF
T2 = 250 oF
T1 = 250 oF
3. Suhu caloric
Tc = ½ ( T1 +T2 ) / 2 = 125 oF
tc = ½ ( t1 + t2 ) / 2 = 92,275
4. Trial ukuran DPHE
Dicoba ukuran DPHE 2 ½ x ¼ IPS Sch 40 dengan aliran steam dibagian pipa.
Dari table 11 dan 6.2 kern didapat:
aan = 2,93 in = 0,018 ft2
de = 2,02 in = 0,168 ft
de’ = 0,81 in = 0,0675 ft
dop = 1,66 in = 0,138 ft
dip = 1,38 in = 0,115 ft
ap = 1,5 in2 = 0,009 ft2
a” = 0,435 ft2/ft
trial UD 5 – 75
Evaluasi Perpindahan Panas Rd
Bagian annulus ( liquid ) Bagian pipa ( steam )
5. menghitung Nre
Gs = 2an 0,018ft
06lb/jam180.829,96aM
=
= 10.046.108,92 lb/jft2
- Nres = 42,2.15,0
92,108.046.10168,042,2.
.x
xGde an =μ
= 4.649.438,84
Dari Gbr 28 hal 838 Kern
8. menghitumg Nre
- Gt = m/cp
= 009,0
/5,134.622.384 jamlb
= 4,2736.1010 lb/jamft2
- NRet = 42,2.015,0
10.2736,4155,042,2.
. 10xGdi p =μ
= 1,8248 1010
6. JH = 310 btu/j.ft2.oF
cp media = 0,8693
k = 0,3048
7. - ho = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dek
=310x 1.3048,0
42,2.246,1.8693,0.81,0
3048,03/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 116,653 x 2,866
= 334,3275 Btu/jam ft2˚F
JH = tidak dicari ( Gbr. 24 hal.834
Kern)
cp= 1 Btu/lb˚F
k = 0,33 Btu/jam ft2
9. hi = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dik
=185 x 1.33,0
42,2.85,0.1.606,033,0
3/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 185,4043 x 2,0778
= 385,2331 Btu/jam ft2˚F
hio = hi x dodi
= 385,2331x138,0115,0 = 1500 Btu/jam ft2˚F
10. Tahanan panas pipa bersih ( UC )
Uc = 15002331,38515002331,385.+
=+
xhohio
hohio
= 306,5136 Btu/jam ft2˚F
11. Tahanan panas pipa terpakai ( UD )
- Rd = UdkoreksiUcUdkoreksiUc
.−
= 0049,01225136,3061225136,306
=−x
A = Δt) x (UD
Q
= ( )12,1071229606,829.180
x
= 48,8369 ft2
L = 112,2687ft0,435
48,8369a"A
==
10. mencari panjang ekonomis dan mencari over design yang terkecil
diperpanjangan pipa standart.
Panjang
pipa
( ft )
Hairpin
( buah )
Pembetulan
hairpain
( buah )
L
Baru
( ft)
A
Baru
( ft)
UD baru
btu/j.ft2oF)
Rd
Dihitung
(j.ft2.oF)
Rd over
Design
( %)
12
16
20
4,6
3,5
2,75
5
4
3
120
128
120
46,8
49,9
46,8
113,4
106,4
113,4
0,0046
0,0046
0,0046
15,0
15,0
15,0
Karena over designnya sama maka yang dipilih adalah DPHE dengan jumlah
hairpain sebanyak 3 buah dengan potongan pipa sepanjang 20 ft
Evaluasi Pressure Drop
Bagian annulus ( liquid ) Bagian Tube ( steam )
1. Menghitung Nre dan Fraksi
Nres = 42,2.
'.μ
anGde
= 42,215,0
92,108.046.100675,0x
x
= 1.868.078,105
1’. Nret = 42,2.
.μ
Gpdi
= 42,2015,0
273610,4168,0 10
xx
= 1,9779 1010
f = 42,010 )977910,1(264,00035,0 +
f = ( ) 42,0105,078.868.1
264,00035,0 +
= 0,0041
2. mencari pΔ karena panjang pipa
ΔP1 = 144...10.22,5
....410
2 ρρ
xdeLGanf
=1440012,0
168,00012,0.10.22,522687,112.)92,108.046.10.(0041,0.4
210
2
xx
= 2,29 psi
3. 144'.2
2 ρ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=Δ
gvnxpn
= 0,138 psi
5. ∆ptotal = ( ∆p1 + ∆pn )
= ( 2,29 + 0,138 )
= 2,428 psi
∆pan << 10 psi OKE
= 0,0035
2’ ∆p pipa
ΔP pipa = 21
144..10.22,52....4
10
2
xxdix
lGtf ρρ
=
21
14400167,0
115,0.00167,0.10.22,522687,112.)977910,1.(0035,0.4
210
210
x
xx
= 00552 psi
pΔ < 2 psi OKE
Spesifikasi alat :
- panas over design = 15 %
- DPHE dengan ukuran : - 2 ½ x ¼ inc. IPS . Sch. 40
- L : 20 ft
- Hair pain : 3 buah
24. STRIPPER ( ST-134 )
Fungsi : untuk mengurangi kadar CO2 yang dalam larutan MEA yang berasal dari
kolom absorber.
BM CO2 = 44
BM MEA 30 % = 30,9
Menentukan diameter kolom
Liquid masuk
Ln = 1.746.922,3 + 149.251,6
= 1.896.173,9 kg/hari
= 174.012,4529 lb/jam
BM rata – rata = 0,93 x 30 + 0,07 x 44 = 31,82
ρ1 = 1,003 x 62,4 = 62,527 lb/cuft
μ1 = 1,182 cps
Gas keluar
V1 = 9.116,2238 + 31.108,102
= 12.224,3258 kmole/hari
= 279.274,4379 kg/hari
= 25.630,9242 lb/jam
rata – rata = 22,85812.224,32579279.274,43
=
Volume gas pada = 30 psi dan T = 225 oF
= 492
225460x44,714,7359x +
30 psi 226 OF
V1 ; Y1
Lo ; Xo Vn ; Yn
Ln ; Xn
= 164,37 cuft/lbmole
cuft / lb 0,139164,3722,85gas ρ ==
L = 174.012,4529 lb/jam
G = 25.630,9242 lb/jam
Direncanakan packing dengan bahan : ceramic berl sandlles 1 in
ΔP/Z = 400 N/m2 ( Tryball, tab. 6.3 )
cf = 110
j = 1
⎣ ⎦ 5,0)1/(/ GGL −ρ
= ⎣ ⎦0,50,139)(62,527 / 0,139225.630,924
29174.012,45−
= 0,24
Dari ( 26, Fig. 6,34 ) didapat
0,09gc x )ρG(ρ
1)x μ x j x (cf )(G
GL
0,12,
=−
0,5
0,1
8,
1 x 1,182 x 11010 x 4,18 x 0,139)(62,527 0,139 x 0,09G ⎥
⎦
⎥⎢⎣
⎢ −=
= 1.708,4 lb/ft2.jam
Asumsi G’ operasi = 60 % G’ floading
= 0,6 x 1.708,4
= 1.012,04 lb /ft2. jam
A = G / G’ operasi = 2ft 25,00411.025,04
225.630,924=
D = ( 25,0041 / 0,785 ) 0,5 = 5,6437 ft
Jadi diameter kolom stripper ( Dt ) = 6 ft
Merencanakan tinggi packing
fa x PA x x kGn x υZ
lma
=
kGa = ⎣ ⎦PTMxecceFxL 4,30067,03/2
)(7,51 −−+υ
dimana :
F = 2,1 x 10-3
L = 174.021,4529 lb/jam
= 5.198,87 lb /ft2 . jam
µ = 1,182 cps
Ce = 0,0694 mole CO2 / mole MEA
C = 0,0048 mole CO2 / mole MEA
( Ce – C ) = 0,0646
T = 157 oF
M = 5 mole / liter
P1 = 30 psi = 0,2971 atm
P2 = 0
⎣ ⎦3,4x0,29710,0067x1572/3
e x 5 x (0,046) 5,71 x 1,182
(5.198,87) 310 x 2,1kGa −+−
=
= 1,74 lbmole/j.cuft.atm
xfaPkGaxAxnZ
lmΔ=
Dimana :
lmPΔ = 0,2971 atm
N = 92,79 lbmole/jam ( gas CO2 yang dibebaskan oleh steam )
A = 25,0041 ft2
fa = 0,24 ( L/G ) 0,25
= 0,24 ( 174.012,4529 / 25.630.9242 ) 0,25
= 0,36
Jadi tinggi packing = 21 ft
Direncanakan
- tebal plate distributor = 1 ft
- jarak plate distributor atas ke tangan atas = 2 ft
- jarak plate distributor bawah ke tangan bawah = 2 ft
jadi tinggi kolom total = 2 + 1 + 21 + 1 + 2 = 27 ft
spesifikasi kolom stripper
type : packed colom
ukuran packing :
type : berl sadlles 1in
bahan : keramik
ukuran : diameter : 6 ft
tinggi kolom : 27 ft
bahan : carbon steel
jumlah : 1 buah
25. COOLER III ( E-135 )
Fungsi : untuk mendinginkan gas yang keluar dari kolom stripper yang akan
masuk ke tangki penampung.
Jumlah : 1
Jenis : Horisontal Shell & Tube HE
Direncanakan:
- Air masuk pada tube (fluida dingin) dan media masuk melalui bagian shell
(fluida panas) dengan arus berlawanan arah (counter current)
- Media gas masuk pada suhu = 64,75oC(148,55oF) dan keluar pada suhu 60oC
(140 oF)
- Air pendingin masuk pada suhu =30oC(50 oF) dan keluar pada suhu 55oC
(131oF)
- Pressure drop pada tube max 10 psi dan shell max= 10 psi, faktor Rd = 0,003
jam ft2/oF BTU
Rate gas masuk = 1.609.811,893 Kg/jam = 3.549.027,482 lb/jam
Panas yang dihilangkan = 3.863.548,543 kkal/jam
= 15.321.813,7 BTU/jam
Kebutuhan air pendingin =31.386,2694 Kg/jam = 69.194,8751 lb/jam
t2 = 55oC=131oF
T1 = 30oC=86oF
T1 = 64,75oC=148,55oF
T2 = 60oC=140oF
Air pendingin
a. Menentukan ΔTLMTD
ΔTLMTD = F
tt
tt o6,326
)13186()8655,148(ln
)13186()8655,148(
ln2
1
21 =
−−
−−−=
ΔΔΔ−Δ
R = 19,0)86131(
)14055,148(
12
21 =−−
=−−
ttTT
S = 7194,0)8655,148(
)86131(
11
12 =−
−=
−−
tTtt
Dari gambar 18 hal 828 Kern didapatkan Ft = 0,99 dengan HE type 1-2
b. Suhu Calloric
Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (148,55+140˚F) = 144,275 ˚F
tc = ½(t1+t2) = ½ (86+131˚F) = 108,5˚F
c. Triall Ud
Ud terletak pada range 5-75 sehingga Ud ditriall 60
A = tUdtriall.Δ
Q = 2ft 1.172,8271 326,6 x 40
BTU/jam ,715.321.813=
Dari Kern hal. 843 tabel 10 didapatkan :
Do = ¾ in
BWG = 15
Di = 0,606 in
a’ = 0,289 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Nt = 4167,37316/1963,0
82,172.1". 2
2
==ftftxft
ftla
A
Nt distandartkan pada tabel 9 hal.841-842
Nt standart = 116
Ud koreksi = xUdtriallNtstandart
Nt
= 40116
4167,373 x
= 128,7644 Btu/jft2˚F
Kesimpulan sementara Shell and Tube:
Shell Tube
IDs = 12
n’ = 1
B = 24
de = 0,95 (gbr 28, Kern)
susunan pipa = square
do = ¾ in
di = 0,606 in
c’ = 1- ¾ = ¼
n = 2
l = 16 ft
a’ = 0,289 in2
a” = 0,1963 ft2/ft
Nt = 116
PT = 1
Evaluasi Perpindahan Panas Rd
Bagian Shell Bagian Tube
- as = 144.'.'..
PtnBcIDs
= 25,0144.1.1
24.4/1.12 ft=
- at = 21164,0144.2
116.289,0144.'. ft
nNta
==
- Gt = m/at
Gs = 2s 0,5ft
482lb/jam3.549.027,aM
=
= 7.098.054,964 lb/jft2
- Nres = 42,2.246,1
964,7098054.95,042,2.
.=
μGsde
= 2.236.297,38
Dari Gbr 28 hal 838 Kern
JH = 32
cp media = 0,8693
k = 0,3048
- ho = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dek
=32x 1.3048,0
42,2.246,1.8693,0.95,0
3048,03/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 21,0345 x 2,866
= 60,2856 Btu/jam ft2˚F
= 1164,0
/8751,194.64 jamlb
= 551.502,3634 lb/jamft2
- NRet = 42,2.22,1
3634,551502.606,042,2.
.=
μGtdi
= 113.199,5774
JH = 185 ( Gbr. 24 hal.834 Kern)
cp= 1 Btu/lb˚F
k = 0,33 Btu/jam ft2
hi = JH x 14,03/1
... ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
μμμ
kcp
dik
=185 x 1.33,0
42,2.85,0.1.606,033,0
3/1
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛
= 185,4043 x 2,0778
= 385,2331 Btu/jam ft2˚F
hio = hi x dodi
= 385,2331x4/3
606,0 = 311,2683 Btu/jam ft2˚F
- Uc = 2856,602683,3112856,602683,311.
+=
+x
hohiohohio
= 128,9617 Btu/jam ft2˚F
- Rd = UdkoreksiUcUdkoreksiUc
.−
= 0035,00001583,07644,1289617,1287644,1289617,128
<<=−x
Evaluasi Pressure Drop
Bagian Shell Bagian Tube
Nres = 2.236.297,38
f = 0,00025
n+1 = B
lx12 = 24
1216x = 8 ft
ΔPs = ( )ssgde
IDsnGsfφ...10.22,5
.1..10
2 +
= 1.12,1.12/95,0.10.22,5
)12.12.(8.964,7098054.00025,010
2
= 3,1350 psi << 10 psi
Nret = 113.199,5774
f = 0,00016 Gbr. 26 hal 836 Kern
ΔPL = tsgdi
lnGtfφ...10.22,5
...10
2
= ( )1.12/606,0.10.22,516.2.3634,551502.00016,0
10
2
= 0,5908
ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)
(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837
Kern
= 0,25
ΔPn = 4.2/1 x 0,25 = 2
ΔPT = ΔPn + ΔPL
= 2 + 0,5908
= 2,5908 Psi
ΔPT << ΔP ketetapan
Kesimpulan:
Type H-E 1-2
Bagian Shell:
IDs = 12 in
n’ = 1
B = 24
de = 0,95
Bagian Tube:
do = 3/4in
di = 0,606 in
n = 2
c’ = Pt-do
= 1-3/4 in
= ¼ in
l = 16 ft
susunan pipa = square
a’ = 0,289 in
a” = 0,1963 ft2/ft
Ntstandart = 116
26. TANGKI PENAMPUNG MEA I ( F-136 )
Fungsi : menampung hasil recycle larutan MEA yang masih dapat dipakai
kembali.
Kapasitas : 1.746.922,3 kg/hari = 160.469,3709 lb/jam
MEA = 64,52 lb/cuft
Holding time = 10 menit
Density = 62,316 lb/cuft
Volume larutan MEA = 3,305316,62
3709,469.160=
Dengan faktor design : 1,2
Volume tangki = 1,2 x 305,3 = 366,4 cuft
Panjang tangki = 3 x diameter tangki
L = 3 D
V = ¼ x π x d2 x L
= ¾ x π x D3
= ¾ x 3,14 x D3
D = 6 ft
L = 3 x 6 = 18 ft
Spesifikasi :
Diameter : 6 ft
Panjang : 18 ft
Bahan : carbon steel
27. POMPA II ( L-137 )
Fungsi : untuk memompa larutan MEA yang keluar dari kolom stripper menuju ke
kolom absorber.
jumlah : 1 buah
Jenis : centrifugal pump
Bahan : cast iron
Proses berlangsung secara kontinyu.
ρ larutan MEA = 62,53 lb/cuft
larutan MEA = 1,2 x 2,42 = 2,48 lb/ft jam
= 0,04 lb/ft menit
Komponen :
MEA 30% = 1.946.922,3 kg/hari
= 5.118,648 kg/hari Total = 1.752.040,948 kg/hari
= 893,4 kg/menit = 405,6 lb/menit
Vlarutan = 3/5253,2068/948,040.752.1masukbahan mftlbjamlb
campuran=
ρ
= 847 ft3/jam
Rate volumetrik = 847 ft3/jam x 1 jam/60 menit
= 14,1167 ft3/menit x 31481,7
ftgal
= 105,607 gal/menit
1. Perhitungan diameter pipa
Dianggap alirannya turbulen , untuk menentukan diameter pipa digunakan
fig.14.2 Peter-Timerhausse ed. 4 hal 498 maka didapatkan Di opt. 3 in sch. 40
Dari tabel 11 Kern hal 844 diperoleh:
Di = 3,068 in = 0,2557 ft
Do = 3,5 in
A = 7,38 in2 = 0,05125 ft2
A” = 0,917 ft2/ft
maka:
v = 3600detik
1jamx0,05125ft
/dt847ft2
3
= 4,591 ft/detik
NRe = μ
ρ.D.v = 410.889,4591,4.2557,0.546,79
−
= 191001,3027
Jadi benar jika alirannya turbulen.
2. Perhitungan power pompa
0)()(..2
1 1221
21
22 =+∑+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− WsFPPzz
gcgvv
gc ρα
diasumsikan :
α = 1
v1 = 0
z2-z1 = 30 ft
P2 = P1
Sehingga : 00030)0591,4(2,32.2
1 2 =++++− Ws
-Ws = 30,327 ft.lbf/lbm.detik
m = 847 ft3/jam x 79,546 lb/ft3 x 1jam/3600 detik
= 18,7154 lb/detik
WHP = -Ws . m
= 30,327 ft.lbf/lbm.detik . 18,7154 lb/detik
= 567,582 ft.lbf/lbm x lbm550ft.lbf/
1HP
= 1,032 HP
Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa η P =
28 %
BHP = P
WHPη
= HP685,328,0
032,1=
Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor ηm =
80%
Daya Pompa actual = m
WHPη
= 8,0
032,1
= 1,29 HP
Jadi dipakai pompa berdaya 2 HP
Kesimpulan :
- Jenis : centrifugal pump
- Bahan : cast iron
- Di opt pipa : 3 in sch. 40
- Daya : 2 HP
- Jumlah : 1 buah
28. TANGKI PENAMPUNG MEA II ( F-132 )
Fungsi : menampung larutan MEA yang berasal dari kolom stripper.
Kapasitas : 2.047.772,7 kg/hari = 4.514.565,72 lb/jam
MEA : 56.534,722 Lb/cuft
Holding time : 10 menit
Volume larutan MEA = 722,534.56
72,565.514.4
= 13,3091 cuft
Volume tangki penampung = 1,2 x 13,3091 = 174,2298 cuft
Panjang tangki = 3 x diameter tangki
L = 3D
V = ¼ x D2 x L
= ¾ D3
174,2298 = 0,75 x 3,14 x D3
D = 4,2 ft
L = 16,5 ft
Ukuran tangki
Diameter : 5,5 ft
Panjang : 16,5 ft
Jumlah : 6 buah
29. KOMPRESSOR(G-138a)
Fungsi untuk menaikkan tekanan
Jumlah : 1
bahan : Cast iron
type : Rotary compressor
Rate udara = 5698,2667 kg/jam x 2,2046 lb/kg = 12562,3987 lb/jam
Kapasitas = menitjamx
jamftjamlb
601
/5026,95/3987,12562
3
= 2,1923 ft3/jam
P1 = 3,06 atm = 44,982 psia
P2 = 6 atm = 88,2 psia
Pkompresor = 33000
)982,442,88.(1923,2.14433000
..144 −=
PQ
= 0,4134 HP
η kompresor = 40-70 %
Diambil η = 55% sehingga
Power = HPHP 17517,055,0
4134,0≈=
Kesimpulan :
- Kapasitas : 2,1923 ft3/jam
- Daya : 1 HP
30. EKSPANDER(G-138)
Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm menjadi 0,07106 atm
Type : radial
Dasar perancangan:
- Rate massa : 5698,2667 Kg/jam = 1,5829 Kg/detik
- P1 = 1 atm x 1,01325 = 1,01325 bar
- P2 = 0,07106 x 1,01325 = 0,072 bar
η = 80%
ρ = 0,0898 Kg/m3
maka:
Ws = ρ
η ).(. 21 PPm −
= 08989,0
1/105)1/1)(072,001325,1)(5829,1)(8,0(
2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
barmmJ
= 1392,2369 Joule/detik
= 1392,2369 Watt = HPHP 2867,1kW/HP0,74570
kW 1,3922369≈=
Kesimpulan:
Nama alat : Ekspander Hidrogen
Type : radial
Bahan Konstruksi : metal
Kapasitas : 5698,2667 Kg/jam
31. EKSPANDER(G-141)
Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm menjadi 0,07106 atm
Type : radial
Dasar perancangan:
- Rate massa : 5896,9818 Kg/jam = 1,6381 Kg/detik
- P1 = 3,06 atm x 1,01325 = 3.1006 bar
- P2 = 1 x 1,01325 = 1,01325 bar
η = 80%
ρ = 0,0898 Kg/m3
maka:
Ws = ρ
η ).(. 21 PPm −
= 08989,0
1/105)1/1)(013125,11006,3)(9573,1)(8,0(
2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
barmmJ
= 4772,2056 Joule/detik
= 4772,2056 Watt = HPHP 63996,6kW/HP0,74570
kW 4,7722056≈=
Kesimpulan:
Nama alat : Ekspander Hidrogen
Type : radial
Bahan Konstruksi : metal
Kapasitas : 5896,9818 Kg/jam
32. REAKTOR METHANOL KONVERTER ( R-130 )
Lihat di Perancangan Alat Utama dibab VI
33. CONDENSOR II ( E-142 )
Fungsi : untuk mengembunkan gas – gas CH3OH, C2H5OH, H2O, CH4, C2H6, dan
CO2 dari reactor methanol.
Kondisi operasi
Suhu : 25 oC
Tekanan : 1,0204 atm = 14,98 psia
CH3OH
CH3OCH3
45.002,394 kg/hari
808,6268 kg/hari
5.340,3886 kcal/kmole
Cp = 21,2801 kcal/kmole oK
6.707,9516 kcal/kmole
Cp = 21,9848 kcal/kmole oK
C2H5OH
H2O
CH4
CO2
CO
N2
H2
269,4543 kg/hari
18.725,163 kg/hari
5.708,1906 kg/hari
1.381,408 kg/hari
41.345,925 kg/hari
41.345,925 kg/hari
3.740,8344 kg/hari
11.230,5848 kcal/kmole
Cp = 27,6814 kcal/kmole oK
11.677,7501 kcal/kmole
Cp = 8,196 kcal/kmole oK
4.218,7886 kcal/kmole
Cp = 9,9550 kcal/kmole oK
6.426,9799 kcal/kmole
Cp = 7,0425 kcal/kmole oK
Cp = 7,0435 kcal/kmole oK
Cp = 7,0160 kcal/kmole oK
Cp = 6,9635 kcal/kmole oK
total 116.338,02 kg/hari
Straight line condensation
t=30oC
∆H1 ∆H2
T= 148oC T= 25 oC
t = 58oC
Suhu kondensasi rata – rata ( Tc )
Tc = ½ ( 148 + 25 ) = 173 oC = 343,4 oF
Cp campuran = 11,9985 kcal/kmole O K
= 21,597 Btu/lbmole oF
Rate gas masuk = 141.527,562 kg/hari
= 5.740,47 kmole/hari
Panas uap masuk :
Qi = 5.740,47 x 11,9985 ( 250 – 173 )
= 5.303.531,256 kcal/hari
Panas laten dari kondensasi ( latent heat of condensation )
Jumlah uap yang mengembun
= 45.002,394 + 808,6268 + 269,4543 + 18.725,163 + 5.708,1906 + 2140,5571 +
1.381,408
= 58.932,86 kg/hari
= 2.323,68 kmole/hari
∆ campuran = 6.060,709 kcal/ kmole
Qc = 2.323,68 x 6.060,709
= 14.083.136,17 kcal/hari
Panas uap dingin keluar
Jumlah uap dingin keluar = 5.740,97 – 2.323,68
= 3.416,79 kmole/hari
Qo = 3.416,79 x 6,999 x ( 140 – 30 )
= 2.630.553,15 kcal/hari
Panas condensate dingin
Qs = 2.323,678 x 15,084 ( 140 – 30 )
= 3.855.539,48 kcal/hari
Total beban panas kondensor
= Qi + Qc + Qo + Qs
= 7.576.471,77 + 14.083.136,17 + 2.630.553,15 + 3.855.539,48
= 28.145.700,57 kcal/hari
= 4.653.720,33 Btu/jam
Qg = Qi + Qo
=5.303.531,256 + 3.419.718,189
= 8.723.249,445 kcal/hari
= 1.687.669,46 Btu/jam
QT / Qg = 2,76461.687.669,334.653.720,
=
Beban panas air pendingin = 4.653.720,33 Btu/jam
Beban air pendingin = 4,8212033,720.653.4
−
= 123.769,2 lb/jam
Coefficient perpindahan panas gas yang didinginkan
10,22/3 )
μDG( )
kcμ(CG x 0,0023h
−
⎥⎦
⎥⎢⎣
⎢=
Untuk Re = 8.000
Direncanakan menggunakan :
Vertical tube dengan jumlah tube = 150, sedang diameter dalamnya =
0,62 in
Rata – rata kecepatan massa pada rate aliran uap :
2
16,405.5702,338.116 +=
= 86.871,59 kg/hari
= 7.979,8 lb/jam
)4
()1262,0(150
8,979.72 π
=G
= 25.374,06 lb/j.ft2
05,006,374.2512/62,0 xDG
=μ
= 26.219,9
Pada suhu = 284 oF
μ campuran = 0,05 lb/ft.j ( kern , Fig. 14 )
Campuran = 0,25 Btu/j.ft2 ( oF/ft ) ( kern, tabel 4 )
Koefisien kondensasi
x πxD(Nt x WT =
= 0,62/12 x 3,14 x 150
2,2046 x 2458.932,86/
= 222,5
5,796.17005,0/5,22244== xT
μ
32,425,0/05,0597,21 == xk
Cμ
Dari Necholas Fig. 7.17 didapat
⎣ ⎦ 35,0)( 3/1322 == xgxkhc ρμ
⎣ ⎦ 3/1232 /)(35,0 μρ xgxkhc =
BM gas yang mengembun = 0,62 x 32 + 0,011 x 45 + 0,004 x 46 + 0,25 x 16 +
0,0074 x 30 + 0,041 x 44
= 28,554
cuftlbxxgas /26,127,14
500.4482460
492359
554,28=
+=ρ
1/3
2
32
(0,05)(0,25) x (4,184) x (12,26)0,35hc ⎥
⎦
⎥⎢⎣
⎢=
= 2.344,77 Btu/j.ft2.oF
Coefficient perpindahan panas dalam ( hcg)
1
)1()1()(−
⎥⎦
⎥⎢⎣
⎢+=
hchgx
QQgh
Tcg
= 1
)77,344.2
1()76,618
1()76,21(
−
⎥⎦
⎥⎢⎣
⎢+x
= 1.000 Btu/j.ft2.oF
Overall heat transfer coefficient
)dodi(
h1
hw1
hs1
ho1
U1
cg
+++=
Dimana :
U = overall heat transfer coefficient
ho = coefficient perpindahan panas luar
hs = coefficient perpindahan panas fuoling
hw = coefficient perpindahan panas melalui dinding
hcg = coefficient perpindahan dalam
di = diameter dalam tube
do = diameter luar tube
asumsi : hs = 1.000 Btu/j.ft2.oF
Termal conductivity dari tube = 10 Btu/j.ft2(oF/ft )
1/U = )75,0/62,0(1000
1
2,12)62,075,0/(10
11000
177,344.2
1+
−++
= 0,003
U = 333 Btu/j.ft2.oF
LMTD = 74,77
6,3362ln
6,3362=
− oF
Luas permukaan perpindahan panas yang dibutuhkan :
A = 2T ft 179,6333x77,74
334.653.720,LMTD x UQ
==
L = 179,6/(150 x 3,14 x 0,75/12 )
L = 6,10 ft
Direncanakan menggunakan 1 – HE dengan :
Tube ¾ “ OD, 16 BWG, 1” square pitch
a’ = 0,1963 ft2 ( Kern, tabel 10 )
Dari ( Kern, tabel 9 ) didapat :
ID shell = 17 ¼”
NT = 150
Passes = 6
B = 3,45”
A = 150 x 6,10 x 0,1963 = 179,6 ft2
UD koreksi = 33374,776,17933,720.653.4
=x
Btu/j.ft2.oF
Fluida panas, shell side ( gas ) Fluida dingin, tube side ( water )
as = 1144
45,325,04117
144'
x
xx
xPxBIDxC
T
=
= 0,103 ft2
Gs = 103,024
2046,202,338.116x
xaW
s
=
= 103.753,6 lb/j.ft2
Pada T rata-rata = 284 oF
μ = 0,05 lb/j.ft
De = 0,95/12 = 0,079
( Kern, Fig.29 )
Res = De x Gs/μ
= 05,0
6,753.103079,0 x
= 163.930,7
f = 0,0012 ( Kern, Fig.29 )
N + 1 = 12 L/B
= 12 x 6,1/3,45
Flow area, at’ = 0,302 ft2
( Kern, tabel 10 )
at = 6144302,0150
144'
xx
nNtxat =
= 0,052 ft2
Gt = 6
052,0/769,123=
taW
= 396.696,02 lb/j.ft2
Pada t rata-rata = 101,2oF
μ = 0,7 x 2,42
= 1,694 lb/j.ft
D = 0,62/12 = 0,052 ft
Ret = D x Gt/μ
= 9,106.12694,1
02,696.396052,0=
x
f = 0,00025 ( Kern, Fig.26 )
ΔPt = txDxSxx
xLxnfxGtφ10
2
1022,5
= 22
ρ gas = 12,26 lb/cuft
S = 12,26/62,4
= 0,2
Ds = 17,25/12
= 1,44 ft
ΔPs = sxDexSxx
NxDsfxGsφ10
2
1022,5)1( +
= 12,0079,01022,5
244,1)6,753.103(0012,010
2
xxxxxx
= 0,5 psi
= 11052,0101022,5
110,62)02,696.396(00025,0xxxx
xx
= 0,53 psi
ΔPr = ( 4n/S ) ( V2/2g’ )
Gt = 396.696,02
V2/2g’ = 0,02
( Kern, Fig.27 )
ΔPr = ( 4,6/1 ) x 0,02
= 0,48 psi
ΔPT = ΔPt + ΔPr
= 0,53 + 0,48
= 1,01 psi
Spesifikasi :
Condenser : 1-2 Heat Exchanger
Shell side : Tube side :
ID : 17 ¼ ¾” OD, 16’ panjang,16 BWG
Baffle space : 3,45” 1 square pitch
Passes : 1 Jumlah tube : 150
Passes : 6
34. FLASH DRUM ( FD-143 )
Fungsi : untuk memisahkan fase gas dan fase liquid.
Type : vertical drum
Dasar perhitungan
- temperatur : 60 oC = 333 oK
- Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psia
- ρ liquid : 0,0771 lb/ft3
- tangki berbentuk silinder vertical dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk
standard dished.
- bahan konstruksi yang digunakan steel plat SA 240 Grade M tipe 316 dan f =
18750 psi ( Brownell and young, hal 343 )
- jenis Pengelasan : Doubel Welded but joint ( E = 0,85 )
- factor korosi, C = 1/16
- campuran liquid dan gas mengisi 80 % vessel.
- inDL 3= ( Ulrich, hal 248 )
- Recidence time ( θ ) = 60 detik ( Ulrich, tabel 4 – 18, hal 188 ).
Perhitungan.
a. Menentukan volume total vessel.
Massa liquid : 64.805,628 kg/hari = 142.871,9441 lb/hari = 5.952,9977 lb/jam
Massa gas : 9.230,166 kg/hari = 4.186,6878 lb/hari = 174,4453 lb/jam.
Vliquid = ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡xθ
ρmassa
liquid
liquid
= 4453,1749977,952.5
= 1.288,5277 ft3
b. Menghitung volume gas
CH4 = 5.708,191 kg/hari = 356,7619 kgmol/hari = 14,8651 kgmol/jam
C2H6 = 2.140,557 kg/hari = 71,3519 kgmol/hari = 2,9729 kgmol/jam
CO2 = 1.381,408 kg/hari = 31,3956 kgmol/hari = 1,3082 kg/jam
Total = 19,1462 kgmol/jam = 42,2102 lbmol/jam
Volume pada kondisi standart ( S.C ) = 359,046 x 42,2102
= 15.155,4035 ft3/jam
= 4,2098 ft3/detik
P1 = P2 = 14,7 psia
T1 = 333 oK
T2 = 335 oK
12
2112 xTP
xTPxvv =
V2 = Vgas = 4,2098 3337,143357,14
xx
= 42,1612 ft3 x 60 detik
= 2.529,6726 ft3
Volume campuran liquid dan gas dalam vessel : Vliquid + Vgas
= 1.288,5277 ft3 + 2.529,6726 ft3
= 3.818,2003 ft3
Asumsi : 80 % campuran liquid dan gas mengisi vessel.
Jadi volume total dalam vessel = 3ft0,8
3.818,2003
= 4.772,7504
c. Menentukan Dimensi Vessel
Vtotal = Vsilinder + 2 Vtutup
4.772,7504 = π/4. di2 . Ls + 2 ( 0,0847 . di3 )
4.772,7504 = π/4. di2 . 3 di + 0,1694 di3
4.772,7504 = 2,5244 di3
di3 = 1.890,6475
di = 12,3653 ft = 148,3832 in
d menentukan Pdesign
Vcampuran liquid dan gas = ( π/4 ) .di2 . H + 0,0847. di3
3.818,2003 ft3 = ( π/4 ) .( 12,3653 )2 . H + 0,0847. ( 12,3653 )3
3.818,2003 ft3 = 313,0398 H
H = 12,1972 ft
Poperasi = 14,7 psia = 0 psig
Phidrolitik = 144
)1( −Hliquidρ
= 144
1)(12,19720,0771 −
= 0,005995 psia = 0,000408 psig
Pdesign = Poperasi + Phidrostatik
= ( 0 + 0,000408 )
= 0,000408 psig
e. Menentukan tebal silinder
ts = CPifE
Pixdi+⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡− 6,02
= 161
000408,60,085,01875023832,148000408,0
+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−xxx
= 0,000001899 + 1/16
= 1,0000303/16 ≈ 3/16
Standardisasi dimensi vessel ( Brownell & Young, tabel 5 – 7, hal 89 )
Do = di + 2 ts
= 148,3832 + 2.3/16
= 12,7403 in
Dipilih do standart = 14 in
Jadi :
Di baru = Do standart – 2 ts
= 14-2 ( 3/16)
= = 13,625 in
r = di baru = 13,625 in
icr = 6 % di baru
= 6 % x 13,625
= 8,175 in
Ls = 3 x di baru
= 3 x 12,625
= 37,875 in
f . mementukan tebal tutup atas ( tha )
tha = 161
1,0885,0
+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡− PifE
xPixr
= 161
000408,01,085,018750625,13000408,0885,0
+⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡− xx
xx
= 1,0000046/16 ≈ 3/16 in
g . Menentukan tebal tutup bawah ( thb )
karena tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart dished, maka :
tha = thb = 3/16 in
h. menentukan tinggi tutup atas ( ha )
ha = 0,169 x di
= 0,169 x 12,625
= 2,1336 in
i. menentukan tinggi tutup bawah ( hb )
karena tutup bawah dan tutup atas berbentuk standart dished, maka :
hb = ha = 2,1336 in
j. Menentukan tinggi tangki ( H )
H = Tinggi shell + ( 2x tutup atas )
= 37,875 + ( 2 x 2,1336 )
= 42,1422 in
Spesifikasi Alat :
Nama : Flash Drum
Type : vertical drum
Bahan Konstruksi : Steel plat SA 240 grade M type 316
Kapasitas : 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 kg/jam
di : 12,3653 in
ts : 3/16 in
tha = thb : 3/16
ha = hb : 3/16
H : 42,1422 in
Jumlah :1 buah
35. KOLOM DISTILASI METHANOL I( D-140 )
36. REBOILER ( E-147 )
Fungsi = memanaskan produk bawah dari kolom distilasi
Type = Shell and tube type 1-2, sehingga FT = 1
Dasar Perancangan:
Campuran liquida masuk pada shell (fluida panas) dan steam masuk bagian
tube(pemanas).
Mengggunakan pipa ¾ in OD 15 BWG dengan l=16 ft. PT=1, susunan segitiga.
Liquid t2=225,266oF
m = 2.655,1382 Kg/jam Q
T1 = 302oF T2 = 302oF
Dari tabel didapat:
OD = ¾ in a’ = 0,289 in2
ID = 0,606 in a” = 0,1963ft2/ft
Rd gabungan min =0,004 jam ft2oF/BTU
ΔPs = diabaikan
ΔPt max = 2 psi
Dari neraca panas didapatkan:
Q = qs + qv = m.Cp.(t2-t1) + 0,8m(hg-hi) = m.λ
qs = m.Cp.(t2-t1)
= 2655,1382.1.(225,266-169,916)
= 146.961,8994
qv = m1 (hg-hl)
= 0,8 . 2655,1382 (225-95)
= 3718978,598
Q = 146.961,8994 + 3718978,598
= 4629770,761
Q = M λ
M = Q/ λ
= jamlb /4281,099.59,907
14629770,76=
2. ΔTLMTD = F
tt
tt o9162,101
734,76084,132ln
734,76084,132
ln2
1
21 =−
=
ΔΔΔ−Δ
Ft = 1
ΔT = Ft . ΔTLMTD = 1. 101,9162 = 101,9162
3. Menghitung suhu Calloric
Tc = (T1 + T2)/2
= 302oF
tc = (t1 + t2)/2
=197,591 oF
4. Trial UD (tabel 8, Kern)
UD antara 50-100 (dicoba 80)
A = 6809,213)9162,101.(190
761,4629770.
==ΔtUDtrial
Q ft2
Nt = 034,6816.1963,0
6809,213".
==la
A
Nt standar dari tabel 9 =76
UD koreksi = 8855,13415076
68,034 trialUDstandarNt Nt
== xx
(memenuhi antara70-150)
Kesimpulan sementara Shell and Tube:
Shell Tube
IDs = 12
n’ = 1
B = 10
de = 0,95 (gbr 28, Kern)
do = ¾ in
di = 0,620 in
c’ = 1- ¾ = ¼
n = 2
l = 16 ft
a’ =0,268 in2
a” = 0,1963 ft2/ft
Nt = 76
PT = 1
EVALUASI PERPINDAHAN PANAS
Bagian Shell(uap) Bagian Tube(air)
5. as = 144.'.'..
PtnBcIDs
= 225,0144.1.1
4/1.12.12 ft=
Gs = 2s 0,25ft
b/jam5099,4281laM
=
= 20397,7124 lb/jft2
- Nret = 42,2.014,07124,20397.95,0
42,2..
=μ
Gsde
= 571954,7454
6.-
7. Trial ho antara 150-300
ho trial = 200 BTU/j ft2oF
tw =tc+ )( tcTctrialhohio
trialho−
+
= )181,157302(2001500
200181,157 −+
+
= 174,3362
tf = 2
)( twTc + =238,1681
ho koreksi (gbr 12.9 hal 274)
5’. at = 207,0144.2
268,0.76144.'. ft
nNta
==
- Gt = m/at
= 07,0
/1382,2655 jamlb
= 231719,4543lb/jamft2
- NRes = 42,2.9,0
5659,139638.834,042,2.
.=
μGtdi
= 124264,6109
6’.-
7’. ύ = 5,62.3600
4543,231719.3600
=ρ
Gt =1,0299
hi = 1500
hi koreksi = η x hi
= 1,01 x 1500 = 1515
hio = hi. di/do
= 1515 . (0,584/0,75) = 1179,68
508,1776.16
4281,5099.
" 3/23/2 ===NtlMG
ho = 230
ho koreksi> ho trial
Δho =(230-200)/200 . 100%
= 15 % < 20%
- Uc = 2304569,1179
230.68,1179.+
=+ hohiohohio
= 192,4737 Btu/jam ft2˚F
- Rd = UdkoreksiUcUdkoreksiUc
.−
= 0035,00225,08855,1344737,1928855,1344737,192
>=−x
Evaluasi Pressure Drop
Bagian Shell Bagian tube
ΔPs diabaikan karena gas bergerak secara
beraturan
Nret = 124264,6109
f = 0,00015 Gbr. 26 hal 836 Kern
ΔPt = tsgdi
lnGtfφ...10.22,5
...10
2
= ( )1.12/584,0.10.22,516.4.4543,231719.00015,0.5,0
10
2
= 0,0085
ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)
(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837 Kern
= 0,028
ΔPn = 4.4/0,0025 x 0,001= 6,4
ΔP = ΔPn + ΔPt
= 6,4+ 0,0085
= 6,4085 psi
ΔP << ΔP ketetapan
Kesimpulan :
Fungsi : untuk memanaskan produk bawah kolom distilasi I
type : Shell and Tube
Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade H
Dimensi:
IDS : 12 in
do : ¾ in
di : 0,584 in
n’ : 4 in
Nt : 76 buah
37. KONDENSOR ( E-144 )
Fungsi = mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi I
Type = Shell and tube
t1= 30oC=86oF
T1=57,47oC = 135,446oF T2 = 63,26oC = 145,868oF
t2=45oC = 113oF
Ketetapan:
Rd minimal = 0,0034 J ft2 oF/BTU
ΔP uap maksimal = 2 psi
ΔP air maksimal = 10 psi
Dasar Perancangan:
1. Massa air pendingin = jamKgTCp
Q /5911,980)86113(084,8
6679,031,214.
=−
=Δ
= 2161,8111 lb/jam
Massa produk = 10309,1114 Kg/jam
2. Menentukan ΔTLMTD = F
tt
tt o3713,27
868,32446,22ln
868,32446,22
ln2
1
21 =−
=
ΔΔΔ−Δ
3. Menghitung suhu Calloric
Tc = (T1 + T2)/2
= 140,657oF
tc = (t1 + t2)/2
=99,5 oF
4. Merancang jumlah pipa
Menentukan harga UD trial.
Dari tabel 8, Kern hal 840 didapat UD = 75-150
Dicoba UD = 130 BTU/jam ft 2 oF
1505,603713,27.1306679,214031
.===
AtUDQA ft2
Menentukan ukuran pipa.
Diambil ukuran pipa 1” OD, 16 BWG, l= 16 ft, susunan Δ (tabel 10,hal 843,
Kern)
Nt = buahla
A 3599,1416.2618,0
1505,60".
==
Nt standar = 14
UD koreksi = 06,811301473,8
standardNt hitungNt
== xxUDtrial (memenuhi)
Kesimpulan sementara Shell and Tube:
Shell Tube
IDs = 8
n’ = 2
B = 8
de = 0,95 (gbr 28, Kern)
do = ¾ in
di = 0,620 in
c’ = 1- ¾ = ¼
n = 4
l = 12 ft
a’ = 0,594 in2
a” = 0,2618 ft2/ft
Nt = 14
PT = 1
EVALUASI PERPINDAHAN PANAS
Bagian Shell Bagian tube
5. as = 144.'.'..
PtnBcIDs
= 20555,0144.1.2
4/1.8.8 ft=
Gs = 2s 0,0694ft
7b/jam22.272,696aM
=
= 10782,8127 lb/jft2
- Nres = 42,2.011,08127,10782.95,0
42,2..
=μ
Gsde
= 38481,1122
6.-
7. Trial ho antara 150-300
ho trial = 200 BTU/j ft2oF
tw = tc + )( tcTctrialhohio
trialho−
+
= )5,99657,140(200933,710
2005,99 −+
+
= 109,6404
tf = 2
)( twTc + =127,7542
ho koreksi (gbr 12.9 hal 274)
9812,714.16
6967,272.22.
" 3/23/2 ===NtlMG
5’. at = 20289,0144.2
594,0.14144.'. ft
nNta
==
- Gt = m/at
= 0289,0
/5629,18611 jamlb
= 643.998,7163 lb/jamft2
-NRes= 42,2.43,0
7163,998.643)12/62,0(42,2.
.=
μGtdi
= 31975,0789
6’.-
7’. ύ = 5,62.3600
7163,998.643.3600
=ρ
Gt =2,8622
hi = 860
hi koreksi = η x hi
= 1 x 860 = 860
hio = hi. di/do
= 860 . (0,62/0,75) = 710,9333
ho = 180
ho koreksi> ho trial
Δho =(200-180)/180 . 100%
= 11,11 % < 20%
- Uc = 1809333,710
180.9333,710.+
=+ hohiohohio
= 143,6336 Btu/jam ft2˚F
- Rd = UdkoreksiUcUdkoreksiUc
.−
= 0035,0000532,006,81.6336,14306,816336,143
<=−
Evaluasi Pressure Drop
Bagian Shell Bagian tube
NRes = 38481,1122
f = 0,0017
ΔPs = tsgdi
lnGtfφ...10.22,5
...10
2
= 069,1.88,1.12/95,010.22,5
)24(8/10.1122,38481.0017,010
2
= 0,0091 <2 psi memenuhi
Nret = 8616,1285
f = 0,001 Gbr. 26 hal 836 Kern
ΔPt = tsgdi
lnGtfφ...10.22,5
...10
2
= ( ) 028,0.23,0.12/62,0.10.22,51.12.1285,8616.001,0.5,0
10
2
= 0,0513 psi
ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)
(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837 Kern
= 0,028
ΔPn = 4.1/0,23 x 0,001= 0,017
ΔP = ΔPn + ΔPt
= 0,0513+ 0,017
= 0,0683 psi
ΔP << ΔP ketetapan
Kesimpulan :
Fungsi : mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi I
type : Shell and Tube
Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade B
Dimensi:
IDS : 8 in
do : ¾ in
di : 0,62 in
n’ : 4
Nt : 14 buah
38. ACCUMULATOR ( F-145 )
Fungsi = menampung sementara distilat dari kolom distilasi I
Type = silinder horisontal, tutup samping berbentuk standar dished
Jumlah = 1 buah
Dasar Perhitungan:
P = 1 atm = 14,7 psia = 0 psig
Residence time = 10 menit (Ulrich, tabel 4-27,249)
Direncanakan volume ruang kosong 20%
Bahan konstruksi = Carbon steel SA-135 Grade A
Pengelasan = Double Welded Butt Joint dengan E = 0,85
Allowable stress f = 10.200 psi (Brownell)
l/d = 3- 5 ( diambil 3)
1. Menentukan Volume tangki
Rate massa (Q) = 11,4039 Kg/jam x 2,2046 lbm/Kg
= 25,1411 lb/jam
ρ bahan = 1411,25
)0623,02889,0()9377,01149,11( xx +
=0,4153Kg/m3 = 0,9155 lb/ft3
Rate Volumetrik = jamftftlbjamlb /4616,27
/9155,0/1411,25 3
3 =
Volume = menitxmenitjamx
jamft 10
6014616,27
3
= 4,5769 ft3
Volume tangki terisi = 0,8 Volume tangki total
VT = 4,5769 ft3 + 0,2 VT
0,8 VT = 4,7769 ft3
VT = 5,9712 ft3
2. Menentukan dimensi tangki:
VT = V silinder + V tutup
5,9712= 32 )000049,0(24
dilsdi +π
5,9712= 2,355 di3+9,8 . 10-5 di3
d = 1,3636 ft
P = 011,0144
04,08,03112,49144
==xxxHρ
3. Menentukan tebal tangki
ts = cpifE
pixdi+
− )6,0(2
= 161
)011,06,085,0200.10(23636,1011,0
+− xx
x
= 161
160139,1
=
do = di + 2ts
= (1,3636 x 12) + 2(1/16) in
= 16,4882 in
di = do - 2ts
= 16,4882– 2(1/16) = 16,3632 in
l = 3 x 16,3632
= 49,0896
4. Menentukan tebal tutup bawah dan atas
th = 162
4465,01,085,010200075,194465,0885,0
1,0885,0
+−
=+− xx
xxcpifE
xpixr
= 162
Spesifikasi peralatan:
Nama alat = akumulator distilat
Type = silinder horisontal, tutup samping standar dished
Bahan Konstruksi= Carbon steel SA-135 Grade A
Dimensi di = 16,3632 in
do = 16,4882 in
ts = 1/16 in
jumlah = 1 buah
39. POMPA ( L-146 )
Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator distilat I ke tangki penampung
methanol.
jumlah : 1 buah
Jenis : sentrifugal
Bahan : cast iron
Proses berlangsung secara kontinyu.
ρ = LKgxx /9971,07573,078.45
)0012,03633,76()9988,0394,002.45(=
+
= 37,2705 lb/jam
μ = 1,246cp = 8,7733.10-4lb/ft.detik
Rate volumetrik = jamlbxftlb
jamKg /2046,2/2705,37
/7573,078.453
= 3.785 ft3/jam x menitjam
601 x 7,481 gal/ft3= 5,987gpm
1. Perhitungan diameter pipa
Dianggap alirannya turbulen , untuk menentukan diameter pipa digunakan
fig.14.2 Peter-Timerhausse ed. 4 hal 498 maka didapatkan Di opt. 2 in sch. 40
Dari tabel 11 Kern hal 844 diperoleh:
Do = 2,38 in = 0,1983 ft
A = 3,35 in2 = 0,02326 ft2
maka:
v = 3600detik
1jamx0,02326ft
/dt3785ft2
3
= 0,3928 ft/detik
NRe = μ
ρ.D.v = 410.3733,83928,0.1983,0.2705,37
−
= 3467,0712 (turbulen)
Jadi benar jika alirannya turbulen.
2. Perhitungan power pompa
0)()(..2
1 1221
21
22 =+∑+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− WsFPPzz
gcgvv
gc ρα
diasumsikan :
α = 1
v1 = 0
z2-z1 = 30 ft
P2 = P1
Sehingga : 00030)03928,0(2,32.2
1 2 =++++− Ws
-Ws = 30,00239 ft.lbf/lbm.detik
m = 45.078,7573 Kg/jam x 2,2046lb/jamx 1 jam/3600 detik
= 0,45 lb/detik
WHP = -Ws . m
= 30,00239 ft.lbf/lbm.detik . 0,458 lb/detik
= 13,749 ft.lbf/lbm x lbm550ft.lbf/
1HP
= 0,0249 HP
Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa η P =
28 %
BHP = P
WHPη
= HP125,302,0
0249,0=
Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor ηm =
80%
Daya Pompa actual = m
WHPη
= 8,0
125,0
= 0,1562 HP
Jadi dipakai pompa berdaya 1 HP
Kesimpulan :
- Jenis : sentrifugal
- Bahan : cast iron
- Di opt pipa : 2 in sch. 40
- Daya : 1 HP
- Jumlah : 1 buah
40. TANGKI PENAMPUNG DESTILAT METHANOL ( F-149 )
Fungsi : untu menampung produk methanol.
Kapasitas : 45.078,7573 kg/hari = 99.381,6416 lb/hari
Density liquid : 0,792 gr/cc = 56,606 lb/cuft
Volume tangki minimum :
Vmin = 45.078,7573/56,606
= 796,3601 cuft
Volume faktor = 1,2
Volume tangki = 1,2 x 796,3601 = 955,6321 cuft ≈ 956 cuft
Ukuran tangki
Panjang tangki : 3 x diameter tangki
L = 3D
V = 0,785 x D x L
= 0,785 x 3D3
956 = 2,355 D3
D = 7,4034 ft
L = 3 x 7,4034 = 22,2103 ft
Spesifikasi tangki :
Kapasitas : 956 cuft
Diameter : 7,4034 ft
Panjang : 22,2103 ft
41. TANGKI PENAMPUNG RESIDU ( F-148 )
Fungsi : untu menampung produk ethanol yang tidak terpakai.
Kapasitas : 18.918,2526 kg/hari = 41.707,6049 lb/hari
Density liquid : 0,9057 gr/cc = 56,606 lb/cuft
Volume tangki minimum :
Vmin = 18.918,2526/56,606
= 334,2093 cuft
Volume faktor = 1,2
Volume tangki = 1,2 x 334,2093 = 401,0512 cuft ≈ 401 cuft
Ukuran tangki
Panjang tangki : 3 x diameter tangki
L = 3D
V = 0,785 x D x L
= 0,785 x 3D3
401 = 2,355 D3
D = 5,5428 ft
L = 3 x 5,5428 = 16,6287 ft
Spesifikasi tangki :
Kapasitas : 401 cuft
Diameter : 5,5428 ft
Panjang : 16,6287 ft
APPENDIKS D
PERHITUNGAN UTILITAS
Utilitas pada suatu pabrik adalah bagian atau unit yang dapat menunjang
proses produksi. Adapun utilitas di dalam pra rencana pabrik Methanol ini
meliputi 5 unit, yaitu:
1. Unit Penyediaan Steam
2. Unit Penyediaan Air
3. Unit Refrigerator
4. Unit Pembangkit Tenaga Listrik
5. Unit Penyediaan Bahan Bakar 1. Unit Penyediaan Steam
Kebutuhan steam dipenuhi dengan jalan menguapkan air di dalam sebuah
ketel (boiler). Untuk itu maka kesadahan air pengisi ketel (boiler feed water) harus
benar – benar diperhatikan dan diperiksa dengsn teliti serta harus bebas dari
kotoran yang mungkin akan mengganggu jalannya operasi pabrik.
Kualitas steam yang diperlukan dalam proses diperhitungkan menurut
pemakaian setiap harinya dari masing – masing alat. Menurut perhitungan dari
bab – bab sebelumnya.
Kebutuhan steam adalah sebagai berikut:
1. WHB = 135.149,69 Kg/jam
2. Shift konverter = 1.000,4825Kg/jam
3. Heat Excahanger = 484.843,0624 kg/jam
4. Converter = 11.235,7513 Kg/jam
5. Reboiler = 12.709,0294 Kg/jam
Total = 644.578,0156 Kg/jam
Faktor kehilangan (10%) = 64.457,80156 Kg/jam
Faktor keamanan (15%) = 96.686,7023 Kg/jam
Jadi kuantitas steam yang harus dihasilkan oleh boiler:
= 644.578,0156 Kg/jam + 64.457,80156 Kg/jam + 96.686,7023 Kg/jam
= 805.722,5195 Kg/jam
= 1.776.313,976 lb/jam
Direncanakan steam yang digunakan adalah saturated steam dengan kondisi:
Suhu (T) = 150°C = 302°F
Tekanan (P) = 69,06 psia = 475,8 Kpa
λ = 504,946 Kkal/Kg
Karena kebutuhan steam tertinggi adalah 150 oC, maka digunakan saturated steam
dengan kondisi:
Suhu (T) = 213°C = 415°F
Tekanan (P) = 20 atm = 293,92 psia = 20,265 bar
Karena tekanan di atas 18 bar maka digunakan boiler dengan jenis Water Tube
Boiler dan efisiensi 85 - 90% (Ulrich hal 109)
Boiler Horse Power = 5,34
)h-(h Ms fg
xH fg
Dimana:
Ms = massa steam yang dihasilkan oleh boiler, lb/jam
= 634,418.368.275,0
976,313.776.1=
hf = Enthalpi air pada suhu 86 oF
hfg = enthalpi uap air pada suhu 86 oF
hg = enthalpi uap air pada suhu 415 oF
34,5 = konstanta penyesuaian pada penguapan 1 lb air/jam dari 86 oF dan
tekanan 14,7 psia menjadi uap kering.
Dari Kern, tabel 7 hal 817 diperoleh:
hf pada suhu 86 oF = 54,002 Btu/lb
hfg pada suhu 86 oF = 1045,18 Btu/lb
hg pada suhu 415 oF = 1202,56Btu/lb
Boiler Hp = Hpx
580.569394,579.565,3418,1045
)002,5456,1202(976,313.776.1≈=
−
Kapasitas Boiler = Q =1000
)002,5456,1202(976,313.776.11000
)( −=
− fg hhMs
= 2.040.199,628
Luas perpindahan panas dan jumlah tube boiler
Heating surface dari boiler = 10 ft2/Hp boiler
Total heating surface = 10 ft2/Hp x 56.580 Hp = 565.800 ft2
Direncanakan panjang tube standar = 16 ft
Ukuran pipa yang digunakan = IPS 4 in
Luas permukaan leher feed = 1,178 per in
Jumlah tube = Nt =16.178,1
800.565at.lA
= = 30.019,1002 = 30.019 buah
Kebutuhan bahan bakar untuk boiler dipilih jenis fuel oil 33oAPI dengan heating
value 132.000 (Perry’s ed 3)
Rate steam = 1.776.313,976 lb/jam
Dari persamaan 173 W.H hal 130 didapat:
Faktor evaporasi = 0989,13,970
)002,5456,1202(3,970
)(=
−=
− fg hh
Jadi air yang dibutuhkan = 1,0989 x 1.776.313,976 lb/jam
= 1.951.991,428 lb/jam
= 885.408,4767 Kg/jam
= 21.249.803,44 Kg/hari
Kuantitas bahan bakar didapat dari:
= valueheatingηboiler x
)hMs(h f−
= 13200085,0
))002,54(56,1202(976,313.776.1x
− = 18.183,5974 lb/jam
Spesifikasi :
Nama alat : Boiler
Jenis : Water Tube Boiler
Kapasitas boiler : 2.040.199,628 lb/jam
Rate steam : 1.776.313,976 lb/jam
Efisiensi : 85%
Bahan bakar : fuel oil 35oAPI
Heating Surface : 565.800 ft2
Jumlah tube : 30.019 buah
Panjang tube : 16 ft
Ukuran tube : IPS 4 in
2. Unit Penyediaan Air
Air Pendingin:
Cooler = 13.825.988,94 Kg/hari = 30.481.085,96 lb/hari
Cooler = 142.177,4396Kg/hari = 313.447,5788 lb/hari
Cooler = 37.663,35233 Kg/hari = 83.033,473 lb/hari
Kondensor = 7.480.475,23 Kg/hari = 16.491.623,83lb/hari
Kondensor = 54.233,9969 Kg/hari = 119.565,4885 lb/hari
= 21.540.538,96 Kg/hari = 47.488.756,33 lb/hari
Kuantitas penambahan air = 0,25 x 21.540.538,96 Kg/hari
= 5.385.134,74 Kg/hari
Kebutuhan air umpan boiler = 852.782,616 Kg/hari
Air Sanitasi
Air sanitasi digunakan untuk memenuhi kebutuhan karyawan, laboratorium,
taman dan kebutuhan yang lain.
Syarat – syarat air sanitasi:
1. Syarat fisik:
Berada di bawah suhu udara
Warananya jernih
Tidak berasa
Tidak berbau
2. Syarat Kimia:
Tidak mengandung logam berat seperti Pb, As, Cr, Cd, Hg
Tidak mengandung zat – zat kimia beracun
Warnanya jernih
3. Syarat Mikrobiologis
Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri patogen
Air sanitasi dipakai untuk memenuhi keperluan laboratorium, karyawan dan air
untuk cuci-cuci. Berdasarkan Vilbrandt dan Dryden “ Chemical Engineering
Plant Design” fig 6-35 hal 235 maka dibutuhkan karyawan sebanyak 38 orang-
jam / hari/step.
Dalam pabrik Methanol ini terdapat 18 tahapan proses :
= 535,52/8
18//38≈=
−harixshiftjam
stepstepxharijamorang orang/shift
Karena karyawan shift dibagi 4 regu, dimana 3 regu kerja dan 1 regu istirahat,
maka jumlah karyawan bagian proses = 53 orang / shift x 4
= 212 orang
Diperkirakan kebutuhan air karyawan = 100 L / hari, maka kebutuhan air / hari:
= 212 x 100 = 21200 L/hari = 21200 Kg/hari
Air untuk laboratorium (asumsi 50% kebutuhan karyawan) :
= 50% x 21200 Kg/hari = 10.600 Kg/hari
Air untuk cuci – cuci dan lain-lain (asumsi 1,5 kali kebutuhan karyawan) :
= 1,5 x 21200 Kg/hari = 31.800 Kg/hari
Kebutuhan air sanitasi : 21200 Kg/hari + 10.600 Kg/hari + 31.800 Kg/hari
: 63.600 Kg/hari
Jadi kebutuhan air per hari:
= air pendingin + air umpan boiler + air sanitasi
= ( 21.540.538,96 + 852.782,616 + 63.600) Kg/hari
= 22.456.921,58 Kg/hari
Air yang tersirkulasi adalah steam kondensat dan air pendingin dengan asumsi
kerugian selama sirkulasi 25%.
Kehilangan air selama sirkulasi = 2.970.861,976 + (0,25 x 852.782,616)
= 3.184.057,63
Jadi make up air yang disuplai = 3.184.057,63 Kg/hari
Sehingga total air sungai yang dibutuhkan :
= jumlah make up + air sanitasi
= 3.184.057,63 + 63.600
= 3.247.657,63 Kg/hari
= 135.319,0679 Kg/jam = 298.327,4586 lb/jam
PROSES PENGOLAHAN AIR
Proses pengolahan air yang dilakukan pada pra rencana pabrik Methanol ini
dilakukan sebagai berikut:
Air sungai dipompakan ke dalam bak sedimentasi untuk dilakukan
pengendapan awal kemudian dilanjutkan dipompa ke bak skimmer untuk
dipisahkannya dari kotoran yang mengapung. Kemudian dipompakan ke dalam
tangki clarifier untuk ditambahkan koagulan Al2(SO4)3. Bak dilengkapi dengan 10
buah baffle yang pada awalnya baffle dipasang berdekatan dan selanjutnya
dipasang agak berjauhan, sehingga sudah terbentuk flok- flok partikel yang pada
akhirnya dapat terendapkan.
Selanjutnya dilakukan penyaringan dari partikel-partikel yang masih ada
di dalam Sand Filter. Selanjutnya air yang sudah bersih ditampung dalam bak
penampung air bersih. Dari bak penampung ini sebagian air dipompa ke bak air
klorinasi dan diberi desinfektan (Cl2). Selanjutnya dapat digunakan sebagai air
sanitasi dan sebagian lagi dipompa ke demineralizer untuk menurunkan
kesadahannya. Di dalam Demineralizer yang terdiri dari Kation Exchanger dan
Anion Exchanger yang berfungsi untuk menghilangkan kation dan anion yang
tidak diinginkan karena dapat mengganggu kelancaran kerja pada proses
peralatan. Setelah keluar dari tangki Demineralizer diharapkan kadar kation dan
anion di dalam sudah memenuhi syarat sebagai air pengisi boiler, dan air
pendingin. Dari Demineralizer sebagian air dipompa ke Deaerator untuk
menghilangkan gas – gas impuritis yang masih terikut dalam air umpan boiler
yaitu menggunakan steam sebagai pemanas. Sebagian lagi air dipompa ke bak
penampung air pendingin untuk air pendingin. Untuk air pendingin yang telah
digunakan dipompa kembali ke Cooling Tower untuk didinginkan sehingga dapat
digunakan kembali.
1. Pompa Air Sungai (L-211)
Fungsi : untuk memompa air dari sungai ke bak sedimentasi.
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air = 135.319,0679 kg/jam
= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10 -4 b/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,624586,327.298
= 4.773,2393 ft3/jam
= 79,5539 ft3/menit
= 595,0632 gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (1,4761) 0,45 (62,1608)0,13
= 7,9548 in
8 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
ID = 8,625 in = 0,71875 ft
A = 50 in2 = 0,3472 ft2.
ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /2514,4
3472,0/4761,12
3
==
Menentukan NRe
NRe = 8188,999.29110.0523,6
2514,46651,01608,624 == −
xxDvμρ
Karena 291.999,8188 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
410.2703,26651,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,0043
Asumsi panjang pipa = 500 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)
= 298,6299 ft
Δl = 300 +298,6299 ft
= 798,6288
Menghitung friksi pompa
Kc =0,55 1
21AA
−
Δ1 = luas sungai ≈ 0
Δ2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2
Kc = 0,55 (1-0) = 0,55
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v /.15449,0174,31.2
)/2515,4(55,0.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 500 m
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.5758,2174,32.2
)/2515,4(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-0)2
= 1
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..28089,0174,32.2
)/2515,4(12
22
==
sehingga:
ΣF = (5,80144 + 0,15449 + 2,5758 +0,28089 )ft.lbf.lbm
= 8,81262 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 4,2515 ft/s
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 81262,8)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)02515,4(174,322
1 22 =0
-Ws = 40,2811 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP = HpsxftxWs 7567,6550
1608,62/4761,1)( 3
=−
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 63%
BHP = HpinHpP
WHP 117249,1063,0
7567,6≈==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 87%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 136436,1287,0
11===
η
Kesimpulan:
Nama alat = Pompa Air sungai
Kode = L-211
Fungsi = untuk memompa air sungai menuju ke bak skimmer
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pmpa:
Kapasitas = 1,4761 ft3/s
Ukuran Pipa = 8 in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 798,6299 ft
daya pompa = 13 HP
n = 2 buah (1 cadangan)
2. Bak sedimentasi (F-212)
Fungsi : untuk pengolahan pendahuluan dari air sungai.
Bahan konstruksi : beton bertulang
Rate volumetrik = 135,3191 m3/jam
Waktu pengendapan = 24 jam
Volume air = 135,3191 m3/jam x 24 jam
= 3.247,6584 m3/jam
Bak air dibagi menjadi 3 bak, sehingga:
Volume bak = 36584,247.3 m3
= 1.082,5528 m3
Bak berbentuk persegi panjang dengan ukuran :
Tinggi = lebar = x
Panjang = 2,5 x
Vb = 2,5 x3
1.082,5528 m3= 2,5 x3
x = 7,5655 m
Kesimpulan :
- panjang : 19,6024 m
- lebar : 7,5655 m
- tinggi : 7,5655 m
3. Pompa sedimentasi (L-213)
Fungsi : untuk memompa air dari bak sedimentasi ke bak skimmer
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air = 135.319,0679 Kg/jam
= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10 -4 b/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,624586,327.298
= 4.773,2393 ft3/jam
= 79,5539 ft3/menit
= 595,0636 gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (1,4761) 0,45 (62,1608)0,13
= 7,9548 in
8 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
ID = 8,625 in = 0,71875 ft
A = 50 in2 = 0,3472 ft2.
ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /2514,4
3472,0/4761,12
3
==
Menentukan NRe
NRe = 8188,999.29110.0523,6
2514,46651,01608,624 == −
xxDvμρ
Karena 291.999,8188 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
410.2703,26651,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,0043
Asumsi panjang pipa = 500 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)
= 298,6299 ft
Δl = 300 +298,6299 ft
= 798,6288
Menghitung friksi pompa
Kc =0,55 1
21AA
−
Δ2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2
Kc = 0,55 (1-0) = 0,55
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v /.15449,0174,31.2
)/2515,4(55,0.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 500 m
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.5758,2174,32.2
)/2515,4(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-0)2
= 1
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..28089,0174,32.2
)/2515,4(12
22
==
sehingga:
ΣF = (5,80144 + 0,15449 + 2,5758 +0,28089 )ft.lbf.lbm
= 8,81262 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida bak sedimentasi = 4,2515 ft/s
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 81262,8)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)02515,4(174,322
1 22 =0
-Ws = 40,2811 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP = HpsxftxWs 7567,6550
1608,62/4761,1)( 3
=−
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 63%
BHP = HpinHpP
WHP 117249,1063,0
7567,6≈==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 87%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 136436,1287,0
11===
η
Kesimpulan:
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pmpa:
Kapasitas = 1,4761 ft3/s
Ukuran Pipa = 8 in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 798,6299 ft
daya pompa = 13 HP
n = 2 buah (1 cadangan)
4. Bak Skimmer (F-214)
Fungsi : untuk memisahkan kotoran yang mengapung sekaligus sebagai
bak pengendapan awal.
Laju alir = 135.319,0679 kg/jam
Volume air = 135,3191 m3/jam x 12 jam
= 1.623,8292 m3
Terdiri dari 2 buah bak masing masing bak berisi 39146,81128292,623.1 m=
Direncanakan bak berisi 80% volume maka :
Volume bak = 8,0
9146,811 m3
= 1.014,8933 m3
Bak berbentuk persegi panjang dengan ukuran :
Tinggi = lebar = x
Panjang = 2,5 x
Vb = 2,5 x3
1.014,8933 m3= 2,5 x3
x = 7,4045 m
Kesimpulan :
- Kapasitas : 1.014,8933 m3
- Bahan konstruksi : beton bertulag
- panjang : 18,5112 m
- lebar : 7,4045 m
- tinggi : 7,4045 m
5. Pompa Clarifier (L-215)
Fungsi :untuk memompa air dari bak skimmer ke clarifier
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air = 135.319,0679 Kg/jam
= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10 -4 b/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,624586,327.298
= 4.773,2393 ft3/jam
= 79,5539 ft3/menit
= 595,0636 gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (1,4761) 0,45 (62,1608)0,13
= 7,9548 in
8 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
ID = 8,625 in = 0,71875 ft
A = 50 in2 = 0,3472 ft2.
ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /2514,4
3472,0/4761,12
3
==
Menentukan NRe
NRe = 8188,999.29110.0523,6
2514,46651,01608,624 == −
xxDvμρ
Karena 291.999,8188 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
410.2703,26651,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,0043
Asumsi panjang pipa = 500 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)
= 298,6299 ft
Δl = 300 +298,6299 ft
= 798,6288
Menghitung friksi pompa
Kc =0,55 1
21AA
−
Δ2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2
Kc = 0,55 (1-0) = 0,55
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v /.15449,0174,31.2
)/2515,4(55,0.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 500 m
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.5758,2174,32.2
)/2515,4(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-0)2
= 1
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..28089,0174,32.2
)/2515,4(12
22
==
sehingga:
ΣF = (5,80144 + 0,15449 + 2,5758 +0,28089 )ft.lbf.lbm
= 8,81262 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida bak sedimentasi = 4,2515 ft/s
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 81262,8)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)02515,4(174,322
1 22 =0
-Ws = 40,2811 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP = HpsxftxWs 7567,6550
1608,62/4761,1)( 3
=−
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 63%
BHP = HpinHpP
WHP 117249,1063,0
7567,6≈==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 87%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 136436,1287,0
11===
η
Kesimpulan:
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pmpa:
Kapasitas = 1,4761 ft3/s
Ukuran Pipa = 8 in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 798,6299 ft
daya pompa = 13 HP
n = 2 buah (1 cadangan)
6. Tangki Clarifier (F-210)
Fungsi : Sebagai tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi yaitu dengan
jalan penambahan alum atau Al2(SO4)3.18 H2O
Bahan : Carbon steel SA 283 Grade D
Allowable stress = 18750 psi
Pengelasan = Double welded butt joint (0,8)
Faktor korosi = 1/16
Densitas = 995,68 kg/m3
Kapasitas = 298.327,4586 lb/jam
Perhitungan :
Rate volumetrik (Q) = densitaskapasitas
= 3/1608,62/4586,327.298
mkgjamlb
= 479,9286 ft3/jam = 0,1333 ft3/s
Kecepatan clarifier = 0,1 – 0,3 m/s ( Ulrich, hal.232), diambil kecepatan
0,1 m/s = 0,3280 ft/s
A = vQ
= 23
4064,0/3280,0/1333,0 ftsftsft=
A = ¼ . π . D2
24064,0 ft = ¼ . π . D2
D = 0,7195 ft2 = 8,6342 in2
Standardisasi do (Brownell and Young , tabel 5.7 hal 89)
do = 12 in = 1 ft
Sesuai dengan tabel 4-25 hal. 231 Ulrich, diperoleh waktu tinggal bahan
dalam clarifier < 300 detik, maka diambil harga t = 180 detik
Volume air = 0,1333 ft3/s x 180 detik
= 23,994 ft3
Direncanakan volume liquid = 80 % Vtangki
Volume tangki = 0,8 x 23,994 ft3
= 19,1952 ft3
Volume clarifier = ¼ x π x D2 x L
19,1952 ft3 = ¼ x π x (1 ft)2 x L
L = 24,4525 ft = 293,4298 in
Kebutuhan alum = 30 % dari V air total dengan konsentrasi 80 ppm atau
80 mg tiap 1 Liter air ( 0,08 kg/m3)
Koagulan( alum) yang dibutuhkan : 30 % x 293,4298 m3 x 0,08 kg/m3
= 7,0423 kg/jam
= 169,0156 kg/hari = 372,6155 lb/hari
Tangki berbentuk silinder dengan tutup bawah conis :
Tutup berbentuk sudut 120º
Direncanakan tangki clarifier berjumlah 3 buah, sehingga
xLsxditg
dix 23
42124
3
Vliquida πα
π+=
3
4298,293 3m = dixditg
x 5,14120.2
1di
242
3 ππ+
97,8099 m3 = 0,22661 di3 + 1,1775 di3
di = 4,1146 m = 13,4993 ft
Tinggi shell : 1,5 di
= 1,5 x 4,1146 m
= 6,1719 m = 20,2490 ft
tinggi liquida dalam shell = 2.4/shell dalam liquida V
diπ
= 2)1146,4.(4/4298,293
π = 22,0789 ft
Tinggi tutup bawah berbentuk conis :
tg ½ α = hxdi5,0
tg ½ . 120º = h
x 1719,65,0
h x tg 60º = 3,0859
h = 1,7817 m = 5,8454 ft
Tinggi mixer = tinggi shell + tinggi tutup bawah
= 6,1719 m + 1,7817 m
= 7,9536 m
= 26,0945 ft
Menentukan Pengaduk
Jenis pengaduk = axial turbin 6 blades sudut 45o (GG.Brown hal 507)
bahan impeller = High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316
Bahan poros pengaduk = Hot Roller SAE 1020
Dari G.G. Brown hal 507, diperoleh data – data sbb:
Dt/Di = 2,4 – 3,0
Zi/Di = 0,75 – 1,3
Z1/Di = 2,7 – 3,9
W/Di = 0,17
Dimana Dt = Diameter dalam dari silinder
Di = Diameter impeller
Zi = tinggi impeller dari dasar tangki
Z1 = tinggi liquid dalam silinder
W = lebar daun impeller
1. Menentukan diameter impeller
Dt/Di =3,0
Di = Dt/3,0
= (13,4993 ft)/3,0
= 4,4998 ft
2. Menentukan tinggi impeller dari dasar tangki
Zi/Di = 0,9
Zi =0,9 Di
= 0,9 . 4,4998 ft
= 4,0498 ft
3. Menentukan panjang impeler
L/Di = ¼ (Geankoplis, tabel 3.4-1 hal 144)
L = ¼ Di
= ¼ . 4,4998 ft = 1,1249 ft
4. Menentukan lebar daun impeller
W/Di = 0,17
W = 0,17. Di
W =0,17 . 4,4998 ft = 0,7649 ft
5. Menentukan tebal blades
J/Dt = 1/12 ( Geankoplis tabel 3-4.1 hal. 144)
J = Dt/12
= 13,4993 ft /12
= 1,1249ft
6. Menentukan jumlah pengaduk
n = 22xDiHliquida
= 2)4998,4(20789,22
xft
= 0,5452 buah ≈ 1 buah
Perhitungan Daya Pengaduk
P = c
53
g.DiΦ.ρ.n (G.G. Brown hal 508.)
Dimana : P = Daya Pengaduk
Φ = Power number
ρ = Densitas bahan
Di = Diameter impeller
gc = 32,2 lbft/dt2.lbf
n = putaran pengaduk = 100 rpm = 1,67 rps
Menghitung bilangan Reynold (NRe)
NRe = μ.n.ρDi2
Asumsi:
μair = 1,05 cp x 6,7197.10-4 cp
lbm/ft.dt
= 7,056.10-4 lbm/ft.dt
NRe = iklbm/ft.det7,056.10
5,541lb/ft.1,67rpm.64,49984-
22
= 3.140.875,767 (aliran turbulen >> 2100)
Dari G.G Brown fig.4.77 hal 507 didapatkan Φ = 7
P = .lbfdt32,2lb.ft/
.(4,4998))).(1,67rpsb/ft7.(65,541l2
533
=9935,9143 lb.ft/dt
= 9935,9143 lb.ft/dt x t550lb.ft/d
1Hp
= 18,065 Hp ≈ 18 HP
Kehilangan daya
- Gain Losses 10 %
- Transmission System Losses (kebocoran tenaga akibat motor, seperti pada belt
dan gear) 15 % power input.
Sehingga daya yang dibutuhkan:
P yang dibutuhkan = (10 + 15 %) P + P
= (0,1+0,15) 18 + 18 HP
= 22,5 HP ≈ 23 HP
Kesimpulan:
Nama alat = Tangki Clarifier
Kode = F-210
Fungsi = Sebagai tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi yaitu dengan
jalan penambahan alum atau Al2(SO4)3.18 H2O
Bahan = Carbon steel SA 283 Grade D
Kapasitas = 298.327,4586 lb/jam
do = 12 in = 1 ft
Jumlah = 3 buah
Dimensi Pengaduk:
Jenis pengaduk = axial turbin 6 blades sudut 45o (GG.Brown hal 507)
bahan impeller = High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316
Bahan poros pengaduk = Hot Roller SAE 1020
Diameter impeller = 4,4998ft
Tinggi impeller dari dasar tangki = 4,0498 ft
Panjang impeller = 1,1249 ft
Lebar daun impeller = 0,7649 ft
Tebal blades = 1,1249ft
Jumlah pengaduk = 1 buah
7. Sand Filter (H-216)
Fungsi : untuk menyaring partikel – partikel yang masih ada dalam air dari
bak air clarifier.
Ketentuan :
- Berbentuk silinder dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart
dished head.
- Waktu penyaringan : 0,5 jam
- Bahan Bed pasir
- Volume bahan dalam silinder = 85%
a. Penentuan volume bejana
Rate Volumetrik : 135,3191 m3/jam
Volume air dalam bejana = 135,3191 m3/jam x 0,5 jam
= 67,6596 m3
Porositas =tanpadagruangkoson
gruangkoson
VVV
+
Asumsi = -Porositas bed = 0,4
- Air terisi dalam bed = 60% air masuk
Maka air dalam bed = 0,6 x 67,6596 m3
= 40,5957m3
Sehingga Vb = Vp- Vair
Maka volume ruang kosong = 0,15 x 67,6596 m3
= 10,1489 m3
Maka persamaan tersebut diatas menjadi:
0,4pV+
=1489,10
1489,10
Vpadatan= 15,7982 m3
Sehingga Vb = Vp + Vair
=15,7982 + 10,1489
= 25,9471
Bila bejana terisi oleh 85% bahan, maka:
Vbejana = 85,09471,25
= 30,526 m3
b. Penentuan dimensi bejana
Mula – mula bejana dianggap berbentuk silinder dengan perbandingan:
L/D = 1,5
Vb = π/4 x D2 x L
30,536 m3 = 1,178D3
D = 2,9592 m = 116,5039 in ≈ 120 in
Standardisasi (Tabel 5.7 Brownell and Young )
Diameter standart = 120 in = 10 ft =3,048m
Tinggi silinder : 1,5 x 120 = 180 in = 4,572m
Kesimpulan :
Nama Alat : Sand Filter
Kode Alat : F-217
Fungsi : untuk menyaring partikel yang masih terdapat dalam air.
Dimensi bejana: D: 3,0441 m
L: 4,572 m
Bahan Konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 buah
8. Bak Air Bersih (F-217)
Fungsi : untuk menampung air bersih yang berasal dari sand filter.
Laju alir = 135.319,0679 kg/jam = 135,3191 m3/jam
Volume air =135,3191 m3/jam x 24 jam
= 3.247,6584 m3
Direncanakan bak berisi 80% volume maka :
Volume bak = 8,0
3191,135 m3
= 169,1489 m3
Bak berbentuk persegi panjang dengan ukuran :
Tinggi = lebar = x
Panjang = 2,5 x
Vb = 2,5 x3
169,1489 m3= 2,5 x3
x = 4,0783 m
Kesimpulan :
Nama alat = Bak Air Bersih
Kode = F-218
Tinggi = 4,0783 m
Lebar = 4,0783 m
Panjang = 10,1871 m
Bahan Konstruksi = beton bertulang
9. Pompa ke Bak Klorinasi (L-219)
Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air bersih ke bak klorinasi
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air = 63600 kg/hari = 2650 kg/jam
= 5842,19 lb/jam
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10-4lb/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,6219,5842
= 93,4750 ft3/jam
= 1,5579 ft3/menit = 0,025965 ft3/detik
= 11,6532 gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (0,025965) 0,45 (62,1608)0,13
= 1,2912 in
1 ½ in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
OD = 1,9 in = 0,1583 ft
A = 2,04 in2 = 0,0142 ft2.
ID = 1,610 in = 0,1342 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /8285,1
0142,0/025965,0
2
3
==
Menentukan NRe
NRe = 5003,202.2510.0523,6
8285,11342,01608,624 ==
−
xxDvμρ
Karena 25.202,5003 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
310.1252,11342,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,0013
Asumsi panjang pipa = 800 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,1342)+(4 x 35 x 0,1342)
= 60,2558 ft
Δl = 800 +60,2558 ft
= 860,2558
Menghitung friksi pompa
Ff = 4 x f x gc
vxDL
2
2Δ
Ff = 4 x 0,008 x ( )174,322
8285,11342,0
2558,860 2
xx
= 0,8963 ft. lbf/lbm
Menghitung friksi kontraksi
Kc =0,55 1
21AA
−
A1 = luas sungai ≈ 0
A2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2
Kc = 0,55 (1-0) = 0,55
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v/.0156,0
174,32.2)/8285.1(55,0
.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 800 m
Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 9
elbow, 90o = 4 buah; Kf = 35
Globe valve wide = 1 buah, Kf = 6
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.5758,2174,32.2
)/2515,4(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-0)2
= 1
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..0519,0174,32.2
)/8285,1(12
22
==
sehingga:
ΣF = (0,8963 + 0,0156 + 0,4765 +0,0519 )ft.lbf.lbm
= 1,4403 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak air bersih = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 1,828/5 ft/s
Menentukan Daya Pompa
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 4403,1)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)08285,1(174,322
1 22 =0
-Ws = 31,2396 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP =550)( ρxQxWs−
WHP = Hpsxftx 0917,0550
1608,62/025965,02396,31 3
=
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 48%
BHP = HpHpP
WHP 5,0191,048,0
0917,0≈==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 80%
Daya Pompa Aktual = HPHpBHP 1625,08,05,0
===η
Kesimpulan:
Nama alat = Pompa klorinasi
Fungsi = untuk memompa air dari bak air bersih menuju ke bak klorinasi
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pmpa:
Kapasitas = 0,025965 ft3/s
Ukuran Pipa = 1 ½ in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 860,2558 ft
daya pompa = 1 HP
n = 1 buah
10. Bak Klorinasi (F-227)
Fungsi : untuk menampung air bersih serta proses klorinasi untuk
membunuh kuman penyakit.
Rate Volumetrik : 63600 kg/hari = 2650 kg/jam = 2,65 m3/jam
Waktu tinggal : 5 jam
Volume bak : 2,65 m3/jam x 5 jam= 13,25 m3
Direncanakan bak berisi 85%nya maka:
Volume tangki : 35882,1585,025,13 m=
Direncanakan bak berbentuk silinder dengan panjang L = 1,5D
V = π/4 x D2 x 1,5D
15,5882= π/4 x D2 x 1,5D
15,5882= 1,1775 D3
D = 2,3656 m
L = 3,5484 m
Klorin diperlukan tiap 100 ton air= 0,01 kg
Kebutuhan Klorin per tahun
= (63600/100.000)x 0,01 x 330 hari/tahun = 20,988
Kesimpulan:
Kode alat : F-230
Kapasitas :15,5882 m3
Bentuk : silinder tertutup
Dimensi: - Diameter = 2,3656 m
- Panjang = 3,5484 m
11. Pompa tangki air sanitasi (L-228)
Fungsi : untuk memompa air sanitasi dari bak air sanitasi ke peralatan
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air= 2650 kg/jam
= 5842,19 lb/jam
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10-4lb/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,6219,5842
= 93,4750 ft3/jam
= 1,5579 ft3/menit = 0,025965 ft3/detik
= 11,6532 gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (0,025965) 0,45 (62,1608)0,13
= 1,2912 in
1 ½ in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
OD = 1,9 in = 0,1583 ft
A = 2,04 in2 = 0,0142 ft2.
ID = 1,610 in = 0,1342 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /8285,1
0142,0/025965,0
2
3
==
Menentukan NRe
NRe = 5003,202.2510.0523,6
8285,11342,01608,624 ==
−
xxDvμρ
Karena 25.202,5003 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
310.1252,11342,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,0013
Asumsi panjang pipa = 800 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,1342)+(4 x 35 x 0,1342)
= 60,2558 ft
Δl = 800 +60,2558 ft
= 860,2558
Menghitung friksi pompa
Ff = 4 x f x gc
vxDL
2
2Δ
Ff = 4 x 0,008 x ( )174,322
8285,11342,0
2558,860 2
xx
= 0,8963 ft. lbf/lbm
Menghitung friksi kontraksi
Kc =0,55 1
21AA
−
A1 = luas sungai ≈ 0
A2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2
Kc = 0,55 (1-0) = 0,55
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v/.0156,0
174,32.2)/8285.1(55,0
.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 800 m
Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 9
elbow, 90o = 4 buah; Kf = 35
Globe valve wide = 1 buah, Kf = 6
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.5758,2174,32.2
)/2515,4(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-0)2
= 1
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..0519,0174,32.2
)/8285,1(12
22
==
sehingga:
ΣF = (0,8963 + 0,0156 + 0,4765 +0,0519 )ft.lbf.lbm
= 1,4403 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak klorinasi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 1,828/5 ft/s
Menentukan Daya Pompa
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 4403,1)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)08285,1(174,322
1 22 =0
-Ws = 31,2396 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP =550)( ρxQxWs−
WHP = Hpsxftx 0917,0550
1608,62/025965,02396,31 3
=
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 48%
BHP = HpHpP
WHP 5,0191,048,0
0917,0≈==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 80%
Daya Pompa Aktual = HPHpBHP 1625,08,05,0
===η
Kesimpulan:
Nama alat = Pompa Air Sanitasi
Fungsi = untuk memompa air dari bak air klorinasi ke bak air sanitasi
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pompa:
Kapasitas = 0,025965 ft3/s
Ukuran Pipa = 1 ½ in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 860,2558 ft
daya pompa = 1 HP
n = 1 buah
12. Bak Air Sanitasi (F-229)
Fungsi : untuk menampung air dari bak klorinasi.
Rate Volumetrik : 63600 kg/hari = 2650 kg/jam = 2,65 m3/jam
Waktu tinggal : 5 jam
Volume bak : 2,65 m3/jam x 5 jam= 13,25 m3
Direncanakan bak berisi 85%nya maka:
Volume tangki : 35882,1585,025,13 m=
Direncanakan bak berbentuk silinder dengan panjang L = 1,5D
V = π/4 x D2 x 1,5D
15,5882= π/4 x D2 x 1,5D
15,5882= 1,1775 D3
D = 2,3656 m
L = 3,5484 m
Klorin diperlukan tiap 100 ton air= 0,01 kg
Kebutuhan Klorin per tahun
= (63600/100.000)x 0,01 x 330 hari/tahun = 20,988
Kesimpulan:
Kode alat : F-232
Kapasitas :15,5882 m3
Bentuk : silinder tertutup
Dimensi:
- Diameter = 2,3656 m
- Panjang = 3,5484 m
13. Pompa Demineralizer (L-218)
Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air bersih ke tangki Demineralizer
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air = 3.184.057.63 kg/hari = 132.669,0679 kg/jam
= 292.482,227 lb/jam = 81,2451 lb/detik
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10-4lb/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,62327,292482
= 4679,7156 ft3/jam
= 77,9953ft3/menit
= 583,4045 gpm
Rate Air = 135.319,0679kg/jam
= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10 -4 b/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,624586,327.298
= 4.773,2393 ft3/jam
= 79,5539 ft3/menit = 1,2999 ft3/detik
= 662,4584gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (1,2999) 0,45 (62,1608)0,13
= 7,5073 in
8 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
ID = 8,625 in = 0,71875 ft
A = 50 in2 = 0,3472 ft2.
ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /7439,3
3472,0/2999,12
3
==
Menentukan NRe
NRe = 1086,745.25510.0523,6
7439,36651,01608,624 == −
xxDvμρ
Karena 255.745,1086> 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
410.2703,26651,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,0043
Asumsi panjang pipa = 500 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)
= 298,6299 ft
Δl = 500 +298,6299 ft
= 798,6288
Menghitung friksi pipa
Ff = 4 x f x gc
vxDL
2
2Δ
Ff = 4 x 0,0043 x ( )174,322
7439,36651,06299,798 2
xx
= 4,4988 ft. lbf/lbm
Kc =0,55 1
21AA
−
Δ1 = luas sungai ≈ 0
Δ2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2
Kc = 0,55 (1-0) = 0,55
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v /.1198,0174,32.2
)/7439,3(55,0.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 500 m
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.9975,1174,32.2
)/7439,3(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-0)2
= 1
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..2178,0174,32.2
)/7439,3(12
22
==
sehingga:
ΣF = (4,4988 + 0,1198+1,9975+0,2178 )ft.lbf.lbm
= 6,8339 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak air bersih = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 3,7439 ft/s
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 8339,6)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)07439,3(174,322
1 22 =0
-Ws = 31,4054 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP =550)( ρxQxWs−
WHP = Hpsxftx 614,4550
1608,62/4761,14054,31 3
=
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 83%
BHP = HpHpP
WHP 6559,583,0614,4
≈==η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 85%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 102307,985,06
===η
Kesimpulan:
Nama alat = Pompa Demineralizer
Fungsi = untuk memompa air menuju ke bak demineralizer
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pompa:
Kapasitas = 1,2999 ft3/s
Ukuran Pipa = 8 in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 798,6299 ft
daya pompa = 10 HP
n = 1 buah
14. Demineralizer
Terdiri dari kation dan anion exchanger untuk penghilangan kation dan
anion yang tidak digunakan.
A. Anion Exchanger ( D-220A)
Fungsi : untuk menghilangkan anion SO42-, NO2
-, F-
Kebutuhan air lunak = 4679,7156 ft3/jam
= 112313,1744 ft3/hari
= 292482,227 lb/jam
= 840214,8577 gal/hari
Jika anion exchanger itu beroperasi selama 16 jam/ hari dan 8jam
regenerasi, maka laju alirnya menjadi = gpmx
2238,87560168577,840214
=
Kandungan air masuk yang akan dihilangkan anionnya:
SO42- = 200 mg/L = 4,169 mek/L
NO2- = 10 mg/L = 0,333 mek/L
F- = 1,5 mg/L = 0,079 mek/L
Total = 4,577 mek/L
Dalam penukaran ion, anion – anion diatas diubah menjadi anion OH-
= 4,577 . 10-3 x 875,2238 x 16 x 60 x 3,785
= 14555,83582 grek/ hari
Digunakan resin OH- dengan kapasitas operasi 16 grek/ ft3 dan
regenerasi tiap hari
Volume resin = 16
83582,14555
= 909,7397 ft
Direncanakan akan digunakan sebuah unit penukaran ion dengan
tinggi bed = 600 in = 50 ft
Sehingga diameter bed:
D = ftx
xretinggix
volx 8131,4507397,9094
sin4
5,05.0
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡ππ
Tinggi tangki = 2 x tinggi resin
= 2 x 50 ft = 100 ft
B. Kation Exchanger (D-220B)
Fungsi : menghilangkan kation – kation Mg2+, Ca2+, H+, Fe2+, dan Mn2+.
Kebutuhan air lunak = 840.214,8577gal/ hari
Jika kation exchanger itu beroperasi selama 16 jam/ hari dan 8 jam
regenerasi maka laju alirnya = gpmx
2238,37560168577,840214
=
Kandungan air masuk yang akan dihilangkan kationnya:
Mg2+, Ca2+ = 0,5995 mek/L
H+ = 0,1 mg/L = 0,1 mek/L
Fe2+ = 1 mg/L = 10,0356 mek/L
Mn2+ = 0,5 mg/L = 0,0182 mek/ L
Total = 0,7533 mek/L
Dalam pertukaran ion, kation kation di atas dirubah menjadi kation H+
= 0,7533. 10-3 x 875,2238 x 16 x 60 x 3,785
= 2395,6546 grek/ hari
Digunakan resin OH- dengan kapasitas operasi 7 grek/ ft3 dan
regenerasi tiap hari
Volume resin = 76546,2395
= 342,2364 ft
Direncanakan akan digunakan sebuah unit penukaran ion dengan
tinggi bed = 30 in = 360 ft
Sehingga diameter bed:
D = ftx
xretinggix
volx 5249,14302364,3424
sin4
5,05.0
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡ππ
Tinggi tangki = 2 x tinggi resin
= 2 x 30 = 60ft
15. Bak Air Lunak (F-221)
Fungsi : untuk menampung air lunak dan kondensat sebelum ke Deaerator
Rate Volumetrik : 132.669,0679 kg/jam
: 132,6691m3/jam
Waktu tinggal : 5 jam
Volume bak : 132,6691m3/jam x 5 jam
: 663,3455 m3
Direncanakan bak berisi 85%nya maka:
Volume tangki : 34065,78085,03455,663 m=
Tinggi = lebar = x
Panjang = 2,5 x
Vb = 2,5 x3
780,4065m3 = 2,5 x3
x = 6,7936 m
Kesimpulan :
Tinggi= 6,7936 m
Lebar = 6,7936 m
Panjang = 16,9590m
Bahan Konstruksi = beton bertulang
16. Pompa Deaerator (L-222)
Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air lunak ke deaerator
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air= 852.782,616 kg/hari
= 35.532,609 kg/jam
= 78.335,1898 lb/jam
= 21,7598 lb/detik
ρ air = 62,1608 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10-4lb/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 1608,62
1898,335.78
= 1260,2024 ft3/jam
= 0,35006 ft3/detik
= 157,12623 gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (0,35006) 0,45 (62,1608)0,13
= 4,1599 in
4 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
ID = 4,500 in = 0,375 ft
A = 0,08840 ft2.
ID = 4,026 in = 0,3355 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /9599,3
08840,0/35006,02
3
==
Menentukan NRe
NRe = 07016,15350310.38,5
9599,33355,01608,624 == −
xxDvμρ
Karena 153.503,07016 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
410.5007,43355,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,008
Asumsi panjang pipa = 500 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,3355)+(4 x 35 x 0,3355)+ (1x300x0,3355)
= 150,6395 ft
Δl = 500 +150,6395 ft
= 650,6395
Menghitung friksi pompa
Ff = 4 x f x gc
vxDL
2
2Δ
Ff = 4 x 0,008 x ( )174,322
9599,33355,0
6395,650 2
xx
= 15,12276 ft. lbf/lbm
Menghitung friksi kontraksi
Kc =0,55 1
21AA
−
A1 = luas penempang bak air lunak = 29146,0443 ft2
A2 = luas penampang pipa = 0,08840 ft2
6
1
2 10.0052,3 −=AA
Kc = 0,55 (1-3,0052.10-6) = 0,54999
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v /.13403,0174,32.2
)/9599,3(54999,0.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 500 m
Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 0,17
elbow, 90o = 3 buah; Kf = 0,75
Globe valve wide = 1 buah, Kf = 6
ΣKf = 0,17 + (3 . 0,75) + 6 = 8,42
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.05185,2174,32.2
)/9599,3(42,82
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2A
A1 )2
A1 = luas penampang pipa = 0,08840 ft2
A2 = luas penampang deaerator = 738,,04689 ft2
4
1
2 10.19776,1 −=AA
= (1- )410.19776,1 − 2
= 0,99876
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..24363,0174,32.2
)/9599,3(9999,02
22
==
sehingga:
ΣF = (15,12276 + 0,13403 + 2,05185 +0,24363 )ft.lbf.lbm
= 17,5523 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 2,1104 ft
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 6,05 ft
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 6,05ft – 2,1104 ft = 3,9395 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi deaerator = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 3,9599 ft/s
Menentukan daya pompa
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 12276,15)1608,62
8.21168,2116()174,32
9395,3(174,32)09599,3(174,322
1 22 =0
-Ws = 19,3059 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP =550)( ρxQxWs−
WHP = Hpsxftx 7638,0550
1608,62/35006,03059,19 3
=
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 75%
BHP = HpHpP
WHP 10184,175,0
7638,0≈==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 80%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 25,180,01
==η
Kesimpulan:
Nama alat = Pompa deaerator
Kode = L-222
Fungsi = untuk memompa air menuju ke tangki deaerator
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pmpa:
Kapasitas = 3,9599 ft3/s
Ukuran Pipa = 4 in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 650,6395 ft
daya pompa = 1,25 HP
n = 2 buah (1 cadangan)
17. Pompa Peralatan (L-226)
Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air pendingin ke cooling tower
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air= 897.522,4567 kg/jam
= 1.978.696,181 lb/jam = 549,6384 lb/detik
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10-4lb/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,62
181,696.978.1
= 31.659,1389 ft3/jam
= 527,6523 ft3/menit = 8,7942 ft3/detik
= 3.947,3871 gpm
Rate Air = 135.319,0679 kg/jam
= 298.327,4586 lb/jam = 82.8687 lb/detik
ρ air = 62,5 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10 -4 b/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 5,624586,327.298
= 4.773,2393 ft3/jam
= 79,5539 ft3/menit = 1,2999 ft3/detik
= 662,4584gpm
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (1,2999) 0,45 (62,1608)0,13
= 7,5073 in
8 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
ID = 8,625 in = 0,71875 ft
A = 50 in2 = 0,3472 ft2.
ID = 7,981 in = 0,6651 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /7439,3
3472,0/2999,12
3
==
Menentukan NRe
NRe = 1086,745.25510.0523,6
7439,36651,01608,624 == −
xxDvμρ
Karena 255.745,1086> 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
410.2703,26651,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,0043
Asumsi panjang pipa = 500 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)
= 298,6299 ft
Δl = 500 +298,6299 ft
= 798,6288
Menghitung friksi pipa
Ff = 4 x f x gc
vxDL
2
2Δ
Ff = 4 x 0,0043 x ( )174,322
7439,36651,06299,798 2
xx
= 4,4988 ft. lbf/lbm
Kc =0,55 1
21AA
−
Δ1 = luas sungai ≈ 0
Δ2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2
Kc = 0,55 (1-0) = 0,55
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v /.1198,0174,32.2
)/7439,3(55,0.2
222 ==
Menghitung friksi
Asumsi panjang pipa = 500 m
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.9975,1174,32.2
)/7439,3(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-0)2
= 1
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..2178,0174,32.2
)/7439,3(12
22
==
sehingga:
ΣF = (4,4988 + 0,1198+1,9975+0,2178 )ft.lbf.lbm
= 6,8339 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak air bersih = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 3,7439 ft/s
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 8339,6)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)07439,3(174,322
1 22 =0
-Ws = 31,4054 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP =550)( ρxQxWs−
WHP = Hpsxftx 614,4550
1608,62/4761,14054,31 3
=
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 83%
BHP = HpHpP
WHP 6559,583,0614,4
≈==η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 85%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 102307,985,06
===η
Kesimpulan:
Nama alat = Pompa Demineralizer
Fungsi = untuk memompa air menuju ke bak demineralizer
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pompa:
Kapasitas = 1,2999 ft3/s
Ukuran Pipa = 8 in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 798,6299 ft
daya pompa = 10 HP
n = 1 buah
18. Tangki Deaerator ( F-232)
Fungsi : untuk menghilangkan gas impurities dalam air umpan boiler
dengan pemanas steam
Rate Volumetrik : 35.532,6090 kg/jam
: 35,5326 m3/jam
Waktu tinggal : 0,5 jam
Volume bak : 35,5326 m3/jam x 0,5 jam = 17,7663m3
Direncanakan bak berisi 85%nya maka:
Volume tangki : 39015,2085,0
7663,17 m=
Direncanakan bak berbentuk silinder dengan panjang L = 2D
V = π/4 x D2 x 2D
D = 2,370m
L = 4,740m
Kesimpulan :
Kapasitas : 20,9015m3
Bentuk : silinder horisontal
Diameter = 2,370m
Tinggi = 4,740m
Bahan Konstruksi = beton bertulang
19. Bak Air Pendingin (F-225)
Fungsi : untuk menampung air lunak, air pendingin dari Cooling Tower.
Rate volumetrik = (make up + air pendingin )
= (3.184.057,63 + 21.540.538,96)
= 24.724.596,59 kg/hari = 1.030.191,525 kg/jam
= 1030,1915 m3/jam
Waktu tinggal = 5 jam
Volume = 1.030,1915 m3/jam x 5 jam = 5.150.957,625m3
Direncanakan bak berisi 85%nya maka:
Volume tangki : 3147,950.059.685,0
625,957.150.5 m=
Tinggi = lebar = x
Panjang = 2x
Vb = 2 x3
6.059.950,147 m3= 2 x3
x = 1.740,6824m
Kesimpulan :
Kapasitas = 6.059.950,147m3
Tinggi = 1.740,6824m
Lebar = 1.740,6824m
Panjang = 3.481,3647 m
Bahan Konstruksi = beton bertulang
20. Cooling Tower (P-231)
Fungsi : mendinginkan air untuk proses pendinginan
Rate air = 897.522,4567 Kg/jam
= 897,5225m3/jam
= 237.098,5188 gpm = 3.951,6420 gpm
Suhu wet bulb (kelembaban 70%) = 25 ˚C
Suhu air masuk = 45 ˚C = 113 ˚F
Suhu air keluar menara = 30 ˚C = 86 ˚F
Jenis Counter Flow Induced Draft Cooling Tower
Konsentrasi air = 2 gpm/ ft3
Luas area pendingin = 28210,975.126420,951.3 ft=
Diambil persentase standard performance sebesar 100% sehingga dari fig
12-15. Perry didapat:
HP / luas tower = 0,041 Hp/ ft2
Power pan = 6,6676 Hp
Jadi power pan = 7 Hp
22. Pompa Air Pendingin (L-224)
Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air lunak ke bak air pendingin
Type : sentrifugal
Bahan : Cast Iron
Rate Air = 180.356,6651 lb/jam
ρ air = 62,1608 lb/ft3
μair = 0,9 cps = 5,38 . 10 -4 b/ft.detik
Jumlah air yang harus dipompa = 1608,62
6651,356.180
= 2901,4534 ft3/jam
= 0,80596 ft3/s
Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:
Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (0,80596) 0,45 (62,1608)0,13
= 6,0543 in
6 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:
ID = 6,625 in = 0,5521 ft
A = 0,2007 ft2.
ID = 6,065 in = 0,5054 ft
Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)
v2 = sftft
sftAQ /0157,4
2007,0/80596,0
2
3
==
Menentukan NRe
NRe = 1262,496.23410.38,5
0157,45054,01608,624 ==
−
xxDvμρ
Karena 234.496,1262 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)
ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft
410.9877,25054,0
000151,0 −==Dε
Diperoleh f = 0,004
Asumsi panjang pipa = 500 m
Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=
Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9
elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35
Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300
Le = (1x 9 x 0,5054)+(4 x 35 x 0,5054)x (1 x 300 x 0,5054)
= 226,9246 ft
Δl = 500 +226,9246 ft
= 726,9246 ft
Menghitung friksi pompa
Ff = 4.f.gc
vDL
2.
2Δ
= 4 . 0,004 . 174,32.2
0157,4.0,5054
726,9246 2
= 1,4362
Menghitung friksi kontraksi
Kc =0,55 1
21AA
−
A1 = luas penampang bak air lunak = 29416,0443 ft2
A2 = luas penampang pipa = 0,2007 ft2
6
1
2 10.823,6 −=AA
Kc = 0,55 (1-6,823.10-6) = 0,54999
hc = Kc. lbmlbfftsftgc
v/.03432,0
174,32.2)/0157,4(54999,0
.2
222 ==
Menghitung friksi
Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 0,17
elbow, 90o = 4 buah; Kf = 0,75
Globe valve wide = 1 buah, Kf = 6
ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17
hf = lbmlbfftsftgc
vKf /.2980,2174,32.2
)/0157,4(17,92
.2
==
Menghitung friksi ekspansi
A1 = luas penampang pipa = 0,05130 ft2
A2 = luas penampang air lunak = 29416,0443 ft2
6
1
2 10.7439,1 −=AA
Kex = (1 - 2Δ
Δ1 )2
= (1-1,7619.10-6)2
= 0,99999
hex =kex . lbmlbfftsftgc
v ..2506,0174,32.2
)/0157,4(.9999,02
22
==
sehingga:
ΣF = (1,4361 + 0,03432 + 2,2980 +0,2506 )ft.lbf.lbm
= 2,0190 ft.lbf.lbm
Direncanakan
ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0 ft
ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876 ft
Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft
P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
P2 = tekanan operasi bak air lunak = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2
v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s
v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 4,0157 ft/s
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Wsx
++−
++− 0190,2)1608,62
8.21168,2116()174,32
1876,31(174,32)00157,4(174,322
1 22 =0
-Ws = 33,4572 ft lbf.lbm
Tenaga penggerak Pompa
WHP =550)( ρxQxWs−
WHP = Hpsxftx 0476,3550
1608,62/80596,0)4572,33( 3
=
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 48 %
BHP = HpHpP
WHP 73491,648,0
0476,3≈==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 86%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 8139,886,07
===η
Kesimpulan:
Nama alat = Pompa air pendingin
Kode = L-224
Fungsi = untuk memompa air dari bak air lunak ke bak air pendingin
Type = Pompa centrifugal
Bahan = Cast Iron
Bahan pipa = Comersial Steel
Dimensi Pmpa:
Kapasitas = 0,80596 ft3/s
Ukuran Pipa = 6 in IPS Sch 40”
Panjang pipa = 726,9246 ft
daya pompa = 8 HP
n = 1 buah
Unit Penyediaan Refrigerant (NH3) Kebutuhan refrigerant pada utilitas digunakan pada cooler (E-131) dan kondensor
(E-142).
Kebutuhan Refrigerant sebagai pendingin : 2.686,7985 + 126.430,5149 kg/jam
= 129.117,3134 kg/jam
Make up Refrigerant NH3 = 5 %
Jadi kebutuhan refrigerant = 0,05 x 129.117,3134 kg/jam
= 6455,8657 kg/jam
1. Tangki penyimpan refrigerant
Fungsi : Menyimpan refrigerant
Type : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standar dished dan
tutup bawah conical.
Dasar Perencanaan:
- Suhu (T) : -25 º C
- Tekanan : 1 atm
- Massa : 135.573,1791 kg/jam = 298.884,6306 lb/jam
- ρ amonia : 0,987 g/cm3 = 59,1212 lb/ft3
- Waktu tinggal : 24 jam
- Van kontruksi : SS SAE 240 Grade M type 316
a. Menentukan Vtangki
massa amonia : 6219,4817 lb/jam x 24 jam = 149267,5612 lb
V amonia : 3/1212,596306,884.298
ftlblbm
=ρ
= 5055,4561 ft3
V total mengisi 80 % dari V NH3, maka :
V total : 33
3201,63198,0
4561,5055%80
ftftVamonia==
b. Menentukan diameter tangki
Asumsi : Ls = 1,5 di
xLsxditg
dix 23
42124
liquida V πα
π+=
6319,3201 ft3 = dixxditg
x 5,14120.2
1di
242
3 ππ+
6319,3201 ft3 = 0,22661 di3 + 1,1775 di3
di3 = 4502,2229
di = 16,5123 ft = 198,1483 in
c. Menentukan tinggi tutup bawah
Tinggi liquid dalam shell = 2π/4.dishelldalamVliquid
= 2
3
)5123,16.(4/3201,6319
πft
= 29,5097 ft
d. Menentukan P design
Phidrostatik = 144
)1( −Hρ
= 144
)15097,29).(/1212,59( 3 −ftlb
= 11,7050 Psi
P design = 14,7 Psia + 11,7050 Psia
= 26,4050 Psia
= 26,4050 Psia – 14,7 psig
= 11,7050 psig
e. Menentukan tebal tangki
ts = cpiEf
dipi+
− ).6,0.(2.
= 161
)7050,11.6,08,0.18750(21483,198.7050,11
+−
in
= 0,1398 x 16/16 = 162375,2 ≈ 3/16 in
Standardisasi do
do = di + 2ts
do = 198,1483 + 2(3/16)in
do = 198,5233 in
Standardisasi do = 204 in (Brownell & Young tab 5-7 hal 90)
di = do + 2ts
= 204 – 2(3/16)in
= 203,625 in = 16,96875 ft
f. Menentukan tebal tutup atas berbentuk standard dished
- r = 170 in
- icr = 12 ¼ in
- sf = 1 ½ in ( Brownell-Young Tabel 5.7 hal.90)
tha = cPiEfrpi
+− .1,0.
..885,0
= 161
7050,11.1,08,0.18750170).7050,11(885,0
+−
= 0,17991 x 1616
=163
168786,2
≈ in
Tebal tutup bawah berbentuk conis
thb = 161
cos)6,0.(2.
+− αpiEf
dipi
= 161
120cos)7050,11.6,08,0.18750(2)625,203.(7050,11
+−
= 0,14193 x163
162709,2
1616
≈= in
g. Menentukan tinggi tangki
Vtotal = 323
.0847,0.42
124diLsxdi
xtgxdi
++π
απ
6319,3201 ft3 = 323
)969,16(0847,04
)969,16.(60.24
)969,16.(++ Ls
tgππ
6319,3201 ft3 = 369,0688 + 226,0383 Ls + 413,8587
5536,3926 = 226,0383 Ls
Ls = 24,4932 ft = 293,9179 in
Menentukan tinggi tutup atas
a = di/2 = 203,625/2 in = 101,8125 in
AB = a-icr = (101,8125-(12 ¼ )) in = 89,5625 in
BC = r-icr = (170 -12 ¼ ) in = 157,75 in
AC = 2222 )5625,89()75,157()()( −=− ABBC
= 129,8600 in
b = r-AC
= 170 – 129,8600 in
= 40,13999 in
ha = tha+b+sf
= (3/16)+(40,13999)+1 ½ in = 41,8275 in
Menentukan tinggi tutup bawah (hb)
b = intgtg
dio 7815,58
120.2/1625,203.2/1
2/12/1
==α
hb = b + sf = 58,7815 in + 1,5 in = 60,28147 in
Tinggi tangki = Tinggi (tutup bawah + silinder + tutup atas)
= hb + Ls + ha
= 60,28147 + 293,9179 in + 41,8275 in
= 396,0269 in = 33,0022 ft.
Kebutuhan tenaga listrik untuk penerangan Luas Foot candle No. Bangunan
m3 ft2 Lumen 1. Pos penjagaan 8 86,11 10 861,1 2. Taman 200 2152,73 5 10763,65 3. Parkir 400 4305,44 10 43054,4 4. Kantor 150 1614,54 20 32290,8 5. Perpustakaan 50 538,18 20 10763,6 6. Kantin 56 602,7616 5 3013,808 7. Musholla 36 387,49 5 1937.45 8. Poliklinik 40 430,544 10 4305,50 9. Pos Timbangan truk 20 215,27 10 2152,70 10. Laboratorium 200 2152,73 20 43054,60 11. R & D 150 1614,54 20 32290,8 12. Gudang produk 200 2152,72 10 21527,2 13. Gudang bahan baku 250 2690,91 10 26909,1
14. Gudang bahan bakar 80 861,09 10 8610,9 15. Toilet 50 538,18 10 5381,8 16. Listrik 150 1614,54 10 16145,4 17. PMK 36 387,49 5 1937,45 18. Ketel 200 2152,73 10 21527,3 19. Bengkel 150 1614,54 25 40363,75 20. Ruang proses 2000 21527,30 25 538182,50 21. Ruang serba guna 250 2690,91 20 53818,20 22. Perluasan 1000 10763,6 5 43054,60 23. Pengolahan 500 5381,82 10 53818,20 24. Pembuangan sludge 500 5381,82 10 53818 25. Jalan 1228 13217,76 5 66088,80 7901 1135671,628
Penerangan seluruh area kecuali jalan dan halaman meggunakan fluoroecent lmp
type day light 40 watt yang mempunyai lumen output sama dengan 1960 lumen.
Lumen output = ttlumen / Wa 4940
1960=
Jumlah lumen total = 1135671,628 + 66088,8 + 161454
= 1053437,428 lumen
Tenaga listrik yang diperlukan = 49
428,1053437
= 21498,723 Watt
Jumlah lampu yang digunakan = 40
723,21498
= 538 buah
Untuk penerangan jalan dan halaman digunakan mercuri vapour 100 watt yang
mempunyai lumen output = 3000 lumen
Lumen output = Wattlumen /301003000
=
Jumlah lumen = 66088,80 +16145,4 = 82234,2 lumen
Tenaga listrik yang diperlukan = 30
2,82234
= 2741,14 Watt
Jumlah lampu yang digunakan = 100
4,2741
= 27 buah
Jumlah tenaga listrik yang diperlukan:
- Lampu fluoroecent = 21498,723 Watt
- Lampu mercury = 2741,14 Watt
- Peralatan bengkel = 2000 Watt
- Peralatan Laboratorium = 1500 Watt
- Peralatan R & D = 2000 Watt
- Keperluan lain = 2000 Watt
Total = 31739,863 Watt
Kebutuhan listrik untuk peralatan proses produksi.
Kebutuhan tenaga listrik untuk peralatan pabrik direncanakan untuk
memenuhi tenaga listrik pada motor penggerak.
No. Nama Alat Hp 1. Motor chain conveyor 6 2. Motor shreeder 20 3. Motor rotary dryer 5,5 4. Motor belt conveyor 1 5. Motor bucket elevator 16 7. Motor scew conveyor 15 8. Motor blower 106 9. Pompa reboiler 0,05 10. Pompa prodak 0,5 11 Pompa bahan bakar 1 jumlah 171,05
Tenaga listrik untuk motor penggerak = 171,05 Hp x 0,7457
= 127,5519 kWh
Jadi kebutuhan total listrik dalam pabrik ini :
- Untuk penerangan = 31,7398 kWh
- Untuk peralatan proses produksi = 127,5519 kWh
Total = 159,2918 kWh
Kebutuhan listrik untuk motor disupplay dari Diesel, sedangkan listrik untuk
penerangan dari PLN .
Jadi dari : Diesel =127,5519 kWh
PLN = 31,7398 kWh
Power actual untuk diesel = 75 %
Power yang harus dibangkitkan = 0692,17075,0
127,5519= kWh
Spesifikasi alat :
- Type Generator : AC- Generator 3 phase
- Kapasitas : 170 ; 380/220V
- Power Factor : 75 %
- Frekuensi : 50 Hz
- Phase : 3 phase
- Bahan bakar : IDO
- Jumlah : 1 buah
Unit Penyediaan Bahan Bakar
Bahan bakar digunakan untuk :
- Sumber panas boiler untuk menghasilkan steam
- Motor diesel Pembangkit Tenaga Listrik
1. Bahan bakar boiler
Fungsi : sebagai sumber panas untuk menghilangkan steam
Jenis : Fuel Oil 35 ° API
Heating Value : 19200 Btu/Lb (Perry ed.3 page 10-29)
Kebutuhan bahan bakar boiler:
Mf = valuexH
hhxM fs
.)(
η−
Dimana :
Mf = bahan bakar yang dibutuhkan (lb)
Ms = massa steam yang dihasilkan boiler (lb/jam)
h = entalpi 1 lb pada tekanan dan temperatur (Btu/lb)
hf = entalpi 1 lb pada kondisi air masuk boiler (Btu/lb)
Eff. = effisiensi boiler = 75 %
Mf = 1920075,0
)16,18076,1180(634,8418.236x
x −
= 164.572,2004 lb/jam
= 3.949.732,809lb/hari
= 1.791.568,784 kg/hari
2. Tangki bahan bakar boiler
Fungsi : untuk menampung persediaan bahan bakar
Bahan : carbon steel
Jumlah : 1 buah
Diketahui : ρ fuel oil : 58 lb/ft3
Kebutuhan : 3.949.732,809 lb/hari = 164.572,2004 lb/jam = 45,7145 lb/detik
Volume fuel oil perhari = 38415,098.6858
809,732.949.3 ft=
Tangki berisi 80 % nya maka: Vt = 35519,123.858,08415,098.68 ft=
Direncanakan tangki berupa silinder tegak H = 1,5 D Vt = π/4 x D2 x 1,5 D 85.123,5519 = 1,1781 . D3
D = 13,2386 ft = 158,863 in
Diameter standart = 168 in = 14 ft ( Brownell& Young tabel 15-7 hal 90)
3. Pompa Bahan bakar boiler
Fungsi : untuk memompa bahan bakar dari tangki bahan bakar menuju boiler
Kapasitas : 164.572,2004 lb/jam
: 2.837,4566 ft3/jam
:47,2909 ft3/menit = 353,7787 gpm
a. Perhitungan diameter pipa
Dianggap alirannya turbulen .
Untuk menentukan diameter pipa digunakan fig 14.2 Peters &
Timmerhaus ed. 4 hal 498 didapat:
Diopt pipa 1,5 in sch 40
Dari App. D tabel 13 Peter & Timmerhause ed 4 didapat:
ID = 1,610 in = 0,1342 ft
A = 2,04 in2 = 0,01417 ft2.
V = menitftft
jamft /7866,101417,0
/0,025312
3
=
NRe = 8575,827710.0523,6
7866,11342,05,624 == −
xxDvμρ
Karena 8277,8575 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen
b. Perhitungan Power pompa
0)()(2
1 1212
21
22 =++⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz
gcgvv
gc ρα
Asumsi: α = 1(turbulen)
V1 =0
Z2-Z1 = 30 ft
P2 = P1 = 1 atm
∑F diabaikan karena nilainya sangat kecil bila dibandingkan dengan Ep.
Sehingga:
rWx
++++− 00)30(1)07866,1(174,322
1 2 =0
-Wr = 30,0496
m = 164.572,2004 lb/jam = 45,7145 lb/detik
WHP = 4976,2550
)45,71450496,30(550
)(==
xmxWr Hp
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 20%
BHP = HpP
WHP 488,122,0
4976,2==
η
Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi
pompa = ηP = 80%
Daya Pompa Aktual = HPBHP 61,158,0
488,12==
η
Dipakai pompa berdaya 16 Hp
Bahan Konstruksi : cast iron
4. Bahan bakar generator
Total kebutuhan listrik dari diesel = 642,4205 KWh
Kebutuhan listrik untuk proses disupplay dari generator
Power factor generator = 0,75
Maka power yang harus dibangkitkan = 75,04205,642 = 856,5607 KWh = 857 KVA
Kebutuhan bahan bakar
Daya yang harus dibangkitkan generator = 857 KVA
Diketahui bahwa 1 kWh = 56,884 BTU/menit
Daya generator = 857 x 56,884 = 48749,588 BTU/menit
Jumlah bahan bakar = valueHeating
generatorDaya
= jamx
menitx11920060588,48749
= 152,3425 lb/jam=69,1021 kg/jam
Diketahui ρ IDO = 0,8 kg/L
Maka Volume IDO = 8,0
/1021,69 jamkg = 86,3776 L/jam
APPENDIKS E
PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI
A. Metode Penafsiran Harga
Kenaikan harga tiap tahun dianggap merupakan fungsi linear tahun terhadap
indeks harga dengan persamaan XV(6) Sudjana, Metode Statistika:
Y= a + bx
a = 22 )()9)())((
xixinxiyixixiyi
∑−∑∑∑−∑∑
b = 22 )())(()(
xixinyixixiyin
∑−∑∑∑−∑
Dimana:
x = indeks harga
y = tahun
a = intersept
b = gradient
Perhitungan komponen – komponen fungsi linear indeks harga:
Tabel E.1. Perhitungan komponen – komponen fungsi linear indeks harga
No Tahun Indeks x2 x.y 1 1975 182 33124 359450 2 1976 192 36864 379392 3 1977 204 41616 403308 4 1978 219 47961 433182 5 1979 239 57121 472981 6 1980 261 68121 516780 7 1981 297 88209 588357 8 1982 314 98596 622348 9 1983 317 100489 628611 10 1984 323 104329 640832 11 1985 325 105625 645125 12 1986 318 101124 631548
13 1987 324 104976 643788 14 1988 343 117649 681884 15 1989 355 126025 706095 16 1990 356 126736 708440
jumlah 31720 4569 1358565 9062121
Gambar E.1. Grafik Hubungan Antara Tahun Dengan Indeks Harga Alat
y = 0.07577x + 1960.86396R2 = 0.90886
19721974197619781980198219841986198819901992
150 200 250 300 350 400
Indeks Harga Alat
Tah
un
Grafik E.1. Hubungan indeks harga dengan tahun
Dari data – data indeks harga tersebut didapatkan persamaan garis linearnya
adalah:
y = 0,0758x + 1960,9
Maka indeks harga tahun 2008 adalah 621,3720 dengan perhitungan sebagai
berikut:
2008 = 0.0758x + 1960,9
x = 621,3720
Penafsiran harga peralatan tiap tahun mengalami perubahan sesuai dengan
kondisi peralatan yang ada. Untuk menaksir harga peralatan, digunakan indeks
harga sebagai konversi harga peralatan pada tahun yang berbeda.
Cx = Ck ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛lklx
dimana Cx = tafsiran harga alat pada saat ini
Ck = tafsiran alat pada tahun k
Ix = indeks harga alat saat ini
Ik = indeks harga tahun k
Berikut adalah contoh perhitungan penafsiran harga belt conveyor pada tahun
2007:
Dari http:www.equipcost.matche.com diperoleh
Cp Chain Conveyor = $2.230
C BM = 356
3720,621 x $2.230
= $3,892.30
B. Harga Peralatan
Daftar harga peralatan proses dapat dilihat pada tabel E.2.
Tabel E.2. Harga Peralatan Proses
Harga/Unit No
Nama Alat
Kode
2003 2008
Jumlah
Harga Total
1 Chain Conveyor J-111 $2,230.00 $3,892.30 1 Rp38,533,791.13
2 Magnetik Sparator M-112 $9,900.00 $17,279.73 1 Rp171,069,296.97
3 Shreeder SH-113 $100,900.00 $176,113.58 1 Rp1,743,524,450.90
4 Rotary dryer R-114 $28,300.00 $49,395.58 2 Rp978,032,546.29
5 Belt Conveyor BC-115 $700.00 $1,221.80 1 Rp12,095,808.88
6 Tangki penampung F-116 $19,700.00 $34,384.91 2 Rp680,821,242.47
7 Bucket Elevator J-117 $8,200.00 $14,312.50 1 Rp141,693,761.12
8 Screw Conveyor C-118 $3,600.00 $6,283.54 1 Rp62,207,017.08
9 Gasifier G-119 $6,900.00 $12,043.45 1 Rp119,230,116.07
10 WHB $15,300.00 $26,705.03 1 Rp264,379,822.58
11 Cooler I E-124 $17,400.00 $30,370.43 1 Rp300,667,249.21
12 Tangki penampung residu F-125 $10,000.00 $17,454.27 3 Rp518,391,808.99
13 Kompresor G-126 $19,100.00 $33,337.66 1 Rp330,042,785.06
14 Blower I $5,300.00 $9,250.76 1 Rp91,582,552.92
15 pompa I L-122 $4,700.00 $8,203.51 1 Rp81,214,716.74
16 Tangki penampung bahan bakar F-123 $18,900.00 $32,988.57 2 Rp653,173,679.33
17 Heater Udara E-128 $13,600.00 $23,737.81 1 Rp235,004,286.74
18 Shift konverter SC-129 $66,800.00 $116,594.52 1 Rp1,154,285,761.35
19 Cooler II E-131 $18,300.00 $31,941.31 1 Rp316,219,003.48
20 Absorber A-120 $35,000.00 $61,089.94 1 Rp604,790,443.82
21 Preheater E-139 $4,400.00 $7,679.88 1 Rp76,030,798.65
22 Heat exchanger E-133 $6,100.00 $10,647.10 1 Rp105,406,334.49
23 Stripper ST-134 $50,000.00 $87,271.35 1 Rp863,986,348.31
24 Cooler III E-135 $14,500.00 $25,308.69 1 Rp250,556,041.01
25 Tangki penampung MEA I F-136 $22,400.00 $39,097.56 1 Rp387,065,884.04
26 Pompa II L-137 $5,600.00 $9,774.39 1 Rp96,766,471.01
27 Tangki penampung MEA II F-132 $20,500.00 $35,781.25 2 Rp708,468,805.62
28 Kompressor G-138a $800.00 $1,396.34 1 Rp13,823,781.57
29 Exspander I G-138 $5,400.00 $9,425.31 1 Rp93,310,525.62
30 Exspander II G-141 $5,900.00 $10,298.02 1 Rp101,950,389.10
31 Reaktor Methanol Konverter R-130 $475,900 $830,648.69 1 Rp8,223,422,063.26
32 Kondensor I E-142 $1,700.00 $2,967.23 1 Rp29,375,535.84
33 Flash drum FD-143 $4,400 $7,679.88 1 Rp76,030,798.65
34 Kolom Distilasi Methanol D-140 $10,800.00 $18,850.61 1 Rp186,621,051.24
35 Reboiler E-147 $800.00 $1,396.34 1 Rp13,823,781.57
36 Kondensor I E-144 $1,600.00 $2,792.68 1 Rp27,647,563.15
37 Akumulator F-145 $13,200.00 $23,039.64 1 Rp228,092,395.96
38 Pompa L-146 $10,900.00 $19,025.15 1 Rp188,349,023.93
39 Tangki produk F-149 $28,500.00 $49,744.67 7 Rp3,447,305,529.78
40 tangki penampung residu F-148 $15,700.00 $27,403.20 3 Rp813,875,140.11
Rp15,931,908,262.92
Tabel E.3. Harga Peralatan Utilitas
Harga/Unit
No Nama Alat Kode 2003 2008 Jumlah Harga Total
1 Anion Exchanger D-210A $ 1,800.00 $ 3,141.77 1 Rp 31,103,508.54
2 Kation Exchanger D-210B $ 3,100.00 $ 5,410.82 1 Rp 53,567,153.60
3 pompa air sungai L-211 $ 8,200.00 $ 14,312.50 2 Rp 283,387,522.25
4 bak skimmer F-212 $ 31,100.00 $ 54,282.78 1 Rp 537,399,508.65
5 pompa clarifier L-213 $ 8,200.00 $ 14,312.50 1 Rp 141,693,761.12
6 clarifier F-214 $ 18,500.00 $ 32,290.40 3 Rp 959,024,846.63
7 bak sedimentasi F-215 $ 1,600.00 $ 2,792.68 1 Rp 27,647,563.15
8 pompa sand filter L-216 $ 8,200.00 $ 14,312.50 1 Rp 141,693,761.12
9 sand filter F-217 $ 18,200.00 $ 31,766.77 1 Rp 314,491,030.79
10 bak air bersih F-218 $ 26,500.00 $ 46,253.81 1 Rp 457,912,764.61
11 pompa demineralizer L-219 $ 8,200.00 $ 14,312.50 1 Rp 141,693,761.12
12 boiler Q-220 $ 42,200.00 $ 73,657.02 1 Rp 729,204,477.98
13 bak air lunak F-221 $ 39,300.00 $ 68,595.28 1 Rp 679,093,269.78
14 pompa deaerator L-222 $ 5,400.00 $ 9,425.31 1 Rp 93,310,525.62
15 deaerator F-223 $ 14,000.00 $ 24,435.98 1 Rp 241,916,177.53
16 pompa air pendingin L-225 $ 6,900.00 $ 12,043.45 1 Rp 119,230,116.07
17 bak air pendingin F-226 $ 22,900.00 $ 39,970.28 1 Rp 50.111.208,20
18 pompa peralatan L-227 $ 8,500.00 $ 14,836.13 1 Rp 146,877,679.21
19 cooling tower P-228 $ 10,300.00 $ 17,977.90 1 Rp 177,981,187.75
20 bak klorinasi F-230 $ 11,800.00 $ 20,596.04 1 Rp 203,900,778.20
21 pompa clorinasi L-231 $ 3,700.00 $ 6,458.08 1 Rp 63,934,989.78
22 pompa air sanitasi L-232 $ 3,700.00 $ 6,458.08 1 Rp 63,934,989.78
23 bak air sanitasi F-233 $ 9,800.00 $ 17,105.18 1 Rp 169,341,324.27
Rp 5.828.451.905,73
Harga Peralatan Total = Harga peralatan proses + harga peralatan utilitas = Rp 15.931.908.262,92 + Rp 5.828.451.905,73
= Rp 21.760.360.168,65
C. Perhitungan Biaya Utilitas
Tabel E.4. Perhitungan Biaya Utilitas
No Material Kebutuhan Harga Satuan Harga Total 1 air sungai 132.669,0679 Rp 100,00 Rp 13.266.906,79 2 resin 1.251,98 Rp 3.000,00 Rp 3.755.940 3 alum 7,0423 Rp 2.500,00 Rp 17.605,75 4 ammonia 6.455,8657 Rp 1.500,00 Rp 9.683.798,55 5 listrik 159,2918 Rp 450,00 Rp 71.681,31 6 bahan bakar 69,1021 Rp 5.200,00 Rp 165.845,04
Total Rp 26.961.777,44 Total biaya utilitas per tahun = 330 x 26.961.777,44
= Rp. 8.897.389.555
D. Gaji Pegawai
Perhitungan gaji pegawai pada pra rencana pabrik butanol dapat dilihat pada tabel
E.5.
Tabel E.5. Daftar gaji / Upah Karyawan
No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Total 1 Dewan Komisaris 5 Rp 5.000.000,00 Rp 25.000.000,00 2 Direktur Utama 1 Rp10.000.000,00 Rp 10.000.000,00 3 Sekretaris Direksi 1 Rp 3.000.000,00 Rp 3.000.000,00 4 Direktur 2 Rp 7.000.000,00 Rp 14.000.000,00 5 Staff Litbang 2 Rp 4.000.000,00 Rp 8.000.000,00 6 Ka Bagian 4 Rp 4.000.000,00 Rp 16.000.000,00 7 Ka Seksi 12 Rp 4.000.000,00 Rp 48.000.000,00 8 Kary. Utilitas 20 Rp 1.500.000,00 Rp 30.000.000,00 9 Kary. Pemeliharaan 20 Rp 1.500.000,00 Rp 30.000.000,00
10 Kary. Proses 342 Rp 1.800.000,00 Rp 615.600.000,00 11 Kaary. Laboratorium 10 Rp 1.500.000,00 Rp 15.000.000,00 12 Kary. Bahan baku 10 Rp 1.500.000,00 Rp 15.000.000,00 13 Kary. Personalia 4 Rp 1.500.000,00 Rp 6.000.000,00 14 Kary. Keamanan 15 Rp 1.750.000,00 Rp 26.250.000,00 15 Kary. Kesehatan 4 Rp 1.500.000,00 Rp 6.000.000,00 16 Kary. Angkutan 8 Rp 1.500.000,00 Rp 12.000.000,00 17 Kary. Pemasaran 15 Rp 1.500.000,00 Rp 22.500.000,00 18 Kary. Keuangan 10 Rp 1.750.000,00 Rp 17.500.000,00 19 Kary Gudang 15 Rp 1.500.000,00 Rp 22.500.000,00 20 Kary Kantin 5 Rp 1.500.000,00 Rp 7.500.000,00 21 Kary. Pemadam Kebakaran 7 Rp 1.500.000,00 Rp 10.500.000,00 22 Sopir 6 Rp 1.000.000,00 Rp 6.000.000,00 23 Pesuruh 5 Rp 750.000,00 Rp 3.750.000,00 24 Dokter 1 Rp 3.000.000,00 Rp 3.000.000,00 Total Rp 973.100.000,00
Total Biaya Gaji Pegawai per tahun = 12 x Rp 973.100.000,00
= Rp 11.677.200.000,00
E. Harga Tanah dan Bangunan
Tabel E.6. Perhitungan harga tanah dan bangunan
No Keterangan Luas(m2) Harga/m2 Harga Total
1 Tanah 90.000 Rp 100.000,00 Rp 9.000.000.000,00
2 Bangunan 88.200 Rp 450.000,00 Rp 39.690.000.000,00
Total Rp 4,869 1010
F. Harga Bahan Baku
Tabel E.7 Perhitungan Harga Bahan Baku
No Bahan Baku Kebutuhan Harga Harga Total 1 Sampah (per Kg) 87779.53 300 26.333.859 2 MEA 56534.722 1000 56534722 3 ZnO 10071.9966 15000 151.079.949 4 Cr2O3 10071.9966 15000 151.079.949
Total kebutuhan bahan baku per tahun = ( 330 x 26.333.859 ) + 358.694.620
= Rp 9.048.868.090
G. Pengemasan
Pengemasan dilakukan tiap 100 kg dengan menggunakan drum.
Tabel E.8 Perhitungan Harga Pengemasan
No Produk Kapasitas Produksi Kebutuhan Drum Harga Drum Harga total 1 Methanol 45002.394 450 22000 9.900.000 2 Ethanol 269,4529 3 22000 66.000
9.966.000
Total kebutuhan harga pengemasan = 330 x Rp. 9.966.000 = Rp. 3.288.780.000