Appendix.pdf
-
Upload
imam-arifin -
Category
Documents
-
view
31 -
download
1
Transcript of Appendix.pdf
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas Produksi : 40.000 ton / tahun
1 tahun operasi : 330 hari
1 hari produksi : 24 jam
Dasar Perhitungan : 1 jam operasi
Satuan : Kg / jam
Kapasitas produksi dalam 1 jam operasi :
jamHarix
TonKgx
hariTahunx
TahunTon
241
11000
3301
1000.40
=
Heptena = 5.050,5050 Kg/jam
Kemurnian Produk : 97 %
Heptena % = 5.050,5050 x 97 %
= 4.898,9898 Kg / jam
= 4.899 Kg / jam
Perhitungan neraca massa dilakukan dengan alur mundur, dimana
perhitungan dimulai dari alur produk sampai ke alur bahan baku. Adapun kemurnian
heptena yang dihasilkan adalah 97 % .
Universitas Sumatera Utara
LA.1 Mixing Point ( M-101 )
Fungsi : Untuk mencampur gas propena segar dan gas n-butena segar dengan
gas n-butena recycle.
Bahan A B C Propena 13,8782 1875,25 -22,9101 Butena 13,8817 2189,45 -30,5161
Sumber : Reaklaitis, 1983.
Bahan baku Propena pada tekanan 13 atm dan temperatur 30 0C, adalah
berupa fasa cair. Ini dapat didapat dan dibuktikan dengan menggunakan rumus
Antoine.
CT
TKpa
CTBAP
014,32)9101,22(
25,18758782,13225,1317ln)(
ln
=
−+−==
+−=
T hitung > T referensi.
Pada bahan baku n-butena pada tekanan 4 atm dan temperatur 30 0C, adalah
berupa fasa cair. Ini didapat dengan menggunakan rumus Antoine.
CT
TKpa
CTBAP
0471,33)5161,30(
45,21898817,133,405ln)(
ln
=
−+−==
+−=
T hitung < T referensi.
(2)
Berdasarkan perhitungan mundur, didapat hasil bawah dari destilasi 4 (MD -
104) yang direcycle kemixing point, dan propena segar (1) dengan butena segar (2)
C3H6 C3H8
M-101 (1)
(19)
(5)
C3H8 i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10
C3H8 C3H6 n-C4H8 i-C4H8 n-C4H10
i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10
Universitas Sumatera Utara
Alur 19
Propana : 19C3H8F = 47,1348 kg /jam
i-butena : 19C4H8-IF = 660,1796 kg /jam
n-butena : 19C4H8-nF = 7.922,1563 kg /jam
n-butana : 19C4H10-nF = 801,6677 kg /jam
Total : F19 = 9.431,1385 kg/jam
Alur 1
Propena : 1C3H6F = 2.753,5534 kg /jam
Propana : 1C3H8F = 371,1265 kg /jam
Total : F1 = 3.124,6799 kg/jam
Alur 2
i-butena : 2C4H8-IF = 315,7633 kg /jam
n-butena : 2C4H8-nF = 8.668,8747 kg /jam
n-butana : 2C4H10-nF = 2.858,1185 kg /jam
Total : F2 = 11.842,7565 kg/jam
Alur 5
Total : F5 = F1+ F2 + F19 = 24.398,5749 kg/jam
Propena : 5C3H6F = 1
C3H6F = 2.753,5534 kg/jam
Propana : 5C3H8F = 1
C3H8F + 19C3H8F = 418,2613 kg/jam
i-butena : 5C4H8-iF = 2
C4H8-IF + 19C4H8-IF = 975,9429 kg/jam
n-butena : 5C4H8-nF = 2
C4H8-nF + 19C4H8-nF = 16.591,031 kg/jam
n-butana : 5C4H10-nF = 2
C4H10-nF + 19C4H10-nF = 3.659,7862 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.1 Neraca Massa Mixing Point (M-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 1 Alur 2 Alur 24 Alur 3 C3H6 2.753,5534 - - 2.753,5534 C3H8 371,1265 - 47,1348 418,2613 n-C4H8 - 8.668,8747 7.922,1563 16.591,031 i-C4H8 - 315,7633 660,1796 975,9429 n-C4H10 - 2.858,1185 801,6677 3.659,7862
Total 3.124,6799 11.842,7565 9.431,1385 24.398,5749 kg/jam 24.398,5749 kg/jam
LA.2 Reaktor ( R-101 )
Fungsi : Tempat mereaksikan n-butena dan propena menjadi heptena
5
C3H6 C3H8 n-C4H8 i- C4H8 6 C3H8 n-C4H10 n-C4H8
i-C4H8 n-C4H10
C6H12 C7H14 C8H16 Komposisi pada alur produk:
XC6H12 = 0,14 (Destinigsih, 2003)
XC8H16 = 0,09 (Destinigsih, 2003)
Dalam reaktor ini terjadi reaksi, tetapi tidak ada data / referensi yang rinci
untuk menunjukkan persamaan reaksi yang terjadi pada reaktor. Pada reaktor terjadi
konversi n-butena menjadi heptena sebanyak 50%, sedangkan propena habis
bereaksi. (Destinigsih, 2003)
Total : F6 = F5 = 24.398,5748 kg/jam
Alur 6
n-butena : 5C4H8-nF Χ 50%
16.591,031kg/jam x 50% = 8.295,5155 kg/jam
i-butena : 6C4H8-IF = 5
C4H8-IF = 975,9429 kg /jam
Universitas Sumatera Utara
n-butana : 6C4H10-nF = 5
C4H10-nF = 3.659,7862 kg /jam
Propana : 6C3H8F = 6
C3H8F = 418,2613 kg/jam
Heksena : 6TotalF x (XC6H12)
24.398,5748 kg/jam X 0,14 = 3.415,8005 kg/jam
Oktena : 6TotalF x (XC8H16)
24.398,5748 kg/jam X 0,09 = 2.195,8717 kg/jam
Heptena : F6Total – ( 6
C4H8-IF + 6C4H10-nF + 6
C3H8F + 6C6H12F + 5
C4H8-nF ) = 5.437,3967
kg/jam
Tabel LA.2 Neraca Massa Reaktor (R-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 5 Alur 6 C3H6 2.753,5534 - C3H8 418,2613 418,2613 n-C4H8 16.591,031 8.295,5155 i-C4H8 975,9429 975,9429 n-C4H10 3.659,7862 3.659,7862 C6H12 - 3.415,8005 C7H14 - 5.437,3967 C8H16 - 2.195,8717
Total 24.398,5748 kg/jam 24.398,5748 kg/jam
LA.3 Kolom Distilasi 1 (MD-101)
Fungsi : Memisahkan campuran C4 dari C6,C7 dan C8
Destilasi 01T= 132,5 oCP= 3,7 atm
F7C3H8n-C4H8i-C4H8n-C4H10C6H12T = 34 0CP = 3,7 atm
F6C3H8n-C4H8i-C4H8n-C4H10C6H12C7H14C8H16T = 40 0CP = 3,75 atm
F8n-C4H10C6H12C7H14C8H16T = 132,5 0CP = 3,7 atm
Universitas Sumatera Utara
Komposisi pada alur 7 :
- Xn-C4H8 = 0,595 (Destinigsih, 2003)
- Xn-C4H10 = 0,255 (Destinigsih, 2003)
- XC6H12 = 0,05 (Destinigsih, 2003)
Alur 7
C3H8 : 7C3H8F = 6
C3H8F = 418,2613 kg/jam
i-C4H8 : 7C4H8-iF = 6
C4H8-iF = 975,9429 kg/jam
n-C4H8 : 7C4H8-nF = 6
C4H8-nF = 8.295,5155 kg/jam
Total : F7 = 7C4H8-nF / Xn-C4H8 = 13.942,0427 kg/jam
n-C4H10 : F7 x( X n-C4H10) = 3.555,2209 kg/jam
C6H12 : F7 x (X C6H12 ) = 697,1021 kg/jam
Alur 8
C7H14 : 8C7H14F = 6
C7H14F = 5.437,3967 kg/jam
C8H16 : 8C8H16F = 6
C8H16F = 2.195,8717 kg/jam
n-C4H10 : 6C4H10-nF - 7
C4H10-nF = 104,5653 kg/jam
C6H12 : 6C6H12F - 7
C6H12F = 2.718,6984 kg/jam
Tabel LA.3 Neraca Massa Kolom Destilasi (MD-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 6 Alur 7 Alur 8
C3H8 418,2613 418,2613 - i-C4H8 975,9429 975,9429 - n-C4H8 8.295,5155 8.295,5155 - n-C4H10 3.659,7862 3.555,2209 104,5653 C6H12 3.415,8005 697,1021 2.718,6984 C7H14 5.437,3967 - 5.437,3967 C8H16 2.195,8717 - 2.195,8717
Total 13.942,0427 10.456,5321 24.398,5748 kg/jam 24.398,5748 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LA.3.1 Kondensor (E-102)
Fungsi : Mengkondensasikan uap dari hasil atas kolom destilasi.
Kondensor I
Vd
Ld D
7
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Tabel LA 4. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) C3H8 i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10 C6H12 C7H14 C8H16 Total
0.56112 0.0309 0.147 3.106 -1.496 0.318 -0.902 -0.058 1.1470
0.549 0.0303 0.139 2.641 -1.961 0.310 -1.013 -0.060 0,0873 0.5481 0.030 0.138 2.612 -2.007 0.309 -1.022 -0.060 0.00125
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 0.5481dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,465
RDm = 0,465
RD = 1,5 RDm
RD = 0,697
Alur Ld
Total : NLd = 0,697 x N7 = 0,697 x 13.942,0427
= 9.717,6037 kg/Jam
C3H8 : NLdC3H8 = X7
C3H8 x NLd = 0,03 x 9.717,6037
= 291,5281 kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
i-C4H8 : NLd i-C4H8 = X7 i-C4H8 x NLd = 0,07 x 9.717,6037
= 680,2322 kg/Jam
n-C4H8 : NLd n-C4H8 = X7 n-C4H8 x NLd = 0,59 x 9.717,6037
= 5.733,3861 kg/Jam
n-C4H10 : NLd n-C4H10 = X7 n-C4H10 x NLd = 0,26 x 9.717,6037
= 2.526,5769 kg/Jam
C6H12 : NLdC3H8 = X7
C6H12 x NLd = 0,05 x 9.717,6037
= 485,8801 kg/Jam
Alur Vd
Total : NVd = NLd + N7 = 13.942,0427+ 9.717,6037
= 23.659,6464 kg/Jam
C3H8 : NVdC3H8 = X7
C3H8 x NVd = 0,03 x 23.659,6464
= 709,7893 kg/Jam
i-C4H8 : NVd i-C4H8 = X7 i-C4H8 x NVd = 0,07 x 23.659,6464
= 1.656,1752 kg/Jam
n-C4H8 : NVd n-C4H8 = X7 n-C4H8 x NVd = 0,59 x 23.659,6464
= 13.959,1913 kg/Jam
n-C4H10 : NVd n-C4H10 = X7 n-C4H10 x NVd = 0,26 x 23.659,6464
= 6.151,5080 kg/Jam
C6H12 : NVd C6H12 = X7
C6H12 x NVd = 0,05 x 23.659,6464
= 1.182,9823 kg/Jam
Tabel LA 5. Neraca Massa Kondensor I
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Vd Alur Ld Alur 7 C3H8 709,7893 291,5281 418,2613 i-C4H8 1.656,1752 680,2322 975,9429 n-C4H8 13.959,1913 5.733,3861 8.295,5155 n-C4H10 6.151,5080 2.526,5769 3.555,2209 C6H12 1.182,9823 485,8801 697,1021
Total 9.717,6034 13.942,0427
23.659,6461 kg/Jam 23.659,6461 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LA.3.2 Reboiler (E-103)
Fungsi : Menguapkan cairan dari hasil bawah kolom destilasi
Vb
Reboiler I
Lb 8
Lb = Ld + q.F
NLb = NLd + N6
Alur Lb
Total : NLb : NLd + N6 =9.717,6037 + 24.398,5748
= 34.116,1785 kg/Jam
n-C4H10 : NLb n-C4H10 : X8 n-C4H10 x NLb = 0,01 x 34.116,1785
= 341,1617 kg/Jam
C6H12 : NLb C6H12 = X8
C6H12 x NLb = 0,26 x 34.116,1785
= 8.870,2064 kg/Jam
C7H14 : : NLbC7H14 = X8
C7H14 x NLb = 0,52 x 34.116,1785
= 17.740,4128 kg/Jam
C8H16 : : NLbC8H16 = X8
C8H16 x NLb = 0,21 x 34.116,1785
= 7164,3974 kg/Jam
Alur Vb
Total : NVb : NLb – N8 = 34.116,1785 - 10.456,5321
= 23.659,6464 kg/Jam
n-C4H10 : NVb n-C4H10 : X8 n-C4H10 x NVb = 0,01 x 23.659,6464
= 236,5964 kg/Jam
C6H12 : NVb C6H12 = X8
C6H12 x NVb = 0,26 x 23.659,6464
= 6.151,5080 kg/Jam
C7H14 : : NVbC7H14 = X8
C7H14 x NVb = 0,52 x 23.659,6464
= 12.303,0161 kg/Jam
C8H16 : : NVbC8H16 = X8
C8H16 x NVb = 0,21 x 23.659,6464
= 4.968,5257 kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA 6. Neraca Massa Reboiler I
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Lb Alur Vb Alur 8 n-C4H10 341,1617 236,5964 104,5653 C6H12 8.870,2064 6.151,5080 2.718,6984 C7H14 17.740,4128 12.303,0161 5.437,3967 C8H16 7164,3974 4.968,5257 2.195,8717
Total 23.659,6462 10.456,5321
34.116,1783 Kg/Jam 34.116,1783 Kg/Jam
LA.4 Kolom Distilasi 3 (MD-103)
Fungsi : Memisahkan campuran hasil utama Heptena dari hasil
samping Heksena dan Oktena
Destilasi 03T= 105,5 oC
P= 1 atm
F15n-C4H10C6H12C7H14T = 63,5 0CP = 1 atmF8
n-C4H10C6H12
C7H14C8H16T = 83,5 0CP = 1,1 atm
F17C6H12C7H14C8H16T = 105,5 0CP = 1 atm
Komposisi pada alur 7 :
- Xn-C4H10 = 0,0333333 (Destinigsih, 2003)
- XC6H12 = 0,84334 (Destinigsih, 2003)
Alur 15
n-C4H10 : 15C4H10-nF = 8
C4H10-nF = 104,5653 kg/jam
Total : F15 = 15C4H10-nF / Xn-C4H10 = 3.136,9805 kg/jam
C6H12 : F15 x(X C6H12) = 2.645,5235 kg/jam
C7H14 : F15 - 15C4H10-nF - 15
C6H12F = 386,8917 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 17
C6H12 : 8C6H12F - 15
C6H12F = 73,1749 kg/jam
C7H14 : 8C7H14F - 15
C7H14F = 5.050,5050 kg/jam
C8H16 : 17C8H16F = 8
C8H16F = 2.195,8717 kg/jam
Tabel LA.7 Massa Kolom Destilasi (MD-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 10 Alur 15 Alur 17 n-C4H10 104,5653 104,5653 - C6H12 2.718,6984 2.645,5235 73,1749 C7H14 5.437,3967 386,8917 5.050,5050 C8H16 2.195,8717 - 2.195,8717
Total 3.136,9805 7.319,5516 10.456,5321 kg/jam 10.456,5321 kg/jam
LA.4.1 Kondensor (E-109)
Fungsi : Mengkondensasikan uap dari hasil atas kolom destilasi.
Kondensor III
Vd
Ld D
15
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA 8. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) n-C4H10 C6H12 C7H14 C8H16 Total
1,68 0.0150 0.9023 -0.7647 -0.0889 0.0637
1,67 0.01501 0.8892 -0.7761 -0.0897 0.0384 1.66 0.0112 0.876 -0.7878 -0.090 0.00939
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1,66 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,321
RDm = 0,321
RD = 1,5 RDm
RD = 0,4815
Alur Ld
Total : NLd = 0,4815 x N15 = 0,4815 x 3.136,9805
= 1.510,4561 kg/Jam
n-C4H10 : NLd n-C4H10 = X15 n-C4H10 x NLd = 0,033 x 1.510,4561
= 49,8450 kg/Jam
C6H12 : NLd C6H12 = X15
C6H12 x NLd = 0,8433 x 1.510,4561
= 1.273,7676 kg/Jam
C7H14 : NLd C7H14 = X15
C7H14 x NLd = 0,123 x 1.510,4561
= 185,7861 kg/Jam
Alur Vd
Total : NVd = NLd + N15 = 1.510,4561+ 3.136,9805
= 4.647,4366 kg/Jam
n-C4H10 : NVd n-C4H10 = X15 n-C4H10 x NVd = 0,033 x 4.647,4366
= 153,36455 kg/Jam
C6H12 : NVd C6H12 = X15
C6H12 x NVd = 0,8433 x 4.647,4366
= 3.919,1835 kg/Jam
C7H14 : NVd C7H14 = X15
C7H14 x NVd = 0,123 x 4.647,4366
= 571,6346 kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA 9. Neraca Massa Kondensor III
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Vd Alur Ld Alur 15 n-C4H10 153,3655 49,8450 104,5653 C6H12 3.919,1835 1.273, 7676 2.645,5235 C7H14 571,6346 185,7861 386,8917 C8H16 - - -
Total 1.510,4561 3.136,9805
4.646,4366 kg/Jam 4.646,4366 kg/Jam
LA.4.2 Reboiler (E-112)
Fungsi : Menguapkan cairan dari hasil bawah kolom destilasi
Vb
Reboiler III
Lb 17
Lb = Ld + q.F
NLb = NLd + N10
Alur Lb
Total : NLb : NLd + N10 =1.510,4561+ 10.456,5321
= 11.966,98`2 kg/Jam
C6H12 : NLb C6H12 = X17
C6H12 x NLb = 0,01 x 11.966,9882
= 119,6698 kg/Jam
C7H14 : NLbC7H14 = X17
C7H14 x NLb = 0,69 x 11.966,9882
= 8.257,2218 kg/Jam
C8H16 : NLbC8H16 = X17
C8H16 x NLb = 0,3 x 11.966,9882
= 3.590,0906 kg/Jam
Alur Vb
Total : NVb : NLb – N17 = 11.966,9812 - 7.319,5516
= 4.647,4296 kg/Jam
C6H12 : NVb C6H12 = X17
C6H12 x NVb = 0,01 x 4.647,4294
= 46,4742 kg/Jam
C7H14 : : NVbC7H14 = X17
C7H14 x NVb = 0,69 x 4.647,4294 4.647,4056
= 3.206,7264 kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
C8H16 : : NVbC8H16 = X17
C8H16 x NVb = 0,3 x 4.647,4056
= 1.394,2288 kg/Jam
Tabel LA 10. Neraca Massa Reboiler III
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Lb Alur Vb Alur 17 n-C4H10 - - - C6H12 119,6698 46,4742 73,1749 C7H14 8.257,2218 3.206,7264 5.050,5050 C8H16 3.590,0906 1.394,2288 2.195,8717
Total 4.647, 4296 7.319,5516
11.966,9812 kg/Jam 11.966,9812 kg/Jam
LA.5 Kolom Distilasi 5 (MD-105)
Fungsi : Memisahkan campuran hasil utama Heptena dari hasil
samping Heksena dan Oktena
Destilasi 05T= 74,5 oCP= 10 atm
F20C6H12C7H14C8H16T = 30 0CP = 10 atm
F17C6H12C7H14
C8H16T = 50 0CP = 10 atm
F21C7H14C8H16T = 74,5 0CP = 10 atm
Komposisi pada alur 20 :
- XC7H14 = 0,97 (Destinigsih, 2003)
Kemurnian produk C7H14 yang diset pada alur 20 adalah 97%, sedangkan C7H14 pada
alur 21 adalah 3%.
Universitas Sumatera Utara
Alur 20
C7H14 : 17C7H14F x 97% = 4.899,0001 kg/jam
Total : F20 = 20C7H14F / XC7H14 = 5.050,5050 kg/jam
C6H12 : 20C6H12F = 17
C6H12F = 73,1749 kg/jam
C8H16 : F20 - 20C7H14F - 20
C6H12F = 78,331 kg/jam
Alur 21
C7H14 : 17C7H14F x 3% = 219,5865 kg/jam
Total : F21 = F17 – F20 = 2.269,0466 kg/jam
C8H16 : F21 - 21C7H14F = 2.049,4601 kg/jam
Tabel LA.11 Massa Kolom Destilasi (MD-105)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 18 Alur 20 Alur 21 C6H12 73,1749 73,1749 - C7H14 5.050,5050 4.899,0001 219,5865 C8H16 2.195,8717 78,331 2.049,4601
Total 5.5050,5050 2.269,0466 7.319,5516 kg/jam 7.319,5516 kg/jam
LA.5.1 Kondensor (E-115)
Fungsi : Mengkondensasikan uap dari hasil atas kolom destilasi.
Kondensor V
Vd
Ld D
20
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Universitas Sumatera Utara
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Tabel LA 12. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) C6H12 C7H14 C8H16 Total
1.244 0.012109 1.22447 -1.22950 0.007072 1.2435 0.012108 1.224089 -1.23203 0.004165 1.243 0.012107 1.22370 -1.23456 0.001248
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1.243 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,438 RDm = 0,438
RD = 1,5 RDm
RD = 0,657
Alur Ld
Total : NLd = 0,657 x N20 = 0,657 x 5.050,5050
= 3.318,1817 Kg/Jam
C6H12 : NLd C6H12 = X20
C6H12 x NLd = 0,013 x 3.702,9257
= 43,1365 Kg/Jam
C7H14 : NLd C6H12 = X15
C6H12 x NLd = 0,8870 x 3.702,9257
= 2.943,2271 Kg/Jam
C8H16 : NLd C7H14 = X15
C7H14 x NLd = 0, 1 x 3.702,9257
= 331,8181 Kg/Jam
Alur Vd
Total : NVd = NLd + N20 = 3.318,1817 + 5.050,5050
= 8.368,6867 kg/Jam
C6H12 : NVd C6H12 = X20
C6H12 x NVd = 0,013 x 8.368,6867
= 108,7929 kg/Jam
C7H14 : NVd C6H12 = X15
C6H12 x NVd = 0,8870 x 8.368,6867
= 7.423,0252 kg/Jam
C7H14 : NVd C7H14 = X15
C7H14 x NVd = 0,1 x 8.368,6867
= 836,8686 kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA 13. Neraca Massa Kondensor V
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Vd Alur Ld Alur 20 C6H12 108,7929 43,1365 73,1749 C7H14 7.423,0252 2.943,2271 4.899,0001 C8H16 836,8686 331,8181 78,331
Total 3.318,1817 5.5050,5050
8.368,6867 Kg/Jam 8.368,6867 Kg/Jam
LA.5.2 Reboiler (E-117)
Fungsi : Menguapkan cairan dari hasil bawah kolom destilasi
Vb
Reboiler V
Lb 21
Lb = Ld + q.F
NLb = NLd + N18
Alur Lb
Total : NLb : NLd + N18 = 3.318,1817+ 7.319,5516
= 10.637,7333 Kg/Jam
C7H14 : NLbC7H14 = X21
C7H14 x NLb = 0,03 x 10.637,7333
= 319,1319 Kg/Jam
C8H16 : NLbC8H16 = X21
C8H16 x NLb = 0,97x 10.637,7333
= 10.318,6014 Kg/Jam
Alur Vb
Total : NVb : NLb – N21 = 10.637,7333 – 2.269,0466
= 8.368,6867 Kg/Jam
C7H14 : : NVbC7H14 = X21
C7H14 x NVb = 0,03 x 8.368,6867
= 251,0607 Kg/Jam
C8H16 : : NVbC8H16 = X21
C8H16 x NVb = 0,97 x 8.368,6867
= 8.117,6260 Kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA 14. Neraca Massa Reboiler V
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Lb Alur Vb Alur 21 C7H14 319,1319 251,0607 219,5865 C8H16 10.318,6014 8.117,6260 2.049,4601
Total 8.368,6867 2.269,0466
10.637,7333 Kg /Jam 10.637,7333 Kg/Jam
LA.6 Kolom Distilasi 2 (MD-102)
Fungsi : Memisahkan campuran hasil propena, butena dan heksena
Destilasi 02T= 50 oCP= 5 atm
F11C3H8i-C4H8n-C4H8n-C4H10T = 37 0CP = 4,5 atm
F7C3H8i-C4H8n-C4H8
n-C4H10C6H12T = 42 0CP = 5 atm
F13N-C4H8N-C4H10C6H12T = 50 0CP = 5 atm
Komposisi pada alur 11 :
- Xi-C4H8 = 0,093333 (Destinigsih, 2003)
- Xn-C4H8 = 0,79 (Destinigsih, 2003)
Alur 11
C3H8 : 11C3H8F = 7
C3H8F = 418,2613 kg/jam
i-C4H8 : 11C4H8-iF = 7
C4H8-iF = 975,9429 kg/jam
Total : F11 = 11C4H8-iF / Xi-C4H10 = 10.456,5684 kg/jam
n-C4H8 : F11 x (Xn- C4H8) = 8.260,6890 kg/jam
n-C4H10 : F11 - 11C3H8F - 11
C4H8-iF - 11C4H8-nF = 801,6752 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 13
n-C4H8 : 7C4H8-nF - 11
C4H8-nF = 34,8265 kg/jam
n-C4H10 : 7C4H10-nF - 11
C4H10-nF = 2.753,5457 kg/jam
C6H12 : 13C6H12F = 7
C6H12F = 697,1021 kg/jam
Tabel LA.15 Massa Kolom Destilasi (MD-102)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 7 Alur 11 Alur 13 C3H8 418,2613 418,2613 - i-C4H8 975,9429 975,9429 - n-C4H8 8.295,5155 8.260,6890 34,8265 n-C4H10 3.555,2209 801,6752 2.753,5457 C6H12 697,1021 - 697,1021
Total 10.456,5684 3.485,4743 13.942,0427 kg/jam 13.942,0427 kg/jam
LA.6.1 Kondensor (E-106)
Fungsi : Mengkondensasikan uap dari hasil atas kolom destilasi
Kondensor II
Vd
Ld D
11
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA 16. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) C3H8 i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10 C6H12
Total
1.03885 0.04248 0.17883 6.3530 -6.563 -0.0097 0.00082
1.0388495 0.0424804 0.17883 6.352970 -6.56379 -0.00978 0.0007141 1.0388488 0.04248 0.17883 6.35292 -6.56390 -0.009783 0.000554
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1,0388488 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,264
RDm = 0,264
RD = 1,5 RDm
RD = 0,396
Alur Ld
Total : NLd = 0,396 x N11 = 0,396 x 10.456,5684
= 4.140,801086 Kg/Jam
C3H8 : NLdC3H8 = X11
C3H8 x NLd = 0,04 x 4.140,801086
= 165,6320435 Kg/Jam
i-C4H8 : NLd i-C4H8 = X11 i-C4H8 x NLd = 0,093 x 4.140,801086
= 385,094501 Kg/Jam
n-C4H8 : NLd n-C4H8 = X11 n-C4H8 x NLd = 0,79 x 4.140,801086
= 3.271,232858 Kg/Jam
n-C4H10 : NLd n-C4H10 = X11 n-C4H10 x NLd = 0,077 x 4.140,8010
= 318,84167 Kg/Jam
Alur Vd
Total : NVd = NLd + N11 = 4.140,8010 + 10.456,5684
= 14.597,3694 Kg/Jam
C3H8 : NVdC3H8 = X11
C3H8 x NVd = 0,04 x 14.597,3694
= 583,8947 Kg/Jam
i-C4H8 : NVd i-C4H8 = X11 i-C4H8 x NVd = 0,093 x 14.597,3694
Universitas Sumatera Utara
= 1.357,5553 Kg/Jam
n-C4H8 : NVd n-C4H8 = X11 n-C4H8 x NVd = 0,79 x 14.597,3694
= 11.531,9218 Kg/Jam
n-C4H10 : NVd n-C4H10 = X11 n-C4H10 x NVd = 0,077 x 14.597,3694
= 1.123,9973 Kg/Jam
Tabel LA 17. Neraca Massa Kondensor II
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Vd Alur Ld Alur 11 C3H8 583,8947 165,6320 418,2613 i-C4H8 1.357,5553 385,0944 975,9429 n-C4H8 11.531,9218 3.271,2327 8.260,6890 n-C4H10 1.123,9973 318,8416 801,6752
Total 4.140,8007 10.456,5684
14.597,3691 Kg/Jam 14.597,3691 Kg/Jam
LA.6.2 Reboiler (E-107)
Fungsi : Menguapkan cairan dari hasil bawah kolom destilasi
Vb
Reboiler II
Lb 13
Lb = Ld + q.F
NLb = NLd + N9
Alur Lb
Total : NLb : NLd + N9 = 4.140,8010 + 13.942,0427
= 18.082,8437 Kg/Jam
n-C4H8 : NLb n-C4H8 = X13 n-C4H8 x NLb = 0,01 x 18.082,8437
= 180,828437 Kg/Jam
n-C4H10 : NLb n-C4H10 : X13 n-C4H10 x NLb = 0,79 x 18.082,8437
= 14.285,44652 Kg/Jam
C6H12 : NLb C6H12 = X13
C6H12 x NLb = 0,2 x 18.082,8437
= 3.616,56874 Kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
Alur Vb
Total : NVb : NLb – N13 = 18.082,8437 - 3.485,4743
= 14.597,3694 Kg/Jam
n-C4H8 : NVb n-C4H8 = X13 n-C4H8 x NVb = 0,01 x 14.597,3694
= 145,973694 Kg/Jam
n-C4H10 : NVb n-C4H10 : X13 n-C4H10 x NVb = 0,79 x 14.597,3694
= 11.531,92183 Kg/Jam
C6H12 : NVb C6H12 = X13
C6H12 x NVb = 0,2 x 14.597,3694
= 2.919,47388 Kg/Jam
Tabel LA 18. Neraca Massa Reboiler II
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Lb Alur Vb Alur 13 n-C4H8 180,828437 145,9736 34,8265 n-C4H10 14.285,44652 11.531,9218 2.753,5457 C6H12 3.616,56874 2.919,4738 697,1021
Total 14.597,3694 3.485,4743
18.082,8437 Kg/Jam 18.082,8437 Kg/Jam
LA.7 Kolom Distilasi 4 (MD-104)
Fungsi : Memisahkan hasil utama dari campuran propena dan butena
Destilasi 04T= 90 oC
P= 12 atm
F18C3H8i-C4H8n-C4H8T = 30 0CP = 12 atmF12
C3H8i-C4H8n-C4H8
n-C4H10T = 60 0CP = 12 atm
F19C3H8i-C4H8N-C4H8N-C4H10T = 80 0CP = 12 atm
Universitas Sumatera Utara
Komposisi pada alur 19 :
- Xn-C4H10 = 0,085002 (Destinigsih,. 2003)
- Xn-C4H8 = 0,84 (Destinigsih, 2003)
- Xi-C4H8 = 0,07 (Destinigsih, 2003)
Alur 19
n-C4H10 : 19C4H10-nF = 11
C4H10-nF = 801,6752 kg/jam
Total : F19 = 19C4H10-nF / Xn-C4H10 = 9.431,251029 kg/jam
n-C4H8 : F19 x(Xn- C4H8) = = 7.922,250865 kg/jam
i- C4H8 : F19 x (Xi- C4H8) = = 660,187572 kg/jam
C3H8 : F19 - 19C4H10-nF - 19
C4H8-nF - 19C4H8-iF = 47,137392 kg/jam
Alur 18
C3H8 : 11C3H8F - 19
C3H8F = 371,123908 kg/jam
i-C4H8 : 11C4H8-iF - 19
C4H8-iF = 315,755328 kg/jam
n-C4H8 : 11C4H8-nF - 19
C4H8-nF = 338,438135 kg/jam
Tabel LA.19 Massa Kolom Destilasi (MD-104)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 11 Alur 18 Alur 19 C3H8 418,2613 371,123908 47,137392 i-C4H8 975,9492 315,755328 660,187572 n-C4H8 8.260,6890 338,438135 7.922,250865 n-C4H10 801,6752 - 801,6752
Total 1.025,317371 9.431,251029 10.456,5684 kg/jam 10.456,5684 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LA.7.1 Kondensor (E-113)
Fungsi : Mengkondensasikan uap dari hasil atas kolom destilasi
Kondensor IV
Vd
Ld D
18
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Tabel LA 20. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) C3H8 i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10
Total
1.211379 0.076470265 2.0148069 -3.737362 1.6465089 0.00042342
1.211378 0.0764702 2.01477261 -3.737380 1.6464808 0.0003432 1.211375 0.0764700 2.014669 -3.737433 1.646396 0.0001026
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1,211375 dapat diterima
RDm + 1 = 1,326
RDm = 0,326
RD = 1,5 RDm
RD = 0,489
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
Universitas Sumatera Utara
Alur Ld
Total : NLd = 0,489 x N18 = 0,489 x 1.025,317371
= 501,380093Kg/Jam
C3H8 : NLdC3H8 = X18
C3H8 x NLd = 0,361 x 501,3801644
= 180,9981679Kg/Jam
i-C4H8 : NLd i-C4H8 = X18 i-C4H8 x NLd = 0,307 x 501,3801644
= 153,9237105 Kg/Jam
n-C4H8 : NLd n-C4H8 = X18 n-C4H8 x NLd = 0,332 x 501,3801644
= 166,4582146 Kg/Jam
Alur Vd
Total : NVd = NLd + N18 = 501,3801644 + 1.025,3173
= 1.526,697464 Kg/Jam
C3H8 : NVdC3H8 = X18
C3H8 x NVd = 0,361 x 1.526,697464
= 551,1377845 Kg/Jam
i-C4H8 : NVd i-C4H8 = X18 i-C4H8 x NVd = 0,307 x 1.526,697464
= 468,6961214 Kg/Jam
n-C4H8 : NVd n-C4H8 = X18 n-C4H8 x NVd = 0,332 x 1.526,697464
= 506,863558 Kg/Jam
Tabel LA 21. Neraca Massa Kondensor IV
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Vd Alur Ld Alur 18 C3H8 551,137785 180,9981679 371,123908 i-C4H8 468,696122 153,9237105 315,755328 n-C4H8 506,863558 166,4582146 338,438135
Total 501,380093 1.025,317371
1.526,697464 kg/Jam 1.526,697464 kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
LA.7.2 Reboiler (E-114)
Fungsi : Menguapkan cairan dari hasil bawah kolom destilasi 4
Vb
Reboiler IV
Lb 19
Lb = Ld + q.F
NLb = NLd + N12
Alur Lb
Total : NLb : NLd + N12 =501,3801644 + 10.456,5684
= 10.957,94856 Kg/Jam
C3H8 : NLbC3H8 = X18
C3H8 x NLb = 0,005 x 10.957,94856
= 54,78974282 Kg/Jam
n-C4H8 : NLb n-C4H8 = X19 n-C4H8 x NLb = 0,07 x 10.957,94856
= 767,0563992 Kg/Jam
n-C4H10 : NLb n-C4H10 : X19 n-C4H10 x NLb = 0,84 x 10.957,94856
= 9.204,67679 Kg/Jam
C6H12 : NLb C6H12 = X19
C6H12 x NLb = 0,085 x 10.957,94856
= 931,4256276 Kg/Jam
Alur Vb
Total : NVb : NLb – N19 = 10.957,94856 - 9.431,251029
= 1.526,697531 Kg/Jam
C3H8 : NVbC3H8 = X18
C3H8 x NVb = 0,005 x 1.526,697531
= 7,633487653 Kg/Jam
n-C4H8 : NVb n-C4H8 = X19 n-C4H8 x NVb = 0,07 x 1.526,697531
= 106,8688272 Kg/Jam
n-C4H10 : NVb n-C4H10 = X19 n-C4H10 x NVb = 0,84 x 1.526,697531
= 1.282,425926 Kg/Jam
C6H12 : NVb C6H12 = X19
C6H12 x NVb = 0,085 x 1.526,697531
= 129,7692901Kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA 22. Neraca Massa Reboiler IV
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur Lb Alur Vb Alur 19 C3H8 54,78974282 7,633487653 47,137392 n-C4H8 767,0563992 106,8688272 660,187572 n-C4H10 9.204,67679 1.282,425926 7.922,250865 C6H12 931,4256276 129,7692901 801,6752
Total 1.526,697531 9.431,251029
10.957,94856 kg/Jam 10.957,94856 kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Basis Perhitungan : 1 Jam Operasi
Satuan Operasi : Kj/jam
Temperatur referensi : 25 0C
LB.1 Heater (E-101)
Fungsi : Menaikkan temperatur bahan yang keluar dari pompa
sebelum dimasukkan kedalam reaktor
Saturated steam (1500C)
P = 4,8 bar
4 5
Neraca energi : )P,(THN )P,(THNdTdW
dTdQ
jjout in
jjiiii∑ ∑−=−
Karena sistem tidak melakukan kerja, maka 0dTdW
=
Sehingga, )P,(THN )P,(THN dTdQ
jjout in
jjiiii∑ ∑−=
C3H6 C3H8 n-C4H8 i- C4H8 n-C4H10
C3H6 C3H8 n-C4H8 i- C4H8 n-C4H10
T= 30 0C P = 9,11 bar
T= 40 0C P = 9,11 bar
Air kondensat (1350C) P = 4,8 bar
Universitas Sumatera Utara
Panas masuk T = 303 (30 oC)
Panas masuk pada suhu 30 oC (303 K)
Panas keluar pada alur 4: Qout = ∫∑303
298(g)i dT Cp N
Tabel LB.1 Panas masuk Heater pada Alur 4 (E-101)
Komponen F (Kg/jam) dTCp g∫303
298)(
∫
303
298)(
5 dTCpN g
C3H6 2.753,5534 321,2178 884,4903653 C3H8 418,2613 830,7164 347,565214 n-C4H8 16.591,031 430,9289 7.109,554739 i-C4H8 975,9429 447,8453 437,0714408 n-C4H10 3.659,7862 190,5042 697,2046422
Total 9.475,886401 Kj/Jam
Panas keluar pada suhu 40 oC (313 K)
Panas keluar pada alur 5: Qout = ∫∑313
298(g)i dT Cp N
Tabel LB.2 Panas Keluar Heater pada Alur 5 (E-101)
Komponen F (Kg/jam) dTCp g∫313
298)(
∫
313
298)(
5 dTCpN g
C3H6 2.753,5534 976.2216 2.688,078306 C3H8 418,2613 2.578,0384 1.078,293693 n-C4H8 16.591,031 1.310,7484 21.746,66734 i-C4H8 975,9429 1.360,4775 1.327,748357 n-C4H10 3.659,7862 455,2146 1.665,988111
Total 28.506,77581 kJ/Jam
Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [28.506,77581 – 9.475,88640] kJ/jam
= 19.030,88941 kJ/jam
Media pemanas yang dipakai saturated steam pada 150 0C, kemudian keluar sebagai
air pada 1350C (1atm).
dtdQ = m. Cp. ∆T
Universitas Sumatera Utara
Steam yang diperlukan adalah :
)135150( 00KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
=
− 8,174.2 4119.030,889
)9,5707,745.2( 4119.030,889
= 8,750638 kg/jam
LB.2 Reaktor 1 (R-101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan Heptena
5
C3H6 C3H8 n-C4H8 i- C4H8 6 C3H8 n-C4H10 n-C4H8
i-C4H8 n-C4H10
C6H12 C7H14 C8H16 Panas masuk T = 313 (40 oC)
Panas masuk pada alur 5: Qin = )dT Cp Hf (F313
298(g)i ∫∑ +∆
Contoh perhitungan :
Untuk Propena : ∆H Propena = )dT Cp Hf (F313
298(g)Propena ∫∑ +∆
∆H Propena = 2.753,5534Kg/Jam (20,4179 J/Kg + 976,2216 J/Kg)
2.744,300084 Kj/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.3 Panas masuk reaktor pada Alur 5 (R-101)
Komponen F (Kg/jam) ∆Hf dTCp g∫313
298)(
+∆ ∫
313
298)(
5 dTCpHfF g
C3H6 2.753,5534 20,4179 976,2216 2.744,300084 C3H8 418,2613 -130,8468 2578,0384 1.023,56554 n-C4H8 16.591,031 -0,1255 1310,7484 21.744,58516 i-C4H8 975,9429 -16,9033 1360,4775 1.343,5742 n-C4H10 3.659,7862 -126,1476 455,2146 1.204,314865
Total 28.060,33985 Kj/Jam Panas keluar pada alur 6 pada suhu 400C (313 K)
Panas keluar pada alur 6: Qin = ∫∑ +∆313
298(g)i dT Cp Hf (F
Contoh perhitungan :
Untuk Propena : ∆H Propana = ∫∑ +∆313
298(g)Propana dT Cp Hf (F
∆H Propana = 418,2613 Kg/Jam (-103,8468 J/Kg + 2.578,0384 J/Kg)
1.034,858595 Kj/Jam
Tabel LB.4 Panas keluar reaktor pada Alur 6 (R-101)
Komponen F (Kg/jam) ∆Hf dTCp g∫313
298)(
+∆ ∫
313
298)(
5 dTCpHfF g
C3H8 418,2613 -103,8468 2.578,0384 1.034,858595 n-C4H8 8.295,5155 -0,1255 1.310,7484 10.872,29258 i-C4H8 975,9429 -16,9033 1.360,4775 1.311,250701 n-C4H10 3.659,7862 -126,1476 455,2146 1.204,314865 C6H12 3.415,8005 -41,6726 2742,4815 9.225,424391 C7H14 5.437,3967 -62,2997 4522,0756 24.249,57076 C8H16 2.195,8717 -82,9268 3.489 15.686,9934
Total 63.584,70529 Kj/Jam
Total Neraca Energi :
∆H total = ∆H keluar - ∆H masuk
= 63.584,70529 – 28.060,33985
= 35.524,3654 Kj/Jam
Universitas Sumatera Utara
Massa steam yang digunakan :
)135150( 00KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
8,174.2 435.524,365
)9,5707,745.2( 435.524,365
=−
= 16,3345 kg/jam
LB.3 Kolom Destilasi 01 ( MD-101 )
Fungsi : Memisahkan campuran C4 dari C6,C7 dan C8
Destilasi 01T= 132,5 oCP= 3,7 atm
F7C3H8n-C4H8i-C4H8n-C4H10C6H12T = 34 0CP = 3,7 atm
F6C3H8n-C4H8i-C4H8n-C4H10C6H12C7H14C8H16T = 40 0CP = 3,75 atm
F8n-C4H10C6H12C7H14C8H16T = 132,5 0CP = 3,7 atm
Neraca Panas Total
Q6 = Q7 + Q8
Q = ∑m. Cp. Δt
Tabel LB.5 Hasil Perhitungan Neraca Panas umpan pada alur 6
Komponen F (Kg/jam) dTCp l∫313
298)(
∫
313
298)(
5 dTCpF ll
C3H8 418,2613 2.578,0384 1.078,293693 n-C4H8 8.295,5155 1.310,7484 10.873,33367 i-C4H8 975,9429 1.360,4775 1.327,748357 n-C4H10 3.659,7862 455,2146 1.665,988111 C6H12 3.415,8005 2742,4815 9.367,769679 C7H14 5.437,3967 4522,0756 24.588,31894 C8H16 2.195,8717 3.489 766,139361
Total 49.667,59181 Kj/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.6 Hasil Perhitungan Neraca Panas destilat pada alur 7
Komponen F (Kg/jam) dTCp l∫307
298)(
∫
307
298)(
5 dTCpF l
C3H8 418,2613 1.100,8116 460,4268909 n-C4H8 975,9429 1.212,2591 1.183,095662 i-C4H8 8.295,5155 1.181,0031 9.797,029522 n-C4H10 3.555,2209 1.290,7085 4.588,753835 C6H12 697,1021 1.635,4376 1.140,066985
Total 17.169,37289 Kj/Jam
Tabel LB.7 Hasil Perhitungan Neraca Panas produk bawah pada alur 8
Komponen F (Kg/jam) dTCp l∫5,405
298)(
∫
5,405
298)(
5 dTCpF l
n-C4H10 104,5653 18.015,6705 1.883,813991 C6H12 2.718,6984 20.491,6601 55.710,64353 C7H14 5.437,3967 36.140,8060 196.511,8993 C8H16 2.195,8717 25.004,5 54.906,67392
Total 309.013,0307 Kj/Jam
Tabel LB.8 Hasil Perhitungan Neraca Panas pada Condensor Komponen F (Kg/jam) ( )KgJ /λ ( )λ5F
C3H8 418,2613 18.773,1 7.852,061211 n-C4H8 975,9429 22.080,6 21.549,4048 i-C4H8 8.295,5155 22.050,6 182.921,0941 n-C4H10 3.555,2209 22.416,0 79.693,83169 C6H12 697,1021 28.207,4 19.663,43778
Total 311.679,8296 Kj/Jam Panas yang dibutuhkan pada Reboiler adalah :
QB = Q7 + Q8 + QC – Q6
QB = 17.169,37289 Kj/Jam + 309.013,0307 Kj/Jam + 311.679,8296 Kj/Jam –
49.667,59181 Kj/Jam
QB = 588.194,6414 KJ/Jam
Massa air pendingin yang digunakan di condensor yaitu :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
=
− )9,41(
8296,679.311)9,628,104(
8296,679.311
= 7.438,6594 Kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
Massa steam yang dibutuhkan pada reboiler yaitu :
m = KondensatteamsaturatedS
reboiler
CCHq
00 135150( −∆
= 8,174.2
6414,194.588)9,5707,745.2(
6414,194.588=
−
= 270,4591 Kg/Jam
LB.4 Cooler (E-105)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler pada
destilasi I sebelumdimasukkan kedalam destilasi 3
Persamaan Neraca Panas :
Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi
Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0
Maka :
Panas Masuk = Panas Keluar
Panas alur masuk = Panas alur keluar + Panas yang dibawa air pendingin
• Kondisi Masuk:
- Alur masuk = Alur 8
- Temperatur referensi = 25oC = 298,15 oK
- Temperatur alur = 132,5 oC = 405,5oK
Panas masuk : Qin = 309.013,0307 Kj/Jam
83,5 oC P= 3,85 b
132,5 oC P= 3,85 bar
Air pendingin bekas 25 oC P = 1 bar
8 10 n-C4H10 C6H12 C7H14 C8H16
n-C4H10 C6H12 C7H14 C8H16
Air pendingin (15 oC) P = 1 bar
Universitas Sumatera Utara
• Kondisi Keluar:
- Alur keluar = Alur 10
- Temperatur referensi = 25oC = 298,15 K
- Temperatur alur 15 = 83,5 oC = 356,5 K
Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP
298
356,5
BP(g)(l)i
+∆+∫ ∫∑
Tabel LB.9 Panas Keluar Cooler 1 (E-105) Alur 10
Komponen F (Kg/jam) dTCpBP
l∫298
)( ∆Hvl dTCp
BPg∫
5,356
)( dTCp∫
5,356
298
∫
15,363
15,298
10 dTCpF
n-C4H10 104,5653 -931,2384 22.416 5.994,9699 27.479,7315 2.873,426368 C6H12 2.718,6984 7.237,3147 28.207,4 8.343,3806 43.788,0953 119.046,6246 C7H14 5.437,3967 - - - 18.540,9303 100.814,3932 C8H16 2.195,8717 - - - 13.607,1000 29.879,44581
Total 252.613,89 Kj/Jam
Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [252.613,89 – 309.013,0307] kJ/jam
= -56.399,14072 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
= )9,628,104(kJ/jam) 072(56.399,14
−−
= (41,9)
kJ/jam) 072(56.399,14 −
= 1.346,041545 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LB.5 Kolom Destilasi 03 ( MD -103 )
Fungsi : Menaikkan temperatur bahan yang keluar dari kondensor
sebelum dimasukkan kedalam destilasi 2
Destilasi 03T= 105,5 oC
P= 1 atm
F15n-C4H10C6H12C7H14T = 63,5 0CP = 1 atmF10
n-C4H10C6H12
C7H14C8H16T = 83,5 0CP = 1,1 atm
F17C6H12C7H14C8H16T = 105,5 0CP = 1 atm
Neraca Panas Total
Q10 = Q15 + Q17
Q = ∑m. Cp. Δt
Panas masuk = panas yang keluar dari cooler 105
Panas masuk = 252.613,89 Kj/Jam
Tabel LB.10 Hasil Perhitungan Neraca Panas destilat pada alur 15
Komponen F (Kg/jam) dTCp∫5,336
298
∫
5,336
298
15 dTCpF
n-C4H10 104,5653 5.747,5060 600,9896891 C6H12 2.645,5235 7.209,1585 19.071,99823 C7H14 386,8917 11.926,9071 4.614,421364
Total 24.287,40928 Kj/Jam
Tabel LB.11 Hasil Perhitungan Neraca Panas produk bawah pada alur 17
Komponen F (Kg/jam) dTCp g∫5,405
298)(
∫
5,405
298)(
5 dTCpF g
C6H12 73,1749 15.753,7871 1.152,781796 C7H14 5.050,5050 26.167,2236 132.157,6936 C8H16 2.195,8717 18.724,3 41.116,16047
Total 174.426,6359 Kj/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.12 Hasil Perhitungan Neraca Panas pada Condensor Komponen F (Kg/jam) ( )KgJ /λ ( )λ5F
n-C4H10 153,3655 22.416,0 3.437,841048 C6H12 3.919,1835 28.207,4 110.549,9767 C7H14 571,6346 31.7352 181.409,3836
Total 295.397,2013 Kj/Jam
Panas yang dibuthkan pada Reboiler adalah :
QB = Q15 + Q17 + QC – Q10
QB = 24.287,40928 Kj/Jam + 174.426,6359 Kj/Jam + 295.397,2013 Kj/Jam –
252.613,89 Kj/Jam
QB = 241.497,3565 KJ/Jam
Massa air pendingin yang digunakan di kondensor yaitu :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
=
− )9,41(
13295.397,20)9,628,104( 13295.397,20
= 7.050,0525 Kg/Jam
Massa steam yang dibutuhkan pada reboiler yaitu :
m = )135150( 00
KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
= 2.174,8
65241.497,35)9,5707,745.2(
65241.497,35=
−
= 111,0434 Kg/Jam
LB.6 Cooler (E-111)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler pada
destilasi III sebelum dimasukkan kedalam tangki Produk
Hexene
Universitas Sumatera Utara
Persamaan Neraca Panas :
Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi
Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0
Maka :
Panas Masuk = Panas Keluar
Panas alur masuk = Panas alur keluar + Panas yang dibawa air pendingin
• Kondisi Masuk:
- Alur masuk = Alur 15
- Temperatur referensi = 25oC = 298 oK
- Temperatur alur 15 = 63,5 oC = 336,5oK
Panas masuk : Qin = 24.287,16001 Kj/Jam
• Kondisi Keluar:
- Alur keluar = Alur 16
- Temperatur referensi = 25oC = 298 K
- Temperatur alur 15 = 50 oC = 323 K
Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP
298,15
323
BP(g)(l)i
+∆+∫ ∫∑
Tabel LB.13 Panas Keluar Cooler (E-111) Alur 16
Komponen F (Kg/jam) dTCpBP
l∫298
)( ∆Hvl dTCp
BPg∫
323
)( dTCp∫
323
298
∫
323
15,298
16 dTCpF
n-C4H10 104,5653 -931,2384 22.416 775,0459 22.259,8075 2.327,603449 C6H12 2.645,5235 - - - 4.617,3295 12.215,2537 C7H14 386,8917 - - - 7.624,9301 2.950,022169
Total 17.492,8793 Kj/Jam
50 oC P = 1,013 bar
63,5 oC P = 1,013 bar
15 16 n-C4H10 C6H12 C7H14
n-C4H10 C6H12 C7H14
Air pendingin bekas 25 oC P = 1 bar
Air pendingin (15 oC) P = 1 bar
Universitas Sumatera Utara
Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [17.492,8793 - 24.287,16001] kJ/jam
= -6.794,2806 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
= )9,41(
kJ/jam) 6(6.794,280 )9,628,104(
kJ/jam) 6(6.794,280 =
−−
= 162,1546 kj/jam
LB.7 Cooler (E-116)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari kondensor
destilasi III sebelum dimasukkan kedalam destilasi V.
Persamaan Neraca Panas :
Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi
Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0
Maka :
Panas Masuk = Panas Keluar
Panas alur masuk = Panas alur keluar + Panas yang dibawa air pendingin
• Kondisi Masuk:
- Alur masuk = Alur 17
- Temperatur referensi = 25oC = 298 oK
- Temperatur alur 15 = 105,5 oC = 378,5oK
50 oC P = 1,21 b
105,5 oC P= 1,21 bar
17 19 C6H12 C7H14 C8H16
C6H12 C7H14 C8H16
Air pendingin bekas 25 oC P = 1 bar
Air pendingin (15 oC) P = 1 bar
Universitas Sumatera Utara
Panas masuk : Qin = 174.427,1828 Kj/Jam
• Kondisi Keluar:
- Alur keluar = Alur 16
- Temperatur referensi = 25oC = 298 K
- Temperatur alur 15 = 50 oC = 323 K
Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP
298,15
323
BP(g)(l)i
+∆+∫ ∫∑
Tabel LB.14 Panas Keluar Cooler (E-111) Alur 19
Komponen F (Kg/jam) dTCpBP
l∫298
)( ∆Hvl dTCp
BPg∫
323
)( dTCp∫
323
298
∫
323
15,298
16 dTCpF
C6H12 73,1749 - - - 4.617,3295 337,872624 C7H14 5.050,5050 - - - 4.617,3295 23.319,84573 C8H16 2.195,8717 - - - 7.624,9301 16.743,36822
Total 40.401,0865 Kj/Jam
Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [40.401,0865 - 174.427,1828] kJ/jam
= -134.026,0962 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
= )9,41(
kJ/jam) 962(134.026,0 )9,628,104(
kJ/jam) 962(134.026,0 =
−
= 3.198,7135 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LB.8 Kolom Destilasi 05 ( MD-105 )
Fungsi : Memisahkan campuran hasil utama Heptena dari hasil
samping Oktena
Destilasi 025T= 74,5 oCP= 10 atm
F20C6H12C7H14C8H16T = 30 0CP = 10 atm
F17C6H12C7H14
C8H16T = 50 0CP = 10 atm
F21C7H14C8H16T = 74,5 0CP = 10 atm
Neraca Panas Total
Q19 = Q20 + Q21
Q = ∑m. Cp. Δt
Panas masuk = panas yang keluar dari cooler 105
Panas masuk = 40.401,0865 Kj/Jam
Tabel LB.15 Hasil Perhitungan Neraca Panas destilat pada alur 20
Komponen F (Kg/jam) dTCp l∫303
298)(
∫
303
298)(
20 dTCpF l
C6H12 73,1749 904,9809 66,221886 C7H14 4.899,0001 1.489,8103 7.298,580809 C8H16 78,331 1163 91,098953
Total 7.455,9016 Kj/Jam
Tabel LB.16 Hasil Perhitungan Neraca Panas produk bawah pada alur 21
Komponen F (Kg/jam) dTCp l∫303
298)(
∫
303
298)(
20 dTCpF l
C7H14 219,5865 15.529,6369 3.410,098613 C8H16 2.049,4601 11.513,7000 23.596,86875
Total 27.006,96736 Kj/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.17 Hasil Perhitungan Neraca Panas pada Condensor Komponen F (Kg/jam) ( )KgJ /λ ( )λ20F
C6H12 108,7929 282.074 30.687,64847 C7H14 7.423,0252 31.735 235.569,7047 C8H16 836,8686 32.867 27.505,36028
Total 293.762,7135 Kj/Jam
Panas yang dibuthkan pada Reboiler adalah :
QB = Q20 + Q21 + QC – Q19
QB = 7.455,9016 Kj/Jam + 27.006,96736 Kj/Jam + 293.762,7135 Kj/Jam –
40.401,0865 Kj/Jam
QB = 287.824,496 KJ/Jam
Massa air pendingin yang digunakan di kondensor yaitu :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
=
− )9,41(
35293.762,71)9,628,104( 35293.762,71
= 7.011,0432 Kg/Jam
Massa steam yang dibutuhkan di reboiler yaitu :
m = )135150( 00
KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
= 2.174,8
5157,095.183)9,5707,745.2(
57183.095,51=
−
= 132,3452 Kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
LB.9 Cooler (E-118)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler
destilasi V sebelum dimasukkan kedalam tangki produk
oktene.
Persamaan Neraca Panas :
Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi
Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0
Maka :
Panas Masuk = Panas Keluar
Panas alur masuk = Panas alur keluar + Panas yang dibawa air pendingin
• Kondisi Masuk:
- Alur masuk = Alur 21
- Temperatur referensi = 25oC = 298 oK
- Temperatur alur 21 = 74,5 oC = 347,5oK
Panas masuk : Qin = 19.585,67171 Kj/Jam
• Kondisi Keluar:
- Alur keluar = Alur 22
- Temperatur referensi = 25oC = 298 K
- Temperatur alur 15 = 50 oC = 323 K
Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP
298,15
323
BP(g)(l)i
+∆+∫ ∫∑
50 oC P = 10,132 bar
74,5 oC P = 10,132 bar
21 22 C7H14 C8H16
C7H14 C8H16
Air pendingin bekas 25 oC P = 1 bar
Air pendingin (15 oC) P = 1 bar
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.18 Panas Keluar Cooler (E-118) Alur 22
Komponen F (Kg/jam)
dTCpBP
l∫298
)( ∆Hvl dTCp
BPg∫
323
)( dTCp∫
323
298
∫
323
15,298
16 dTCpF
C7H14 219,5865 - - - 4.617,3295 1.013,903224 C8H16 2.049,4601 - - - 7.624,9301 15.626,99001
Total 16.640,89323 Kj/Jam Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [16.640,89323 - 19.585,67171] kJ/jam
= -2.944,7784 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
=
− )9,41(
2.944,7784)9,628,104(
2.944,7784
= 70,28110 Kg/Jam
LB.10 Heater 02 (E-104)
Fungsi : Menaikkan temperatur bahan yang keluar dari kondensor
sebelum dimasukkan kedalam destilasi 2
Saturated steam (1500C)
P = 4,8 bar
4 5
Air condensat (T=1350C)
P = 4,8 bar
Neraca energi : )P,(THN )P,(THNdTdW
dTdQ
jjout in
jjiiii∑ ∑−=−
C3H8 n-C4H8 i- C4H8 n-C4H10 C6H12
C3H8 n-C4H8 i- C4H8 n-C4H10 C6H12
T= 34 0C P = 3,749 bar
T= 42 0C P = 3,749 bar
Universitas Sumatera Utara
Panas masuk T = 307 (34 oC)
Panas masuk pada alur 7: Qin = ∫∑307
298i dT Cp N
Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi
Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0
Maka :
Panas Masuk = Panas Keluar
• Kondisi Masuk:
- Alur masuk = Alur 7
- Temperatur referensi = 25oC = 298 oK
- Temperatur alur 7 = 34 oC = 307oK
- Panas masuk = 17.169,37289 Kj/Jam
• Kondisi Keluar:
- Alur keluar = Alur 9
- Temperatur referensi = 25oC = 298 K
- Temperatur alur 9 = 42 oC = 315 K
Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP
298
315
BP(g)(l)i
+∆+∫ ∫∑
Tabel LB.19 Panas Keluar Heater (E-104) Alur 5
Komponen F (Kg/jam) dTCp∫315
298
∫
315
298
9 dTCpF
C3H8 418,2613 2.941,8341 1.230,455355 n-C4H8 975,9429 1.489,5687 1.453,733997 i-C4H8 8.295,5155 1.545,6990 12.822,37001 n-C4H10 3.555,2209 518,1653 1.842,192104 C6H12 697,1021 3114,4366 2.171,080294
Total 19.519,83176 Kj/Jam Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [19.519,83176 - 17.169,37289] kJ/jam
= 2.350,45887 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
Steam yang diperlukan adalah :
m = )135150( 00
KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
= 2.174,8
72.350,4588)9,5707,745.2(
72.350,4588=
−
= 1,0807 Kg/Jam
LB.11 Kolom Destilasi 02 ( MD-102 )
Fungsi : Memisahkan campuran C4 dari C6
Destilasi 02T= 50 oCP= 5 atm
F11C3H8i-C4H8n-C4H8n-C4H10T = 37 0CP = 4,5 atm
F7C3H8i-C4H8n-C4H8
n-C4H10C6H12T = 42 0CP = 5 atm
F13N-C4H8N-C4H10C6H12T = 50 0CP = 5 atm
Neraca Panas Total
Q9 = Q11 + Q13
Q = ∑m. Cp. Δt
Panas masuk = panas yang keluar dari heater E-104
Panas masuk = 19.519,83176 Kj/Jam
Tabel LB.20 Hasil Perhitungan Neraca Panas destilat pada alur 11
Komponen F (Kg/jam) dTCp g∫310
298)(
∫
310
298)(
11 dTCpF g
C3H8 418,2613 1.476,8133 617,693850 i-C4H8 975,9429 1.622,71 1.583,672303 n-C4H8 8.260,6890 1.580,9402 13.059,65532 n-C4H10 801,6752 1.727,5748 1.384,953873
Total 16.645,97535 Kj/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.21 Hasil Perhitungan Neraca Panas produk bawah pada alur 13
Komponen F (Kg/jam) dTCp∫323
298
∫
323
298
13 dTCpF
n-C4H8 34,8265 3.355,4794 116,859603 n-C4H10 2.753,5457 3.661,8641 10.083,11015 C6H12 697,1021 4.617,3295 3.218,750091
Total 13.418,71984 Kj/Jam
Tabel LB.22 Hasil Perhitungan Neraca Panas pada Condensor Komponen F (Kg/jam) ( )KgJ /λ ( )λ20F
C3H8 418,2613 18.773,1 7.852,061211 i-C4H8 975,9429 22.080,6 21.549,4048 n-C4H8 8.260,6890 22.050,6 182.153,1489 n-C4H10 801,6752 22.416,0 17.970,35128
Total 229.524,9662 Kj/Jam
Panas yang dibuthkan pada Reboiler adalah :
QB = Q11 + Q13 + QC – Q9
QB = 16.645,97535 Kj/Jam + 13.418,71984 Kj/Jam + 229.524,9662 Kj/Jam –
19.519,83176 Kj/Jam
QB = 240.069,8296 Kj/Jam
Massa air pendingin yang digunakan di kondensor yaitu :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
=
− )9,41(
62229.524,96)9,628,104( 62229.524,96
= 5.477,922821 Kg/Jam
Massa steam yang dibutuhkan di reboiler yaitu :
m = )135150( 00
KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
= 2.174,8
96240.069,82)9,5707,745.2(
37479.996,26=
−
= 110,387083 Kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
LB.12 Cooler (E-110)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler
destilasi II sebelum dimasukkan kedalam tangki produk
butana.
Persamaan Neraca Panas :
Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi
Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0
Maka :
Panas Masuk = Panas Keluar
Panas alur masuk = Panas alur keluar + Panas yang dibawa air pendingin
• Kondisi Masuk:
- Alur masuk = Alur 13
- Temperatur referensi = 25oC = 298 oK
- Temperatur alur 13 = 50 oC = 323oK
Panas masuk : Qin = 13.418,71984 Kj/Jam
• Kondisi Keluar:
- Alur keluar = Alur 14
- Temperatur referensi = 25oC = 298 K
- Temperatur alur 15 = 30 oC = 303 K
Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP
298,15
303
BP(g)(l)i
+∆+∫ ∫∑
30 oC P= 5,066 bar
50 oC P= 5,066 bar
13 14 n-C4H8 n-C4H10 C6H12
n-C4H8 n-C4H10 C6H12 Air pendingin bekas 25 oC
P = 1 bar
Air pendingin (15 oC) P = 1 bar
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.23 Panas Keluar Cooler (E-110) Alur 14
Komponen F (Kg/jam) dTCpBP
l∫298
)( ∆Hvl dTCp∫
303
298
∫
303
298
14 dTCpF
n-C4H8 34,8265 - - 430,9289 15,007745 n-C4H10 2.753,5457 - - 190,5042 524,562020 C6H12 697,1021 81,1413 56,563770
Total 596,133535 Kj/Jam Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [596,133535 - 13.418,71984] kJ/jam
= -12.822,58631 kJ/jam
Air pendingin yang diperlukan adalah :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
=
− )9,41(
3112.822,586)9,628,104(
725.645,384
= 306,028312 Kg/Jam
LB.13 Heater 03 ( E-108 )
Fungsi : Menaikkan temperatur bahan yang keluar dari kondensor
sebelum dimasukkan kedalam destilasi 2
Saturated steam (1500C)
P = 4,8 bar
11 12
Air condensat (T=1350C)
P = 4,8 bar
C3H8 n-C4H8 i- C4H8 n-C4H10
C3H8 n-C4H8 i- C4H8 n-C4H10
T= 37 0C P= 4,559 bar
T= 60 0C P= 4,559 bar
Universitas Sumatera Utara
Neraca energi : )P,(THN )P,(THNdTdW
dTdQ
jjout in
jjiiii∑ ∑−=−
Panas masuk T = 310 (37 oC)
Panas masuk pada alur 7: Qin = ∫∑310
298i dT Cp N
Panas Masuk = Panas Keluar + Akumulasi
Asumsi : Keadaan steady state, akumulasi = 0
Maka :
Panas Masuk = Panas Keluar
• Kondisi Masuk:
- Alur masuk = Alur 11
- Temperatur referensi = 25oC = 298 oK
- Temperatur alur 11 = 37 oC = 310oK
- Panas masuk = 16.645,97535 Kj/Jam
• Kondisi Keluar:
- Alur keluar = Alur 12
- Temperatur referensi = 25oC = 298 K
- Temperatur alur 9 = 60 oC = 333 K
Panas keluar : Qout = dT Cp Hvl dT Cp NBP
298
333
BP(g)(l)i
+∆+∫ ∫∑
Tabel LB.24 Panas Keluar Heater (E-108) Alur 12
Komponen F (Kg/jam) dTCp∫333
298
∫
333
298
12 dTCpF
C3H8 418,2613 6.440,3380 2.693,744144 i-C4H8 975,9429 3.252,9157 3.174,659982 n-C4H8 8.260,6890 3.207,6491 26.497,39164 n-C4H10 801,6752 1.106,7300 887,237994
Total 33.253,03376 Kj/Jam Neraca Energi Total Sistem :
dtdQ = QOut– QIn
= [33.253,03376 - 16.645,97535] kJ/jam
= 16.607,05841 kJ/jam
Universitas Sumatera Utara
Steam yang diperlukan adalah :
m = )135150( 00
KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
= 2.174,8
4116.607,058)9,5707,745.2(
4116.607,058=
−
= 7,636131 Kg/Jam
LB.14 Kolom Destilasi 04 ( MD-104 )
Fungsi : Memisahkan campuran C4 dari C6
Destilasi 04T= 90 oC
P= 12 atm
F18C3H8i-C4H8n-C4H8T = 30 0CP = 12 atmF12
C3H8i-C4H8n-C4H8
n-C4H10T = 60 0CP = 12 atm
F19C3H8i-C4H8N-C4H8N-C4H10T = 80 0CP = 12 atm
Neraca Panas Total
Q12 = Q18 + Q19
Q = ∑m. Cp. Δt
Panas masuk = panas yang keluar dari heater E-108
Panas masuk = 33.253,03376 Kj/Jam
Tabel LB.25 Hasil Perhitungan Neraca Panas destilat pada alur 18
Komponen F (Kg/jam) dTCp g∫303
298)(
∫
303
298)(
18 dTCpF g
C3H8 371,123908 830,7164 308,298716 i-C4H8 315,755328 447,8453 141,409539 n-C4H8 338,438135 430,9289 145,842773
Total 595,551028 Kj/Jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.26 Hasil Perhitungan Neraca Panas produk bawah pada alur 19
Komponen F (Kg/jam) dTCp∫353
298
∫
353
298
19 dTCpF
C3H8 47,137392 10.808,7938 509,498350 i-C4H8 660,187572 7.052,0581 4.655,681115 n-C4H8 7.922,250865 5.180,2648 41.039,35729 n-C4H10 801,6752 1.800,5356 1.443,444737
Total 47.647,98149 Kj/Jam
Tabel LB.27 Hasil Perhitungan Neraca Panas pada Condensor Komponen F (Kg/jam) ( )KgJ /λ ( )λ18F
C3H8 371,123908 18.773,1 6.967,146237 i-C4H8 315,755328 22.080,6 6.972,067095 n-C4H8 338,438135 22.050,6 7.462,76394
Total 21.401,97727 Kj/Jam
Panas yang dibutuhkan pada Reboiler adalah :
QB = Q18 + Q19 + QC – Q9
QB = 595,551028 Kj/Jam + 47.647,98149 Kj/Jam + 21.401,97727 Kj/Jam –
33.253,03376 Kj/Jam
QB = 36.392,47603 KJ/Jam
Massa air pendingin yang digunakan di kondensor yaitu :
m =
−∆ )1525( 00 CCH
q
=
− )9,41(
2721.401,977)9,628,104( 2721.401,977
= 510,787047 Kg/Jam
Massa steam yang dibutuhkan di reboiler yaitu :
m = )135150( 00
KondensatSteamSaturated
reboiler
CCHq
−∆
= 2.174,8
0336.392,476)9,5707,745.2(
272.787,455=
−
= 16,7337 Kg/Jam
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC.1 Tangki Bahan Baku Propena - 01 (TK-102)
Fungsi : Untuk penyimpanan bahan baku Propena selama 30 hari
Jumlah : 3 unit
Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsiodal
Bahan : Carbon Steel, SA-285 (Brownell, 1959)
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-Tekanan = 13 atm = 191,0473 psi
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Kebutuhan propena = 3.124,6799 kg/jam x 24 jam/hari (Lampiran A)
= 74.992,3176 kg/hari
Kebutuhan 30 hari = 74.992,3176 kg/hari x 30 hari
= 2.249.769,5280 Kg
Densitas propena (ρ) = 0,614 kg/dm3 x 1000 dm3/m3
= 614 kg/m3
Volume propena 31197,664.3614
52802.249.769,3
mkgm
mkg
==ρ
Volume larutan untuk 1 tangki = 1197,664.3 / 3 = 1.221,3732 m3
Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Brownell & Young, 1959)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 2.442,7465 m3
= 1.465,6479 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell
Volume silinder tangki (Vs)
Vs = 4
2 HsxDtxπ (Brownell & Young, 1959)
Dimana : Vs = Volume silinder (m3)
Dt = Diameter tangki (m)
Hs = Tinggi tangki silinder (m)
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki
Hs : Dt = 5 : 4 , Maka :
Vs = 41 π Dt
2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)
Vs = 165 π Dt3
= 0,9812 Dt3
Vh = 24π Dt3
= 0,13083 Dt3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + Vh
1.465,6479 = 0,9812 Dt3 + 0,13083 Dt3
1.465,6479 = 1,11203 Dt3
Dt = 10,9640 m = 431,6522 in
r = ½ x Dt = ½ x (10,9640) = 5,482 m = 215,8261 in
Tinggi silinder (Hs) :
Hs = 45 x Dt =
45 x 10,9640 m = 13,705 m = 539,5653 in
Tinggi cairan dalam tangki (Hc)
Volume tangki (Vt) = 1.465,6479 m3
Volume gas (Vc) = 1.221,3732 m3
Tinggi silinder (Hs) = 13,705 m
Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = silindervolume
silindertinggixcairanVolume
=6479,465.1
13,705 1.221,3732 x
= 11,4208 m = 449,6364 in
c. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
(Timmerhaus,2004)
- Allowable stress (S) = 13.700 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0,125 in/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
Tekanan operasi (Po) = 30 atm
= 191,0473 psi
Pdesign = (1,2) × (191,0473 psi) = 229,2567 psi
Tebal shell tangki: (Walas dkk, 2005)
in 5215,3
in)125,0(1067psi)0,6(229,25psi)(0,8) 2(13.700
in) (215,8261 psi) (229,2567
nC0,6P2SE
PDt
=
+
−
=
+−
=
x
Tebal shell standar yang digunakan = 4 in (Brownell, 1959)
d. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 4 in
LC.2 Tangki Bahan Baku Butena - 01 (TK-101)
Fungsi : Untuk penyimpanan bahan baku Butena selama 30 hari
Jumlah : 3 unit
Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas dan tutup elliopsidal
Bahan : Carbon Steel, SA-285 (Brownell, 1959)
Kondisi operasi : -Temperatur = 300C
-Tekanan = 3 atm
= 44,0878 psi
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Kebutuhan butena = 11.842,7565 kg/jam x 24 jam/hari (Lampiran A)
= 284.226,156 kg/hari
Kebutuhan 30 hari = 284.226,156 kg/hari x 30 hari
= 8.526.784,68 Kg
Densitas butena (ρ) = 0,630 kg/dm3 x 1000 dm3/m3
= 630 kg/m3
Volume butena 35788,534.13630
688.526.784,3
mkgm
mkg
==ρ
Universitas Sumatera Utara
Volume larutan untuk 1 tangki = 5788,534.13 / 4 = 3.383,6447 m3
Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Brownell & Young, 1959)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 3.383,6447 m3
= 4.060,3736 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell
Volume silinder tangki (Vs)
Vs = 4
2 HsxDtxπ (Brownell & Young, 1959)
Dimana : Vs = Volume silinder (m3)
Dt = Diameter tangki (m)
Hs = Tinggi tangki silinder (m)
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki
Hs : Dt = 5 : 4 , Maka :
Vs = 41 π Dt
2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)
Vs = 165 π Dt3
= 0,9812 Dt3
Vh = 24π Dt3
= 0,13083 Dt3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + Vh
4.060,3736 = 0,9812Dt3 + 0,13083Dt3
4.060,3736 = 1,11203 Dt3
Dt = 15,3986 m = 606,2423 in
r = ½ x Dt = ½ x (15,3986) = 7,6993 m = 303,1211 in
Tinggi silinder (Hs) :
Hs = 45 x Dt =
45 x 15,3986m = 19,2482 m = 757,8009in
Tinggi cairan dalam tangki (Hc)
Volume tangki (Vt) = 4.060,3736m3
Volume gas (Vc) = 3.383,6447 m3
LC-1
Universitas Sumatera Utara
Tinggi silinder (Hs) = 19,2482 m
Tinggi gas dalam tangki (Hc) = silindervolume
silindertinggixcairanVolume
=4.060,3736
19,2482 3.383,6447 x
= 16,0402 m = 631.502in
c. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
(Timmerhaus,2004)
- Allowable stress (S) = 13.700 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0,125 in/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan operasi (Po) = 58,78 psi
Pdesign = (1,2 × 58,784 psi) = 70,536 psi
Tebal shell tangki:
in 3721,1
in)125,0(10psi) 0,6(70,536psi)(0,8) 2(13.700
in) (303,1211 psi) (70,536
nC0,6P2SE
Prt
=
+
−
=
+−
=
x
Tebal shell standar yang digunakan = 2 in (Brownell,1959)
d. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 2 in
LC.3 Pompa Bahan (L-101)
Fungsi : Memompa bahan dari inline mixing ke heater (E-101)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 9,8 atm
Temperatur = 30 oC
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa (F) = 24.398,5749 kg/jam
Tabel LC.1 Data pada alur 3
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C3H6 0,113 614 69,382 0,0437 0,00493 C3H8 0,017 501 9,945 0,0373 0,00063 n-C4H8 0,68 630 428,4 0,1096 0,07452 i-C4H8 0,04 635 25,4 0,1126 0,00450 n-C4H10 0,15 573 86,85 0,03216 0,00482 619,977 0,08940
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m 619,977kg/jam 924.398,574
= 0,010931 m3/s = 0,3860246 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,010931 m3/s)0,45 (619,977 kg/m3)0,13
= 0,1097297 m = 4,32006 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 5,047 in = 0,4205 ft
Diameter Luar (OD) : 5,563 in = 0,4635 ft
Inside sectional area : 0,139 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,139/sft 0,3860246 = 2,7772 ft/s
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
= lbm/ft.s6.00743.10
ft) 05ft/s)(0,42 )(2,7772lbm/ft(619,9775-
3
= 752.558,3548 (Turbulen)
Universitas Sumatera Utara
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 752.558,3548 dan ε/D =m0,15405m0,000046 = 0,000359
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0045 Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(2 2,7772)01(55,0
2
−
= 0,0659 ft.lbf/lbm
2 elbow 90o: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(0,75))174,32(2
2,7772 2
= 0,17979 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2))174,32(2
2,7772 2
= 0,2397 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 60 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,0045) ( )
( ) ( )174,32.2. 0,50541 2,7772.60 2
= 0.307793 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
2,7772012
2−
= 0,1198 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0.913103 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPPzzgvvρα
(Geankoplis, 2003)
dimana: v1 = v2
P1 = 9,8 atm
P2 = 9 atm
∆P = 0,8 atm = 1.692,973 lbf/ft2
tinggi pemompaan ∆Z = 30 ft
maka : ( ) 0W 0,8789 138.7049145
1.692,973 3032,17432,1740 s =++++
Ws = - 74,65387 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %,
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
Universitas Sumatera Utara
= -0,75
74,65387-
= 99,53849 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 99,53849lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
14.94142×
= 2.704084 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 3 hp.
LC.4 Heater 01 (E-101)
Fungsi : Menaikkan temperatur bahan yang keluar dari mixer sebelum
dimasukkan kedalam reaktor.
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : Saturated Steam
Flowrate, W = 8,7506 Kg/jam (Lampiran B)
= 8,7506 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 19,2915 lb/jam
T1 = 150 0C
= (150 0C x 1,8) + 32
= 302 0F
T2 = 135 0C
= (135 0C x 1,8) + 32
= 275 0F
Fluida dingin : Senyawa gas
Flowrate, W = 24.398,5749 kg/jam (Lampiran A)
= 24.398,5749 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 53.789,0982 lb/jam
t1 = 30 0C
= (30 0C x 1,8) + 32
= 86 0F
Universitas Sumatera Utara
t2 = 40 0C
= (40 0C x 1,8) + 32
= 104 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 19.030,88941 kJ/jam = 18.037,7319 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 302 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 104 0F ∆t1 = 198°F T2 = 275 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 86 0F ∆t2 = 189°F
T1 – T2 = 27 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = -9 °F
193.4651
198189ln
9-
ΔtΔtln
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
2753022
TTT 21c 288,5 °F
=+
=+
=2
861042
ttt 21c 95 °F
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan
fluida dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft8647,1F4651,193
FftjamBtu50
Btu/jam 918.037,731ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida panas : steam, annulus
(1) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
Universitas Sumatera Utara
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
(2) Massa Velocity (Ga)
2./1294,313.200834,0
19,2915 ftjamlbmawG
aa ===
(3) Bilangan Reynold:
Pada Tc = 288,5 °F
µ = 0,023 cP = 0,0556 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
4346,203.3
0556,0 1294,313.2 077,0
=×
=eaR
(4) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 12 pada Rea = 4346,203.3
(5) Pada Tc = 288,5 °F
c = 0,45 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,0156 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
=
×
=
3
13
1
0156,00556,045,0.
kc µ 1,1709
114,0
=
=
weD
µµ
8466,211709,1
077,00156,012.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Fluida dingin : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
Universitas Sumatera Utara
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
673,028.172.50104,0
lb/jam 253.789,098==pG lbm/jam.ft2
(3) Bilangan Reynold
Pada tc = 95 °F
µ = 0,257 cP = 0,62194 lbm/ft2⋅jam
µ
pa
GD ×=Re
896,331.314.2257,0
673,028.172.50,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 1000 pada Res = 896,331.314.2
(5) Pada tc = 95 °F
c = 0,35 Btu/lbm⋅°F
k = 0,0143 Btu/jam lbm ft.°F
8458,10143,0
257,035,0. 31
31
=
×=
kc µ
214,0
31
./5988,14511709,1115,00143,01000. ftjamBtu
kc
DkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./0399,121
66,138,15988,145 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 7811,28466,2121,03998466,2121,0399
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
Universitas Sumatera Utara
FftjamBtuUd 2./7662,2
002,07811,21
Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
2t5699,479,1733615,0 918.037,731
tUdQA f=
×=
∆×=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a = 5699,4 /0,435 = 10,5055 ft
Digunakan pipa dengan panjang 12 ft dengan 1 hairpins.
Koreksi Ud :
A = a.(48) = 0,435 x24 = 10,44 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./9416,979,17344,10918.037,731
tAQ
=×
=∆×
00193,07662,27811,27662,27811,2
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Pressure drop
Fluida panas : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
7226,474.3023,0
1294,313.203455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
0120,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,422
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft0000501,003455,025,62810.18,422
42 21294,313.2 0120,04 Fa =×××
×××=∆
(3) sft /0102,05,623600
1294,313.23600
aG V =
×=
×=
ρ
Universitas Sumatera Utara
ftcg
00000483,03,322
20102,032
2V3 1F =×
×=
××=
( ) psiaFFa 0000238,0144
5,62)00000483,00000501,0(144
1 Pa =×+
=×+∆
=∆ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Fluida dingin : inner pipe
(1) 0035,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
s = 0,6045, ρ = 62,5 x 0,6045 = 37,7812
(2) D
L
.2810.18,42
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft0065,0115,027812,37810.18,42
42 2673,028.172.5 0,00354 Fp =×××
×××=∆
psia00170,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psia
LC.5 Reaktor ( R-101 )
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan Heptena
Jenis : Reaktor fixed bed multitubular
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade A
Jumlah : 1 unit
Temperatur masuk = 40 oC = 313 K
Temperatur keluar = 40 oC = 313 K
Tekanan operasi = 8,5 atm = 861,2625 kPa
Laju alir massa = 24.398,5749 kg/jam
Waktu tinggal (τ) reactor = 0,00138 jam = 5 detik
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan
Desain Tangki
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m 619,977
kg/jam 824.398,574
= 0,0109 m3/s = 0,3849 ft3/s
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,0232/sft 0,3849 = 16,5905 ft/s
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
= lbm/ft.s6.00743.10
ft) 85ft/s)(1,31 )(16,5905lbm/ft(619,9775-
3
= 225.750.456,4 (Turbulen)
Cao = Vn =
)313)(/ .314,8(2625,861.3 KmolKmPa
kPaRTPi = = 0,3309 kmol/m3
a. Volume reaktor
V = 33
1
m 8907,1kmol/m 0,3309
)kmol/jam3623,534.(jam00138,0 ==
−
AO
AO
CFτ
Setiap 1 m3 katalis dapat menghasilkan sekitar 15.762,2917 kg heptena per
jam.
Heptena yang dihasilkan dalam reaktor adalah 5.437,3967 kg/jam. Maka
jumlah katalis yang dibutuhkan adalah : 715.762,291
5.437,3967 = 0,34 m3
Volume total reaktor = 8907,1 +0,34 = 2,2307 m3
Faktor kelonggaran = 20%
Volume reaktor = 1,2 x 2,2307 = 2,768 m3
b. Jumlah tube
Direncanakan:
Diameter tube = 0,635/0,15 = 4,233 cm= 0,04233 m= 1,666 in
Panjang tube = 7,2 m
Universitas Sumatera Utara
Pitch (PT) = 2,975 triangular pitch
Jumlah tube = 2,7.
40,04233.
2,768tubeV
reaktorV2
π= = 273
c. Tebal tube
Tekanan operasi = 8,5 atm = 124,95 psi
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (124,95) = 131,1975 psi
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 11200 psia (Brownell,1959)
psi) 750,6(131,19psi)(0,8) (11200
in 2
1,666si)(131,1975p
P6,0SEPRt
−
=
−=
= 0,01230 in
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Umur alat = 1 tahun
Maka tebal tube yang dibutuhkan = 0,01230 in + (0,0098)(1) in = 0,0221 in
Tebal tube standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
d. Diameter dan tinggi shell
q PT = jarak antara 2 pusat pipa PT
= 1,25 OD = 0,053 m
C’ = Clearance = PT-OD
= 0,01 m = 0,39 inchi
CD = PT sin 60O
IDs = 5,02866,04
⋅⋅⋅π
TPNt
= 5,02053,0561866,04
⋅⋅⋅π
= 1,3185 m = 51,9094 in
PT
C'
60o
60o
60o A B
C
D
Universitas Sumatera Utara
Tinggi shell (H) = panjang tube = 7,2 m
e. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 1,3185 m
Rasio axis = 2 : 1 (Brownell,1959)
Tinggi tutup =
2 1,3185
21 = 0,3296 m
f. Tebal shell dan tebal tutup
Tekanan operasi = 8,5 atm = 124,95 psi
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesain = (1,05) (124,95) = 131,1975 psi
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 11200 psia (Brownell,1959)
psi) 750,6(131,19psi)(0,8) (11200
in 2
51,9094si)(131,1975p
P6,0SEPRt
−
=
−=
= 0,3834 in
Faktor korosi = 0,0098in/tahun
Umur alat = 1tahun
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,3834 in + (0,0098)(1) in = 0,3932 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959)
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal
tutup atas yang digunakan = 1/2 in
LC.6 Pompa bahan ( L-102 )
Fungsi : Memompa bahan dari reaktor ke menara destilasi I (MD-101)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 8,5 atm
Temperatur = 40 oC
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa (F) = 24.398,5748 kg/jam
Tabel LC.2 Data pada alur 6
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C3H8 0,0171 501 8,5671 0,04197 0,00071
n-C4H8 0,34 630 214,3 0,1186 0,04032 i-C4H8 0,04 630 25,2 0,1297 0,00518 n-C4H10 0,15 573 85,95 0,01236 0,00185 C6H12 0,14 675 94,5 0,1765 0,02471 C7H14 0,2228 698 155,5144 0,1268 0,02825 C8H16 0,09 716 64,44 0,1136 0,01022 648,4715 0,11124
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m648,4715kg/jam 824.398,574
= 0,01045 m3/s = 0,36907 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,01045 m3/s)0,45 (648,4715 kg/m3)0,13
= 0.108163173 m = 4,2583 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 5,047 in = 0,4205 ft
Diameter Luar (OD) : 5,563 in = 0,4635 ft
Inside sectional area : 0,139 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,139/sft 0,36907 = 2,6551 ft/s
Bilangan Reynold:
Universitas Sumatera Utara
NRe = μ
Dvρ ××
= lbm/ft.s7,4750.10
ft) 05ft/s)(0,42 )(2,6551lbm/ft(648,47155-
3
= 604.806,8763 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 604.806,8763 dan ε/D =m0,15405m0,000046 = 0,0003588
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0036 Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(22,6551)01(55,0
2
−
= 0,06025 ft.lbf/lbm
2 elbow 90o: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(0,75))174,32(2
2,65512
= 0,16434 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2))174,32(2
2,65512
= 0,2191 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 40 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,0036) ( )( )
( ) ( )174,32.2. 0,505412,6551.40 2
= 0,179222 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
2,6551012
2−
= 0,10956 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,732506 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPPzzgvvρα
(Geankoplis, 2003)
dimana: v1 = v2
P1 = 8,5 atm
P2 = 3,7 atm
∆P = 4,8 atm = 10.157,9 lbf/ft2
tinggi pemompaan ∆Z = 10 ft
Universitas Sumatera Utara
maka : ( ) 0W 0,73250640,483810.157,9 10
32,17432,1740 s =++++
Ws = - 261,645 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
261,645-
= 348,86 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 348,86lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
824.398,574×
= 9,477 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 10 hp.
LC.7 Kolom Destilasi 1 (MD-101)
Fungsi : Memisahkan campuran C4 dari C6,C7 dan C8
Jenis : Sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 grade A
Jumlah : 1 unit
Bahan Heptena pada kondisi tekanan 3,7 atm dan temperatur 132,5 0C, adalah
berupa fasa cair dan keluar pada alur bottom. Ini dapat didapat dengan menggunakan
rumus Antoine.
CT
TKpa
CTBAP
0666,143)9388,51(
90,28958748,139025,374ln)(
ln
=
−+−==
+−=
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC 3. data fraksi berat dan harga K
Komponen Xif Xid Ki (83,250C) αi (83,250C) Xiw
C3H8 0,0171 0,03 6,1 1,24 0
i-C4H8 0,04 0,07 3,8 0,77 0
n-C4H8 0,34 0,59 3,1 0,63 0
n-C4H10 (L) 0,15 0,26 2,5 0,51 0,01
C6H12 (H) 0,14 0,05 4,9 1 0,26
C7H14 0,223 0 2,2 0,45 0,52
C8H16 0,09 0 1,1 0,22 0,21
Total 1,000 1,000 1,000
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Tabel LC 4. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) C3H8 i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10 C6H12 C7H14 C8H16 Total
0.56112 0.0309 0.147 3.106 -1.496 0.318 -0.902 -0.058 1.1470
0.549 0.0303 0.139 2.641 -1.961 0.310 -1.013 -0.060 0,0873 0.5481 0.030 0.138 2.612 -2.007 0.309 -1.022 -0.060 0.00125
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 0.5481 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,465
RDm = 0,465
RD = 1,5 RDm
Universitas Sumatera Utara
RD = 0,697
4107,0)1697,0(
697,0)1(
=+
=+RR
317,0)1465,0(
465,0)1(
=+
=+m
m
RR
Dari Fig 11.7 – 3, Geankoplis, untuk 4107,01=
+RR dan 317,0
1=
+m
m
RR diperoleh
NN m = 0,56; maka:
( ) ( ) 3905,11,5671,234.ααα LWLDavL, =×==
(Geankoplis,2003)
)log()]/)(/log[(
,avL
LWHWHDLDm
XXXXN
α=
(Geankoplis,2003)
)3905,1log(
)]01,0/26,0)(05,0/26,0log[=
= 14,891
N = 56,0891,14
56,0=mN = 26,59
Jumlah piring teoritis = 26,59
Efisiensi piring = 80 % (Geankoplis,2003)
Maka jumlah piring yang sebenarnya =8,0
26,59 = 33,23 piring ≈ 34 piring.
Jumlah piring total = 34 + 1 = 35 piring
Penentuan lokasi umpan masuk
=
2
log206,0logHD
LW
LF
HF
s
e
XX
DW
XX
NN
(Geankoplis,2003)
=2
05,001,0
210,512882,8023
15,014,0log 206,0log
s
e
NN
42,0=s
e
NN
Ne = 0,42 Ns
Universitas Sumatera Utara
N = Ne + Ns
35 = 0,42 Ns + Ns
Ns = 24,647 ≈ 25
Ne = 35 – 25 = 10
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 10 dari atas.
Design kolom direncanakan : Tray spacing (t) = 0,4 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm (Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm (Treybal, 1984)
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Data :
Suhu dan tekanan pada destilasi MD-101 adalah 132,5 0C dan 3,7 atm.
Tabel LC.5 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi MD-101
Komponen Alur Vd (kmol/jam) Fraksi mol BM
(g/mol) Fraksi mol
x BM C3H8 16,13 0.03 44 1,32 i-C4H8 29,57 0.07 56 3,92 n-C4H8 249,27 0,59 56 33,04 n-C4H10 106,06 0,26 58 15,08 C6H12 14,08 0,05 84 4,2 Total 415,11 kmol/Jam 1 57,56
Laju alir massa gas (G’) = 415,11 Kmol/jam
= 415,11 /3600 = 0,11 kmol/detik
ρv = K) K)(405,16atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (57,56 atm) (3,7RT
BMP3
av = = 6,41 kg/m3
Laju alir volumetrik gas (Q) = 15,27316,4054,22 0,11 ×× = 3,65 m3/s
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.6 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi MD-101
Komponen Alur Lb (kg/jam)
Fraksi massa
Lρ (kg/m3)
Fraksi massa x Lρ
n-C4H10 341,1617 0,01 635 6,35
C6H12 8.870,2064 0,26 675 175,5
C7H14 17.740,4128 0,52 698 362,96
C8H16 7164,3974 0,21 716 150,36
Total 34.116,1783 1 695,17
Laju alir massa cairan (L’) = 9,47 kg/s
Laju alir volumetrik cairan (q) = 17,695 9,47 = 0,0136 m3/s
Surface tension (σ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982) 2
o
a
o
p'd
907,0AA
=
2
a
o
0,01200,0045907,0
AA
= = 0,1275
2/12/1
V
L
6,4117,695
3,65 0,0136
ρρ
Q'q
=
= 0,0388
α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415
β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,4) + 0,05 = 0,0621
CF = 2,0
2/1VL 0,02
σβ)ρ/(q/Q)(ρ
1αlog
+
= 2,0
0,020,040,0621
0,03881log 0,0415
+
= 0,1385
VF = 5,0
V
VLF ρ
ρρC
−
= 5,0
6,416,4117,6950,1385
−
= 1,4356 m/s
Universitas Sumatera Utara
Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)
V = 0,8 x 1,4356 = 1,1484 m/s
An = 1,1484
3,65VQ= = 3,1783 m2
Untuk W = 0,80 T dari Tabel 6.1. Treybal, hal.162, diketahui bahwa luas
downspout sebesar 14,145%.
At = =− 14145,01
3,1783 3,7019 m2
Column Diameter (T) = [4(3,7019)/π]0,5 = 2,1715 m
Weir length (W) = 0,8(2,1715) = 1,7372 m
Downspout area (Ad) = 0,14145(3,1783) = 0,4495 m2
Active area (Aa) = At – 2Ad = 3,7019– 2(0,4495) = 2,8029 m2
Weir crest (h1)
Misalkan h1 = 0,03452 m
h1/T = 0,03452/2,1715 = 0,01589
== 1,7372 2,1715
WT 1,25
2
1
5,0222eff
WT
Th21
WT
WT
WW
+
−
−
=
( ) ( )[ ] ( )( ){ }25,0222
eff 25,10,015892125,125,1W
W+−−=
=
WWeff 0,9389
3/2eff
3/2
1 WW
Wq666,0h
=
( ) 3/23/2
1 0,9389 1,7372 0,0136 666,0h
=
h 1 = 0,02516
Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,02516m hingga nilai h1
konstan pada nilai 0,02516m.
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan Pressure Drop
Dry pressure drop
Ao = 0,1275 x 2,8029 = 0,3573 m2
uo = ==0,3573
3,65AQ
o
10,2155 m/s
Co = 1,346 Dari gambar 18.29, Mc.Cabe
=
695,176,41
346,1 10,21550,51h 2
2
d
hd = 27,0875 mm = 0,0270875 m
Hydraulic head
2,80293,65
AQV
aa == = 1,302 m/s
21,7372 2,1715
2 W Tz +
=+
= = 1,9543
+−+=
zq225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h 5,0
vawwL
+−+=
1,95430,0136225,102)(6,41)(0,05)(1,3 238,0(0,05) 725,00061,0h 5,0
L
h L = 0,01167 m
Residual pressure drop
gdρg σ 6
hoL
cR =
,8)(0,0045)(9 695,17(1) (0,04) 6h R = = 0,0078 m
Total gas pressure drop
hG = hd + hL + hR
hG = 0,0270875 +0,01167 + 0,0078
hG = 0,0465 m
Pressure loss at liquid entrance
Ada = 0,025 W = 0,025(1,7372) = 0,04343 m2 2
da2 A
qg23h
=
Universitas Sumatera Utara
2
2 0,043430,0136
g23h
= = 0,015 m
Backup in downspout
h3 = hG + h2
h3 = 0,0465 + 0,015
h3 = 0,0615 m
Check on flooding
hw + h1 + h3 = 0,05 +0,02516+ 0,0615
hw + h1 + h3 = 0,1366 m
t/2 = 0,4/2 = 0,2 m
karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat
diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi
flooding.
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 35 x 0,4 m = 14 m
Tinggi tutup = ( ) 2,171541 = 0,5428 m
Tinggi total = 14 + 2(0,5428) = 15,0856 m
Tekanan operasi = 3,7 atm = 374,9025 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
P design = (1+0,05) x 374,9025 kPa = 393,6476 kPa = 57,0937 psi
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 11200 psi (Brownell,1959)
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Umur = 10 tahun
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt =
7)0,6(57,093-8)(11200)(0,2,1715/2)(57,0937)(t =
= 0,007 in
Universitas Sumatera Utara
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,007 in + (0,0098).(10) in = 0,105 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
Tebal tutup tangki = tebal shell = 1/4 in
LC.8 Kolom Destilasi 3 (MD-103)
Fungsi : Memisahkan campuran hasil utama Heptena dari hasil
samping Heksena dan Oktena
Jenis : Sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 grade A
Jumlah : 1 unit
Bahan Hexena pada tekanan 1 atm dan temperatur 105,5 0C, adalah berupa
fasa gs dan keluar pada alur top. Ini dapat didapat dengan menggunakan rumus
Antoine.
CT
TKpa
CTBAP
091,62)1749,47(
34,26577987,13325,101ln)(
ln
=
−+−==
+−=
Tabel LC 7. data fraksi berat dan harga K
Komponen Xif Xid Ki (84,50C) αi (84,50C) Xiw
n-C4H10 0,01 0,033 110 15,27 -
C6H12 (L) 0,26 0,8433 17 2,36 0,01
C7H14 (H) 0,52 0,123 7,2 1 0,69
C8H16 0,21 0 3,6 0,5 0,3
Total 1,000 1,000 1,000
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Universitas Sumatera Utara
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Tabel LC 8. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) n-C4H10 C6H12 C7H14 C8H16 Total
1,68 0.0150 0.9023 -0.7647 -0.0889 0.0637
1,67 0.01501 0.8892 -0.7761 -0.0897 0.0384 1.66 0.0112 0.876 -0.7878 -0.090 0.00939
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1,66 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,321
RDm = 0,321
RD = 1,5 RDm
RD = 0,4815
3250,0)14815,0(
4815,0)1(
=+
=+RR
2429,0)1321,0(
321,0)1(
=+
=+m
m
RR
Dari Fig 11.7 – 3, Geankoplis, untuk 3250,01=
+RR dan 2429,0
1=
+m
m
RR diperoleh
NN m = 0,44 ; maka:
( ) ( ) 7824,01,570,39.ααα LWLDavL, =×== (Geankoplis,2003)
)log()]/)(/log[(
,avL
LWHWHDLDm
XXXXNα
= (Geankoplis,2003)
)7824,0log(
)]01,0/69,0)(123,0/8433,0log[=
= 9,4150
N = 44,0
415,944,0
=mN = 21,39
Universitas Sumatera Utara
Jumlah piring teoritis = 21,39
Efisiensi piring = 80 % (Geankoplis,2003)
Maka jumlah piring yang sebenarnya =8,0
21,39 = 26,73 piring ≈ 27 piring.
Jumlah piring total = 27 + 1 = 28 piring
Penentuan lokasi umpan masuk
=
2
log206,0logHD
LW
LF
HF
s
e
XX
DW
XX
NN
=
2
123,001,0
74,4895144,0261
26,052,0log 206,0log
s
e
NN (Geankoplis,2003)
7879,0=s
e
NN
Ne = 0,7879 Ns
N = Ne + Ns
28 = 0,7879 Ns + Ns
Ns = 15,66 ≈ 16
Ne = 28 – 16 = 12
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 12 dari atas.
Design kolom direncanakan : Tray spacing (t) = 0,4 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm (Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm (Treybal, 1984)
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Data :
Suhu dan tekanan pada destilasi MD-103 adalah 378 K dan 1 atm.
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.9 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi MD-103
Komponen Alur Vd (kmol/jam) Fraksi mol BM
(g/mol) Fraksi mol
x BM n-C4H10 2,6442 0,047 58 2,726
C6H12 46,6566 0,8462 84 71,0808
C7H14 5,8329 0,1057 98 10,3586
Total 55,1337 kmol/Jam 1 84,1654 Laju alir massa gas (G’) = 55,1337 Kmol/jam
= 55,1337 /3600 = 0,0153 kmol/detik
ρv = K) K)(336,65atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (84,1654 atm) (1RT
BMP3
av = = 3,048 kg/m3
Laju alir volumetrik gas (Q) = 15,27365,3364,22 0,0153 ×× = 0,4223 m3/s
Tabel LC.10 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi MD-103
Komponen Alur Lb (kg/jam)
Fraksi massa
Lρ (kg/m3)
Fraksi massa x Lρ
C6H12 119,6697 0,01 675 6,75
C7H14 8.257,2148 0,69 698 481,62
C8H16 3.590,0934 0,3 716 214,3
Total 11.966,9779 Kg/Jam 1 703,17 Laju alir massa cairan (L’) = 3,3241 kg/s
Laju alir volumetrik cairan (q) = 17,703
3,3241 = 0,00472 m3/s
Surface tension (σ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982) 2
o
a
o
p'd
907,0AA
=
2
a
o
0,01200,0045907,0
AA
= = 0,1275
2/12/1
V
L
3,04817,703
0,4223 0,00472
ρρ
Q'q
=
= 0,1697
Universitas Sumatera Utara
α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415
β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,4) + 0,05 = 0,0621
CF = 2,0
2/1VL 0,02
σβ)ρ/(q/Q)(ρ
1αlog
+
= 2,0
0,020,040,0621
0,16971log 0,0415
+
= 0,1079
VF = 5,0
V
VLF ρ
ρρC
−
= 5,0
3,0483,04817,7030,1079
−
= 1,6353 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)
V = 0,8 x 1,6353 = 1,3082 m/s
An = 1,3082
0,4223VQ= = 0,3228 m2
Untuk W = 0,80T dari Tabel 6.1. Treybal, hal.162, diketahui bahwa luas
downspout sebesar 14,145%.
At = =− 14145,01
0,3228 0,3759 m2
Column Diameter (T) = [4(0,3759)/π]0,5 = 0,6919 m
Weir length (W) = 0,8(0,6919) = 0,5535 m
Downspout area (Ad) = 0,14145(0,3759) = 0,0531 m2
Active area (Aa) = At – 2Ad = 0,3759 – 2(0,0531) = 0,2697 m2
Weir crest (h1)
Misalkan h1 = 0,025 m
h1/T = 0,025/0,6919 = 0,03613
==0,55350,6919
WT 1,25
Universitas Sumatera Utara
2
1
5,0222eff
WT
Th21
WT
WT
WW
+
−
−
=
( ) ( )[ ] ( )( ){ }25,0222
eff 25,10,036132125,125,1W
W+−−=
=
WWeff 0,8569
3/2eff
3/2
1 WW
Wq666,0h
=
( ) 3/23/2
1 0,8569 0,5535
0,00472666,0h
=
h 1 = 0,0250 Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,0250m hingga nilai h1
konstan pada nilai 0,0250m.
Perhitungan Pressure Drop
Dry pressure drop
Ao = 0,1275 x 0,2697 = 0,0343 m2
uo = == 0,0343 0,4223
AQ
o
12,3119 m/s
Co = 1,35 Dari gambar 18.29, Mc.Cabe
=
L
v2
o
2o
d ρρ
Cu
0,51h
=
703,173,048
35,13119,120,51h 2
2
d
hd = 18,3868 mm = 0,01838 m
Hydraulic head
0,26970,4223
AQV
aa == = 1,5658 m/s
2 0,5535 0,6919
2 W Tz +
=+
= = 0,6227
Universitas Sumatera Utara
+−+=
zq225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h 5,0
vawwL
+−+=
0,6227 0,00472225,1)(3,048) 658(0,05)(1,5 238,0(0,05) 725,00061,0h 5,0
L
h L = 0,0191 m
Residual pressure drop
gdρg σ 6
hoL
cR =
,8)(0,0045)(9 703,17(1) (0,04) 6hR = = 0,0077 m
Total gas pressure drop
hG = hd + hL + hR
hG = 0,01838 + 0,0191 + 0,0077
hG = 0,0451 m
Pressure loss at liquid entrance
Ada = 0,025 W = 0,025( 0,5535) = 0,01383 m2 2
da2 A
qg23h
=
2
2 0,013830,00472
g23h
= = 0,0522 m
Backup in downspout
h3 = hG + h2
h3 = 0,0451 + 0,0522
h3 = 0,0973 m
Check on flooding
hw + h1 + h3 = 0,05 +0,0250+ 0,0973
hw + h1 + h3 = 0,1723 m
t/2 = 0,4/2 = 0,2 m
Universitas Sumatera Utara
karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat
diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi
flooding.
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 28 x 0,4 m = 11,2 m
Tinggi tutup = ( ) 0,691941 = 0,1729 m
Tinggi total = 11,2 + 2(0,1729) = 11,5458 m
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
P design = (1+0,05) x101,325 kPa = 106,3912 kPa = 15,4267 psi
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 11200 psi (Brownell,1959)
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Umur = 10 tahun
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt =
7)0,6(15,426-8)(11200)(0,0,6919/2)(15,4267)(t =
= 0,000596 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,000596 in + (0,0098).(10) in = 0,098 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
Tebal tutup tangki = tebal shell = 1/4 in
LC.9 Kolom Destilasi 5 (MD-105)
Fungsi : Memisahkan campuran hasil utama Heptena dari hasil
samping Oktena
Jenis : Sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 grade A
Jumlah : 1 Unit
Universitas Sumatera Utara
Bahan Oktena pada tekanan 10 atm dan temperatur 74,5 0C, adalah berupa
fasa cair dan keluar pada alur bottom. Ini dapat didapat dengan menggunakan rumus
Antoine.
CT
TKpa
CTBAP
0526,131)39,60(
52,31169630,1525,1013ln)(
ln
=
−+−==
+−=
Tabel LC 11. data fraksi berat dan harga K
Komponen Xif Xid Ki (52,250C) αi (52,250C) Xiw
C6H12 0,01 0,013 0,95 7,14 -
C7H14 (L) 0,69 0,887 0,38 2,85 0,03
C8H16 (H) 0,3 0,01 0,197 1 0,97
Total 1,000 1,000 1,000
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Tabel LC 12. nilai trial erorr θ
Asumsi (θ) C6H12 C7H14 C8H16 Total
1.244 0.012109 1.22447 -1.22950 0.007072 1.2435 0.012108 1.224089 -1.23203 0.004165 1.243 0.012107 1.22370 -1.23456 0.001248
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1,243 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,438
Universitas Sumatera Utara
RDm = 0,438
RD = 1,5 RDm
RD = 0,657
396,0)1657,0(
657,0)1(
=+
=+RR
3045,0)1438,0(
438,0)1(
=+
=+m
m
RR
Dari Fig 11.7 – 3, Geankoplis, untuk 396,01=
+RR dan 3045,0
1=
+m
m
RR diperoleh
NN m = 0,55; maka:
( ) ( ) 228,11,3151,147.ααα LWLDavL, =×== (Geankoplis,2003)
)log()]/)(/log[(
,avL
LWHWHDLDm
XXXXN
α= (Geankoplis,2003)
)228,1log(
)]03,0/97,0)(01,0/887,0log[=
= 4,921
N = 55,0921,4
55,0=mN = 8,947
Jumlah piring teoritis = 8,947
Efisiensi piring = 80 % (Geankoplis,2003)
Maka jumlah piring yang sebenarnya =8,0
8,947 = 11,184 piring ≈ 12 piring.
Jumlah piring total = 12 + 1 = 13 piring
Penentuan lokasi umpan masuk
=
2
log206,0logHD
LW
LF
HF
s
e
XX
DW
XX
NN
(Geankoplis,2003)
=
2
97,003,0
113,831430,1913
69,03,0log 206,0log
s
e
NN
15,0=s
e
NN
Ne = 0,15 Ns
Universitas Sumatera Utara
N = Ne + Ns
13 = 0,15 Ns + Ns
Ns = 11,3≈12
Ne = 13 – 12 = 1
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 1 dari atas.
Design kolom direncanakan : Tray spacing (t) = 0,4 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm (Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm (Treybal, 1984)
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Data :
Suhu dan tekanan pada destilasi MD-305 adalah 347,65 K dan 10 atm.
Tabel LC.13 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi MD-105
Komponen Alur Vd
(kmol/jam) Fraksi mol BM
(g/mol) Fraksi mol
x BM C6H12 1,4453 0,013 84 1,092 C7H14 84,5278 0,97 98 86,926 C8H16 8,3384 0,01 112 1,12 Total 94,3115 kmol/Jam 1 89,138
Laju alir massa gas (G’) = 94,3115 Kmol/jam
= 94,3115 /3600 = 0,0261 kmol/detik
ρv = )K)(347,65K atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (89,138 atm) (10RTBM P
3av = = 31,268 kg/m3
Laju alir volumetrik gas (Q) = 15,27365,3474,22 0,0261 ×× = 0,7440 m3/s
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.14 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi MD-105
Komponen Alur Lb (kg/jam)
Fraksi massa
Lρ (kg/m3)
Fraksi massa x Lρ
C7H14 330,6749 0,03
698 20,94 C8H16 10.691,8232
0,97 716 694,52
Total 11.022,4981 Kg/Jam 1,000 715,46
Laju alir massa cairan (L’) = 3,0618kg/s
Laju alir volumetrik cairan (q) = 46,715
3,0618kg = 0,0042 m3/s
Surface tension (σ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982) 2
o
a
o
p'd
907,0AA
=
2
a
o
0,01200,0045907,0
AA
= = 0,1275
2/12/1
V
L
31,26846,715
0,74400,0042
ρρ
Q'q
=
= 0,027
α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415
β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,4) + 0,05 = 0,0621
CF = 2,0
2/1VL 0,02
σβ)ρ/(q/Q)(ρ
1αlog
+
= 2,0
0,020,040,0621
0,0271log 0,0415
+
= 0,1459
VF = 5,0
V
VLF ρ
ρρC
−
= 5,0
31,268268,1346,7150,1459
−
= 0,6824 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)
V = 0,8 x 0,6824 = 0,5459 m/s
Universitas Sumatera Utara
An = 0,5459
0,7440VQ= = 1,3628 m2
Untuk W = 0,80T dari Tabel 6.1. Treybal, hal.162, diketahui bahwa luas
downspout sebesar 14,145%.
At = =− 14145,011,3628 1,5873 m2
Column Diameter (T) = [4(1,5873)/π]0,5 = 1,4219 m
Weir length (W) = 0,8(1,4219) = 1,1375 m
Downspout area (Ad) = 0,14145(1,5844) = 0,2241m2
Active area (Aa) = At – 2Ad = 1,5844 – 2(0,2241) = 1,136 m2
Weir crest (h1)
Misalkan h1 = 0,034 m
h1/T = 0,034/1,4219 = 0,0239
==1,13751,4219
WT 1,25
2
1
5,0222eff
WT
Th21
WT
WT
WW
+
−
−
=
( ) ( )[ ] ( )( ){ }25,0222
eff 25,10,02392125,125,1W
W+−−=
=
WWeff 0,9069
3/2eff
3/2
1 WW
Wq666,0h
=
( ) 3/23/2
1 0,90691,13640,0042666,0h
=
h 1 = 0,01492 Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,01492 m hingga nilai h1
konstan pada nilai 0,01492 m.
Perhitungan Pressure Drop
Dry pressure drop
Ao = 0,1275 x 1,136 = 0,14484 m2
Universitas Sumatera Utara
uo = ==0,14484
0,7440AQ
o
5,1367 m/s
Co = 1,35 Dari gambar 18.29, Mc.Cabe
=
L
v2
o
2o
d ρρ
Cu
0,51h
=
715,46268,13
35,11367,50,51h 2
2
d
hd = 32,2678 mm = 0,03226 m
Hydraulic head
1,1360,7440
AQV
aa == = 0,6549 m/s
2 1,1375 1,4219
2 W Tz +
=+
= = 1,2797
+−+=
zq225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h 5,0
vawwL
+−+=
1,27970,0042225,1)268,1549)(3(0,05)(0,6 238,0(0,05) 725,00061,0h 5,0
L
h L = 0,00285 m
Residual pressure drop
gdρg σ 6
hoL
cR =
,8)(0,0045)(9 715,46(1) (0,04) 6h R = = 0,0076 m
Total gas pressure drop
hG = hd + hL + hR
hG = 0,03266 - 0,00285 + 0,0076
hG = 0,03741 m
Pressure loss at liquid entrance
Ada = 0,025 W = 0,025(1,1375) = 0,0284 m2 2
da2 A
qg23h
=
Universitas Sumatera Utara
2
2 0,02840,0042
g23h
= = 0,003346 m
Backup in downspout
h3 = hG + h2
h3 = 0,03741 + 0,003346
h3 = 0,040756 m
Check on flooding
hw + h1 + h3 = 0,05 +0,01492+ 0,040756
hw + h1 + h3 = 0,1056 m
t/2 = 0,4/2 = 0,2 m
karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat
diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi
flooding.
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 13 x 0,4 m = 5,2 m
Tinggi tutup = ( ) 1,421941 = 0,3554 m
Tinggi total = 5,2 + 2(0,3551) = 5,9108 m
Tekanan operasi = 10 atm = 1.013,25 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
P design = (1+0,05) x 1.013,25 kPa = 1.063,9125 kPa = 154,35 psi
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 11200 psi (Brownell,1959)
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Umur = 10 tahun
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt =
)0,6(154,35-8)(11200)(0,,4219/2)(154,35)(1t =
Universitas Sumatera Utara
= 0,0123 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0123 in + (0,0098).(10) in = 0,1103 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
Tebal tutup tangki = tebal shell = 1/4 in
LC.10 Kolom Destilasi 2 (MD-102)
Fungsi : Memisahkan campuran C4 dari C6
Jenis : Sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 grade A
Jumlah : 1 unit
Tabel LC 15. data fraksi berat dan harga K
Komponen Xif Xid Ki (500C) αi (500C) Xiw
C3H8 0,03 0,04 2,9 3,536 -
i-C4H8 0,07 0,093 1,4 1,707 -
n-C4H8 (L) 0,594 0,79 0,94 1,146 0,01
n-C4H10 (H) 0,255 0,076 0,82 1 0,79
C6H12 0,05 - 0,14 0,170 0,2
Total 1,000 1,000 1,000
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan erorr.
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC 16. nilai trial erorr θ
Asumsi
(θ) C3H8 i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10 C6H12
Total
1.03885 0.04248 0.17883 6.3530 -6.563 -0.0097 0.00082
1.0388495 0.0424804 0.17883 6.352970 -6.56379 -0.00978 0.0007141 1.0388488 0.04248 0.17883 6.35292 -6.56390 -0.009783 0.000554
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1,0388488 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,264
RDm = 0,264
RD = 1,5 RDm
RD = 0,396
2836,0)1396,0(
396,0)1(
=+
=+RR
2088,0)1264,0(
264,0)1(
=+
=+m
m
RR
Dari Fig 11.7 – 3, Geankoplis, untuk 2836,01=
+RR dan 2088,0
1=
+m
m
RR diperoleh
NN m = 0,47; maka:
( ) ( ) 5049,11,521,49.ααα LWLDavL, =×== (Geankoplis,2003)
)log()]/)(/log[(
,avL
LWHWHDLDm
XXXXN
α= (Geankoplis,2003)
)5049,1log(
)]01,0/79,0)(076,0/79,0log[=
= 12,416
N = 56,0416,12
56,0=mN
= 22,1714
Jumlah piring teoritis = 22,1714
Efisiensi piring = 80 % (Geankoplis,2003)
Universitas Sumatera Utara
Maka jumlah piring yang sebenarnya =8,0
22,1714 = 27,714 piring ≈ 28 piring.
Jumlah piring total = 28 + 1 = 29 piring
Penentuan lokasi umpan masuk
=
2
log206,0logHD
LW
LF
HF
s
e
XX
DW
XX
NN
(Geankoplis,2003)
=
2
076,001,0
376,532112,791
594,0255,0log 206,0log
s
e
NN
284,0=s
e
NN
Ne = 0,284 Ns
N = Ne + Ns
29 = 0,284 Ns + Ns
Ns = 22,5856 ≈ 23
Ne = 29 – 23 = 6
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 6 dari atas.
Design kolom direncanakan : Tray spacing (t) = 0,4 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm (Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm (Treybal, 1984)
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Data :
Suhu dan tekanan pada destilasi MD-102 adalah 323 K dan 5 atm.
Tabel LC.17 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi MD-102
Komponen Alur Vd (kmol/jam) Fraksi mol BM
(g/mol) Fraksi mol
x BM C3H8 13,2703 0,05 44 2,2 i-C4H8 24,2420 0,093 56 5,208 n-C4H8 205,9271 0,79 56 44,24 n-C4H10 19,3792 0,076 58 4,408 Total 262,9196 kmol/Jam 1 56,05
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa gas (G’) = 262,9196 Kmol/jam
= 262,9196/3600 = 0,073 kmol/detik
ρv = K)(323K) atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (56,05 atm) (5RTBM P
3av = = 10,581 kg/m3
Laju alir volumetrik gas (Q) = 15,273
3234,22 0,073 ×× = 1,9336 m3/s
Tabel LC.18. Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi MD-102
Komponen Alur Lb (kg/jam)
Fraksi massa
Lρ (kg/m3)
Fraksi massa x Lρ
n-C4H8 180,828437 0,01 630 6,30
n-C4H10 14.285,44652 0,79 635 501,65
C6H12 3.616,56874 0,2 675 135
Total 18.082,8437 Kg/Jam 1 679,2
Laju alir massa cairan (L’) = 5,0230 kg/s
Laju alir volumetrik cairan (q) = 2,679
5,0230 = 0,00739 m3/s
Surface tension (σ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982) 2
o
a
o
p'd
907,0AA
=
2
a
o
0,01200,0045907,0
AA
= = 0,1275
2/12/1
V
L
10,5812,679
1,9336 0,00739
ρρ
Q'q
=
= 0,0306
α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415
β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,4) + 0,05 = 0,0621
CF = 2,0
2/1VL 0,02
σβ)ρ/(q/Q)(ρ
1αlog
+
Universitas Sumatera Utara
= 2,0
0,020,040,0621
0,03061log 0,0415
+
= 0,1434
VF = 5,0
V
VLF ρ
ρρC
−
= 5,0
10,58110,5812,6790,1434
−
= 1,1399 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)
V = 0,8 x 1,1399 = 0,9119 m/s
An = 0,91191,9336
VQ= = 2,12 m2
Untuk W = 0,80T dari Tabel 6.1. Treybal, hal.162, diketahui bahwa luas
downspout sebesar 14,145%.
At = =− 14145,01
2,12 2,4692 m2
Column Diameter (T) = [4(2,4692)/π]0,5 = 1,7735 m
Weir length (W) = 0,8(1,7735) = 1,4188 m
Downspout area (Ad) = 0,14145(2,4692) = 0,3492 m2
Active area (Aa) = At – 2Ad = 2,4692 – 2(0,3492) = 1,7708 m2
Weir crest (h1)
Misalkan h1 = 0,025 m
h1/T = 0,025/1,7735 = 0,0443
==1,41881,7735
WT 1,25
2
1
5,0222eff
WT
Th21
WT
WT
WW
+
−
−
=
( ) ( )[ ] ( )( ){ }25,0222
eff 25,10,04432125,125,1W
W+−−=
Universitas Sumatera Utara
=
WWeff 0,8217
3/2eff
3/2
1 WW
Wq666,0h
=
( ) 3/23/2
1 0,82171,41880,00739666,0h
=
h 1 = 0,017
Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,017m hingga nilai h1
konstan pada nilai 0,017m.
Perhitungan Pressure Drop
Dry pressure drop
Ao = 0,1275 x 1,7708 = 0,2257 m2
uo = == 0,2257
1,9336AQ
o
8,5671 m/s
Co = 1,35 Dari gambar 18.29, Mc.Cabe
=
L
v2
o
2o
d ρρ
Cu
0,51h
=
679,2 10,581
35,1 8,56710,51h 2
2
d
hd = 31,996 mm = 0,03199 m
Hydraulic head
1,77081,9336
AQV
aa == = 1,0919 m/s
21,4188 1,7735
2 W Tz +
=+
= = 1,5961
+−+=
zq225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h 5,0
vawwL
+−+=
1,59610,00739225,11)919)(10,58(0,05)(1,0 238,0(0,05) 725,00061,0h 5,0
L
h L = -0,00575 m
Residual pressure drop
gdρg σ 6
hoL
cR =
Universitas Sumatera Utara
,8)(0,0045)(9 679,2(1) (0,04) 6h R = = 0,0080 m
Total gas pressure drop
hG = hd + hL + hR
hG = 0,03199 – 0,00575 + 0,0080
hG = 0,03424 m
Pressure loss at liquid entrance
Ada = 0,025 W = 0,025(1,4188) = 0,0354m2 2
da2 A
qg23h
=
2
2 0,03540,00739
g23h
= = 0,00665 m
Backup in downspout
h3 = hG + h2
h3 = 0,03424 + 0,00665
h3 = 0,0408 m
Check on flooding
hw + h1 + h3 = 0,05 +0,017 +0,0408 = 0,1078
hw + h1 + h3 = 0,1078 m
t/2 = 0,4/2 = 0,2 m
karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat
diterima, artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi
flooding.
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 29 x 0,4 m = 11,6 m
Tinggi tutup = ( ) 1,773541 = 0,4433 m
Tinggi total = 11,6 + 2(0,4433) = 12,4866 m
Tekanan operasi = 5 atm = 506,625 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
P design = (1+0,05) x 506,625 kPa = 531,9562 kPa = 77,175 psi
Universitas Sumatera Utara
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 11200 psi (Brownell,1959)
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Umur = 10 tahun
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt =
)0,6(77,175-8)(11200)(0,,7735/2)(77,175)(1t =
= 0,00764 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,00764 in + (0,0098).(10) in = 0,1056 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
Tebal tutup tangki = tebal shell = 1/4 in
LC.11 Kolom Destilasi 4 (MD-104)
Fungsi : Memisahkan campuran C4 dari C6
Jenis : Sieve – tray
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 285 grade A
Jumlah : 1 unit
Tabel LC 19. data fraksi berat dan harga K
Komponen Xif Xid Ki (900C) αi (900C) Xiw
C3H8 0,04 0,361 2,8 2,54 0,005
i-C4H8 (L) 0,093 0,307 1,4 1,27 0,07
n-C4H8 (H) 0,79 0,330 1,1 1 0,84
n-C4H10 0,076 - 1,4 1,27 0,085
Total 1,000 1,000 1,000
Untuk menghitung harga (L/D)min perlu dihitung harga θ. Harga θ dihitung dengan
rumus:
Universitas Sumatera Utara
∑ −=−
θαα
i
ifi xq1
Karena umpan dimasukkan di kondensor adalah zat cair jenuh, maka q = 1
Maka : ∑ −=−
θαα
i
ifi x11 = ∑ −=
θαα
i
ifi x0
Nilai θ dicari dengan cara trial dan eror
Tabel LC 20. nilai trial erorr θ
Asumsi
(θ) C3H8 i-C4H8 n-C4H8 n-C4H10
Total
1.211379 0.076470265 2.0148069 -3.737362 1.6465089 0.00042342
1.211378 0.0764702 2.01477261 -3.737380 1.6464808 0.0003432 1.211375 0.0764700 2.014669 -3.737433 1.646396 0.0001026
Oleh karena itu ∑ −=
θαα
i
ifi x0 , sehingga trial θ = 1,211375 dapat diterima
∑ −=+
θαα
i
idiDm
xR 1
RDm + 1 = 1,326
RDm = 0,326
RD = 1,5 RDm
RD = 0,489
3284,0)1489,0(
489,0)1(
=+
=+RR
2458,0)1326,0(
326,0)1(
=+
=+m
m
RR
Dari Fig 11.7 – 3, Geankoplis, untuk 3284,01=
+RR dan 2458,0
1=
+m
m
RR
diperoleh
NN m = 0,44; maka:
( ) ( ) 020,10,931,12.ααα LWLDavL, =×== (Geankoplis,2003)
)log()]/)(/log[(
,avL
LWHWHDLDm
XXXXN
α= (Geankoplis,2003)
Universitas Sumatera Utara
)020,1log(
)]07,0/84,0)(330,0/307,0log[=
= 10,944
N = 56,0944,10
56,0=mN
= 19,5441
Jumlah piring teoritis = 19,5441
Efisiensi piring = 80 % (Geankoplis,2003)
Maka jumlah piring yang sebenarnya =8,0
19,5441= 24,430 piring ≈ 25 piring.
Jumlah piring total = 25 + 1 = 26 piring
Penentuan lokasi umpan masuk
=
2
log206,0logHD
LW
LF
HF
s
e
XX
DW
XX
NN
(Geankoplis,2003)
=
2
330,0307,0
40,2359336,2916
093,079,0log 206,0log
s
e
NN
3684,0=s
e
NN
Ne = 0,3684 Ns
N = Ne + Ns
26 = 0,3684 Ns + Ns
Ns = 19,0002 ≈ 19
Ne = 26 – 19 = 7
Jadi, umpan masuk pada piring ke – 7 dari atas.
Design kolom direncanakan : Tray spacing (t) = 0,4 m
Hole diameter (do) = 4,5 mm (Treybal, 1984)
Space between hole center (p’) = 12 mm (Treybal, 1984)
Weir height (hw) = 5 cm
Pitch = triangular ¾ in
Data :
Suhu dan tekanan pada destilasi MD-104 adalah 363 K dan 12 atm.
Tabel LC.21 Komposisi Bahan pada Alur Vd Kolom Destilasi MD-104
Universitas Sumatera Utara
Komponen Alur Vd (kmol/jam) Fraksi mol BM
(g/mol) Fraksi mol
x BM C3H8 12,5258 0,361 44 15,884 i-C4H8 8,3695 0,307 56 17,192 n-C4H8 9,0511 0,332 56 18,592 Total 29,9464 kmol/Jam 1 51,668
Laju alir massa gas (G’) = 29,9464 Kmol/jam
= 29,9464 /3600 = 0,0083 kmol/detik
ρv = K)(303K) atm/kmolm (0,082
kg/kmol) (51,668 atm) (12RTBM P
3av = = 24,9543 kg/m3
Laju alir volumetrik gas (Q) = 15,273
3034,22 0,0083 ×× = 0,2062 m3/s
Tabel LC.22 Komposisi Bahan pada Alur Lb Kolom Destilasi MD-104
Komponen Alur Lb (kg/jam)
Fraksi massa
Lρ (kg/m3)
Fraksi massa x Lρ
C3H8 54,78974282 0,005 597 2,985
i-C4H8 767,0563992 0,07 630 44.1
n-C4H8 9.204,67679 0,84 630 529,2
n-C4H10 931,4256276 0,085 573 48,705
Total 10.957,94856 Kg/Jam 1,000 624,99
Laju alir massa cairan (L’) = 3,0438 kg/s
Laju alir volumetrik cairan (q) = 99,624
3,0438 = 0,0048 m3/s
Surface tension (σ) = 0,04 N/m (Lyman, 1982) 2
o
a
o
p'd
907,0AA
=
2
a
o
0,01200,0045907,0
AA
= = 0,1275
Universitas Sumatera Utara
2/12/1
V
L
24,954399,624
0,20620,0048
ρρ
Q'q
=
= 0,1164
α = 0,0744t + 0,01173 = 0,0744(0,4) + 0,01173 = 0,0415
β = 0,0304t + 0,05 = 0,0304(0,4) + 0,05 = 0,0621
CF = 2,0
2/1VL 0,02
σβ)ρ/(q/Q)(ρ
1αlog
+
= 2,0
0,020,040,0621
0,11641log 0,0415
+
= 0,1157
VF = 5,0
V
VLF ρ
ρρC
−
= 5,0
24,95439543,4299,6240,1157
−
= 0,5673 m/s
Asumsi 80 % kecepatan flooding (Treybal, 1984)
V = 0,8 x 0,5673 = 0,4538 m/s
An = 0,45380,2062
VQ= = 0,4543 m2
Untuk W = 0,80T dari Tabel 6.1. Treybal, hal.162, diketahui bahwa luas downspout
sebesar 14,145%.
At = =− 14145,010,4543 0,5291 m2
Column Diameter (T) = [4(0,5291)/π]0,5 = 0,8209 m
Weir length (W) = 0,8(0,8209) = 0,6567 m
Downspout area (Ad) = 0,14145(0,5291) = 0,0748 m2
Active area (Aa) = At – 2Ad = 0,5291 – 2(0,0748) = 0,3795 m2
Weir crest (h1)
Misalkan h1 = 0,025 m
h1/T = 0,025/0,8209 = 0,0304
==0,65670,8209
WT 1,25
Universitas Sumatera Utara
2
1
5,0222eff
WT
Th21
WT
WT
WW
+
−
−
=
( ) ( )[ ] ( )( ){ }25,0222
eff 25,10,03042125,125,1W
W+−−=
=
WWeff 0,8803
3/2eff
3/2
1 WW
Wq666,0h
=
( ) 3/23/2
1 0,88030,65670,0048666,0h
=
h 1 = 0,0229 Perhitungan diulangi dengan memakai nilai h1 = 0,0229 m hingga nilai h1 konstan
pada nilai 0,0229 m.
Perhitungan Pressure Drop
Dry pressure drop
Ao = 0,1275 x 0,3795 = 0,0483 m2
uo = ==0,0483
0,2062AQ
o
4,2691 m/s
Co = 1,35 Dari gambar 18.29, Mc.Cabe
=
L
v2
o
2o
d ρρ
Cu
0,51h
=
624,99 24,9543
35,1 4,26910,51h 2
2
d
hd = 20,3635 mm = 0,02036 m
Hydraulic head
0,37950,2062
AQV
aa == = 0,5433 m/s
2 0,6567 0,8209
2 W Tz +
=+
= = 0,7388
+−+=
zq225,1ρVh 238,0h 725,00061,0h 5,0
vawwL
Universitas Sumatera Utara
+−+=
0,73880,0048225,143)433)(24,95(0,05)(0,5 238,0(0,05) 725,00061,0h 5,0
L
h L = 0,01805 m
Residual pressure drop
gdρg σ 6
hoL
cR =
,8)(0,0045)(9 624,99(1) (0,04) 6h R = = 0,0087 m
Total gas pressure drop
hG = hd + hL + hR
hG = 0,02036 + 0,01805 + 0,0087
hG = 0,04711 m
Pressure loss at liquid entrance
Ada = 0,025 W = 0,025(0,6567) = 0,0164 m2 2
da2 A
qg23h
=
2
2 0,01640,0048
g23h
= = 0,0131 m
Backup in downspout
h3 = hG + h2
h3 = 0,04711 + 0,0131
h3 = 0,06021 m
Check on flooding
hw + h1 + h3 = 0,05 +0,0229 + 0,06021
hw + h1 + h3 = 0,13311 m
t/2 = 0,4/2 = 0,2 m
karena nilai hw + h1 + h3 lebih kecil dari t/2, maka spesifikasi ini dapat diterima,
artinya dengan rancangan plate seperti ini diharapkan tidak terjadi flooding.
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom = 26 x 0,4 m = 10,4 m
Tinggi tutup = ( ) 0,820941 = 0,2052 m
Tinggi total = 10,4 + 2(0,2052) = 10,814 m
Tekanan operasi = 12 atm = 1.215,9 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
P design = (1+0,05) x 1.215,9 kPa = 1.276,695 kPa = 185,22 psi
Joint efficiency (E) = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress (S) = 11200 psi (Brownell,1959)
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Umur = 10 tahun
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt =
)0,6(185,22-8)(11200)(0,,8209/2)(185,22)(0t =
= 0,0085 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0085 in + (0,0098).(10) in = 0,1065 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
Tebal tutup tangki = tebal shell = 1/4 in
LC.12 Heater 02 (E-104)
Fungsi : Menaikkan temperatur bahan yang keluar dari kondensor
sebelum dimasukkan kedalam destilasi 2
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : Saturated Steam
Flowrate, W = 1,0807 Kg/jam (Lampiran B)
= 1,0807 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 2,3825 lb/jam
Universitas Sumatera Utara
T1 = 150 0C
= (150 0C x 1,8) + 32
= 302 0F
T2 = 135 0C
= (135 0C x 1,8) + 32
= 275 0F
Fluida dingin : Senyawa campuran
Flowrate, W = 13.942,0427 kg/jam (Lampiran A)
= 13.942,0427 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 30.736,6273 lb/jam
t1 = 34 0C
= (34 0C x 1,8) + 32
= 93,2 0F
t2 = 42 0C
= (42 0C x 1,8) + 32
= 107,6 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 2.350,45887 kJ/jam = 2.227,805 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 302 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 107,6 0F ∆t2 = 194,4°F T2 = 275 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 93,2 0F ∆t1 = 181,8°F
T1 – T2 = 27 °F Selisih t2 – t1 = 14,4 °F ∆t2 – ∆t1 = 12,6°F
188,34
181,8194,42,3log
12,6
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
2753022
TTT 21c 288,5 °F
=+
=+
=2
2,936,1072
ttt 21
c 100,4 °F
Universitas Sumatera Utara
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft2365,0F34,188
FftjamBtu50
Btu/jam 2.227,805ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida panas : steam, annulus
(3) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
(4) Massa Velocity (Ga)
2./6714,28500834,0
2,3825 ftjamlbmawG
aa ===
(3) Bilangan Reynold:
Pada Tc = 288,5 °F
µ = 0,023 cP = 0,0556 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
624,395
0556,0 285,6714 077,0
=×
=eaR
(4) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 4,5 pada Rea = 624,395
(5) Pada Tc = 288,5 °F
Universitas Sumatera Utara
c = 0,45 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,0156 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
=
×
=
3
13
1
0156,00556,045,0.
kc µ 1,1709
114,0
=
=
weD
µµ
0674,111709,1
077,00156,05,4.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Fluida dingin : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
933,444.955.20104,0
lb/jam 330.736,627==pG
lbm/jam.ft2
(3) Bilangan Reynold
Pada tc = 100,4 °F
µ = 0,0129 cP = 0,0313 lbm/ft2⋅jam
µ
pp
GD ×=Re
49,663.858.10313,0
933,444.955.20,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 1000 pada Res = 49,663.858.1
(5) Pada tc = 100,4 °F
c = 0,296 Btu/lbm⋅°F
k = 0,0089 Btu/jam lbm ft.°F
Universitas Sumatera Utara
0134,10089,0
0313,0296,0. 31
31
=
×=
kc µ
214,0
31
./4283,7810134,1115,00089,01000. ftjamBtu
kc
DkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./1994,65
66,138,14283,78 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 0502,10674,165,19940674,165,1994
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
FftjamBtuUd 2./9541,0
002,00502,11
Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
2t,39762134,1889541,0
2.227,805tUd
QA f=×
=∆×
=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a =12,3976/0,435 = 28,5002 ft
Digunakan pipa dengan panjang 12 ft dengan 2 hairpins.
Koreksi Ud :
A = a.(48) = 0,435 x 48 = 20,88 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./9541,034,1883976,12
2.227,805tA
Q=
×=
∆×
0959,09541,00502,19541,00502,1
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Universitas Sumatera Utara
Pressure drop
Fluida panas : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
1281,294023,0
6714,28503455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
024,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,42
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft00000333,003455,025,62810.18,42
84 2285,6714 0,0244 Fa =×××
×××=∆
(3) sft /00126,05,623600
6714,2853600
aG V =
×=
×=
ρ
ftcg
000000073,03,322
200126,032
2V3 1F =×
×=
××=
( ) psiaFFa 00000147,0
1445,62)000000073,000000333,0(
1441 Pa =
×+=
×+∆=∆
ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Fluida dingin : inner pipe
(1) 024,00,2640035,0 42,0 =+=epR
f
s = 0,6, ρ = 62,5 x 0,6 = 37,5
(2) D
L
.2810.18,422
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft0029,0115,025,37810.18,42
48 2933,444.955.2 0,0244 Fp =×××
×××=∆
Universitas Sumatera Utara
psia00125,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psia
LC.13 Heater 03 (E-108)
Fungsi : Menaikkan temperatur bahan yang keluar dari kondensor
sebelum dimasukkan kedalam destilasi 2
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : Saturated Steam
Flowrate, W = 7,636131 Kg/jam (Lampiran B)
= 7,636131 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 16,8346 lb/jam
T1 = 150 0C
= (150 0C x 1,8) + 32
= 302 0F
T2 = 135 0C
= (135 0C x 1,8) + 32
= 275 0F
Fluida dingin : Senyawa campuran
Flowrate, W = 10.456,5684 kg/jam (Lampiran A)
= 10.456,5684 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 23.052,5506 lb/jam
t1 = 37 0C
= (37 0C x 1,8) + 32
= 98,6 0F
t2 = 60 0C
= (60 0C x 1,8) + 32
= 140 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 16.607,05841 kJ/jam = 15.740,45 Btu/ja
Universitas Sumatera Utara
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 302 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 140 0F ∆t2 = 162°F T2 = 275 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 98,6 0F ∆t1 = 176,4°F
T1 – T2 = 27 °F Selisih t2 – t1 = 41,4 °F ∆t2 – ∆t1 = -14,4°F
169,4117
176,41622,3log
14,4-
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
2753022
TTT 21c 288,5 °F
=+
=+
=2
1406,982
ttt 21
c 119,3°F
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft8582,1F4117,169
FftjamBtu50
Btu/jam 15.740,45ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida panas : steam, annulus
(5) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
Universitas Sumatera Utara
(6) Massa Velocity (Ga)
2./5371,018.200834,0
16,8346 ftjamlbmawG
aa ===
(3) Bilangan Reynold:
Pada Tc = 288,5 °F
µ = 0,023 cP = 0,0556 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
4560,795.2
0556,0 2.018,5371 077,0
=×
=eaR
(4) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 11 pada Rea = 8790,590.5
(5) Pada Tc = 288,5 °F
c = 0,45 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,0156 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
=
×
=
3
13
1
0156,00556,045,0.
kc µ 1,1709
114,0
=
=
weD
µµ
6094,211709,1
077,00156,011.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Fluida dingin : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
404,591.216.20104,0
lb/jam 623.052,550==pG lbm/jam.ft2
Universitas Sumatera Utara
(3) Bilangan Reynold
Pada tc = 119,3 °F
µ = 0,0085 cP = 0,02057 lbm/ft2⋅jam
µ
pp
GD ×=Re
24,222.392.1202057,0
404,591.216.20,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 1000 pada Res = 24,222.392.12
(5) Pada tc = 119,3 °F
c = 0,378 Btu/lbm⋅°F
k = 0,0095 Btu/jam lbm ft.°F
9354,00095,0
02057,0378,0. 31
31
=
×=
kc µ
214,0
31
./2721,7719354,0115,00095,01000. ftjamBtu
kc
DkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./2382,64
66,138,12721,77 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 5075,26094,264,23826094,264,2382
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
FftjamBtuUd 2./4950,2
002,05075,21
Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
2t2394,734117,1694950,2 15.740,45
tUdQA f=
×=
∆×=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Universitas Sumatera Utara
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a =37,2394 /0,435 = 85,6078 ft
Digunakan pipa dengan panjang 10 ft dengan 5 hairpins.
Koreksi Ud :
A = a.(100) = 0,435 x 100 = 43,5 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./1359,24117,1695,4345,740.15
tAQ
=×
=∆×
00199,04950,25075,24950,25075,2
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Pressure drop
Fluida panas : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
1937,032.3023,0
5371,018.203455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
0126,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,42
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft000182,003455,025,62810.18,42
100 2.018,53712 0,01264 Fa =×××
×××=∆
(3) sft /0089,05,623600
5371,018.23600
aG V =
×=
×=
ρ
ftcg
00000367,03,322
20089,032
2V3 1F =×
×=
××=
( ) psiaFFa 0000805,0144
5,62)00000367,0000182,0(144
1 Pa =×+
=×+∆
=∆ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin : inner pipe
(1) 003777,00,2640035,0 42,0 =+=epR
f
s = 0,6045, ρ = 62,5 x 0,6045 = 37,7812
(2) D
L
.2810.18,42
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft00169,0115,027812,37810.18,42
100 2242.392.222,1 0,0037774 Fp =×××
×××=∆
psia000443,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psi
LC.14 Cooler (E-105)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler pada
destilasi I sebelumdimasukkan kedalam destilasi 3
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 10.456,5321 Kg/jam (Lampiran B)
= 10.456,5321 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 23.052,4706 lb/jam T1 = 132,5 0C
= (132,5 0C x 1,8) + 32
= 270,5 0F
T2 = 83,5 0C
= (83,5 0C x 1,8) + 32
= 182,3 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 1.346,041545 kg/jam (Lampiran A)
= 1.346,041545 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 2.967,4831 lb/jam
Universitas Sumatera Utara
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 56.399,14072 kJ/jam = 53.399,2 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 270,50F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 193,5°F T2 =182,30F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 123,3°F
T1 – T2 = 88,2 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = 70,2°F
9653,155
123,3193,52,3log
70,2
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
3,1825,2702
TTT 21
c 226,4 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft8476,6F9633,155
FftjamBtu50
Btu/jam 53.399,2ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida dingin : air pendingin, annulus
(7) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
(8) Massa Velocity (Ga)
2./332,813.35500834,0
2.967,4831 ftjamlbmawG
aa ===
(3) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1,13 cP = 2,7346 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
8790,018.10
7346,2 2355.813,33 077,0
=×
=eaR
(4) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 40 pada Rea 8790,018.10
(5) Pada tc = 68 °F
c = 0,98 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,345 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
345,07346,298,0.
kc µ 1,9804
114,0
=
=
weD
µµ
9288,35419804,1
077,0345,040.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Universitas Sumatera Utara
Fluida panas : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
712,583.216.20104,0
lb/jam 623.052,470 ==pG
lbm/jam.ft2
(3) Bilangan Reynold
Pada Tc = 226,4 °F
µ = 0,171 cP = 0,4138 lbm/ft2⋅jam
µ
pp
GD ×=Re
2897,015.6164138,0
712,583.216.20,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 500 pada Res = 1.232.030,582
(5) Pada Tc = 226,4 °F
c = 0,768 Btu/lbm⋅°F
k = 0,0633 Btu/jam lbm ft.°F
7123,10633,0
4138,0768,0. 31
31
=
×=
kc µ
214,0
31
./2547,47117123,1115,00633,0500. ftjamBtu
kc
DkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./7659,391
66,138,12547,471 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 2193,8619288,3547659,3919288,3547659,391
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
Universitas Sumatera Utara
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
FftjamBtuUd 2./9863,136
002,02193,1861
Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
2t7803,19653,1553076,192
53.399,2tUd
QA f=×
=∆×
=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a =1,7803 /0,435 = 4,0926 ft
Digunakan pipa dengan panjang 12 ft dengan 1 hairpins.
Koreksi Ud :
A = a.(24) = 0,435 x 24 = 10,44 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./794,239653,15544,102,399.53
tAQ
=×
=∆×
001929,09863,1362193,1869863,1362193,186
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Pressure drop
Fluida dingin : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
4840,495.47346,2
332,813.35503455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
0112,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,42
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft00120,003455,025,62810.18,42
42 255.813,3323 0,01124 Fa =×××
×××=∆
Universitas Sumatera Utara
(3) sft /5813,15,623600
332,813.3553600
aG V =
×=
×=
ρ
ftcg
075,03,322
5813,132
2V3 1F =×
×=
××=
( ) psiaFFa 0330,0144
5,62)075,000120,0(144
1 Pa =×+
=×+∆
=∆ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Fluida panas : inner pipe
(1) 00447,00,2640035,0 42,0 =+=epR
f
s = 0,675, ρ = 62,5 x 0,675 = 42,1875
(2) D
L
.2810.18,42
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft00123,0115,021875,42810.18,42
42 212.216.583,72 0,004474 Fp =×××
×××=∆
psia000360,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psia
LC.15 Cooler (E-111)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler pada
destilasi III sebelum dimasukkan kedalam tangki Produk Hexene.
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 3.136,9596 Kg/jam (Lampiran B)
= 3.136,9596 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 6.915,7411 lb/jam
T1 = 63,5 0C
Universitas Sumatera Utara
= (63,5 0C x 1,8) + 32
= 146,3 0F
T2 = 50 0C
= (50 0C x 1,8) + 32
= 122 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 162,158473 kg/jam (Lampiran A)
= 162,158473 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 357,4945 lb/jam
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 6.794,44005 kJ/jam = 6.439,887 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 146,30F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 69,3°F T2 =1220F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 63°F
T1 – T2 = 24,3 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = 6,3°F
1743,66
6369,32,3log
6,3
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
1223,1462
TTT 21
c 134,15 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Universitas Sumatera Utara
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft9463,1F1743,66
FftjamBtu50
Btu/jam 6.439,887ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida dingin : air pendingin, annulus
(9) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
(10) Massa Velocity (Ga)
2./0479,865.4200834,0
357,4945 ftjamlbmawG
aa ===
(3) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1,13 cP = 2,7346 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
9804,206.1
7346,2 942.865,047 077,0
=×
=eaR
(4) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 7 pada Rea= 9804,206.1
(5) Pada tc = 68 °F
c = 0,98 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,345 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
Universitas Sumatera Utara
=
×=
3
13
1
345,07346,298,0.
kc µ 1,9804
114,0
=
=
weD
µµ
1125,6219804,1
077,0345,07.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Fluida panas : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
1058,975.6640104,0
lb/jam 6.915,7411 ==pG lbm/jam.ft2
(3) Bilangan Reynold
Pada Tc = 134,15 °F
µ = 0,14 cP = 0,3388 lbm/ft2⋅jam
µ
pp
GD ×=Re
6906,714.2253388,0
1058,975.6640,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 310 pada Res = 6906,714.225
(5) Pada Tc = 134,15 °F
c = 0,563 Btu/lbm⋅°F
k = 0,00835 Btu/jam lbm ft.°F
8374,200835,0
3388,0563,0. 31
31
=
×=
kc µ
Universitas Sumatera Utara
214,0
31
./8661,6318374,2115,0
00835,0310. ftjamBtuk
cDkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./0935,53
66,138,18661,63 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 6249,821125,620935,531125,620935,53
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
FftjamBtuUd 2./1002,27
002,028,6249
1Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
2t3,59101743,661002,27 6.439,887
tUdQA f=
×=
∆×=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a =3,5910 /0,435 = 8,2551 ft
Digunakan pipa dengan panjang 12 ft dengan 1 hairpins.
Koreksi Ud :
A = a.(24) = 0,435 x 24 = 10,44 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./3215,91743,6644,10
887,439.6tA
Q=
×=
∆×
072,032154,96249,2832154,96249,28
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Pressure drop
Fluida dingin : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
5736,5417346,2
0479,865.4203455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
Universitas Sumatera Utara
0222,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,42
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft0347,003455,025,62810.18,42
42 22.865,04794 0,02224 Fa =×××
×××=∆
(3) sft /1905,05,623600
0479,865.423600
aG V =
×=
×=
ρ
ftcg
00912,03,322
1905,032
2V3 1F =×
×=
××=
( ) psiaFFa 0190,0144
5,62)00912,00347,0(144
1 Pa =×+
=×+∆
=∆ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Fluida panas : inner pipe
(1) 00498,00,2640035,0 42,0 =+=epR
f
s = 0,66, ρ = 62,5 x 0,66 = 41,25
(2) D
L
.2810.18,42
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft1488,0115,0225,41810.18,42
42 206225.714,69 0,004984 Fp =×××
×××=∆
psia0426,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psia
Universitas Sumatera Utara
LC.16 Cooler (E-116)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari kondensor destilasi
III sebelum dimasukkan kedalam destilasi V.
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 7.319,5725 Kg/jam (Lampiran B)
= 7.319,5725 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 16.136,7295 lb/jam
T1 = 105,5 0C
= (63,5 0C x 1,8) + 32
= 221,9 0F
T2 = 50 0C
= (50 0C x 1,8) + 32
= 122 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 3.136,9596 kg/jam (Lampiran A)
= 3.136,9596 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 6.915,7411 lb/jam
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 134.025,9997 kJ/jam = 127.032,1 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 221,90F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 144,9°F T2 =1220F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 63°F
T1 – T2 = 99,9 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 =81,9°F
Universitas Sumatera Utara
4406,98
63144,92,3log
81,9
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
1229,2212
TTT 21
c 171,95 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft8088,25F4406,98
FftjamBtu50
Btu/jam 127.032,1ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida dingin : air pendingin, annulus
(11) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
(12) Massa Velocity (Ga)
2./8193,221.83300834,0
6.915,7411 ftjamlbmawG
aa ===
Universitas Sumatera Utara
(13) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1,13 cP = 2,7346 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
5958,461.23
7346,2 93833.221,81 077,0
=×
=eaR
(14) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 85 pada
Rea= 5958,461.23
(15) Pada tc = 68 °F
c = 0,98 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,345 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
345,07346,298,0.
kc µ 1,9804
114,0
=
=
weD
µµ
2237,75419804,1
077,0345,085.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Fluida panas : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
609,608.551.10104,0
lb/jam 516.136,729 ==pG lbm/jam.ft2
(3) Bilangan Reynold
Pada Tc = 171,95 °F
Universitas Sumatera Utara
µ = 0,21 cP = 0,5082 lbm/ft2⋅jam
µ
pp
GD ×=Re
7474,000.3515082,0
609,608.551.10,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 410 pada Res = 7474,000.351
(5) Pada Tc = 171,95 °F
c = 0,612 Btu/lbm⋅°F
k = 0,0107 Btu/jam lbm ft.°F
0746,30107,0
5082,0612,0. 31
31
=
×=
kc µ
214,0
31
./289,11710746,3115,00107,0410. ftjamBtu
kc
DkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./5053,97
66,138,1289,117 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 3429,682237,7545053,972237,7545053,97
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
FftjamBtuUd 2./0740,74
002,086,3429
1Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
2t4210,714406,980740,74
127.032,1tUd
QA f=×
=∆×
=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a =17,4210 /0,435 = 40,0482 ft
Digunakan pipa dengan panjang 20 ft dengan 1 hairpins.
Universitas Sumatera Utara
Koreksi Ud :
A = a.(40) = 0,435 x 40 = 17,4 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./1250,374406,988,34
1,032.127tA
Q=
×=
∆×
0153,01250,373429,861250,373429,86
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Pressure drop
Fluida dingin : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
2485,527.107346,2
8193,221.83303455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
00889,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,42
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft00175,003455,025,62810.18,42
08 2333.221,8198 0,008894 Fa =×××
×××=∆
(3) sft /7032,35,623600
8193,221.8333600
aG V =
×=
×=
ρ
ftcg
1719,03,322
7032,332
2V3 1F =×
×=
××=
( ) psiaFFa 0753,0144
5,62)1719,000175,0(144
1 Pa =×+
=×+∆
=∆ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Fluida panas : inner pipe
(1) 00473,00,2640035,0 42,0 =+=epR
f
s = 0,68, ρ = 62,5 x 0,68 = 42,5
Universitas Sumatera Utara
(2) D
L
.2810.18,42
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft00209,0115,025,42810.18,42
80 2609,608.551.1 00473,04 Fp =×××
×××=∆
psia000616,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psia
LC.17 Cooler (E-118)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler destilasi
V sebelum dimasukkan kedalam tangki produk oktene.
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 1.683,4603 Kg/jam (Lampiran B)
= 1.683,4603 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 3.711,3565 lb/jam
T1 = 74,5 0C
= (74,5 0C x 1,8) + 32
= 166,1 0F
T2 = 50 0C
= (50 0C x 1,8) + 32
= 122 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 164,7000 kg/jam (Lampiran A)
= 164,7000 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 363,0976 lb/jam
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
Universitas Sumatera Utara
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 6.901,29595 kJ/jam = 6.541,166 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 166,1,90F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 144,9°F T2 =1220F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 63°F
T1 – T2 = 44,1 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 =26,1°F
3822,75
6389,12,3log
26,1
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
1221,1662
TTT 21
c 144,05 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft7354,1F3822,75
FftjamBtu50
Btu/jam 6.541,166ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida dingin : air pendingin, annulus
(13) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
Universitas Sumatera Utara
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
(14) Massa Velocity (Ga)
2./8824,536.4300834,0
363,0976 ftjamlbmawG
aa ===
(3) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1,13 cP = 2,7346 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
8977,225.1
7346,2 3.536,88244 077,0
=×
=eaR
(4) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 5,9 pada Rea= 8977,225.1
(5) Pada tc = 68 °F
c = 0,98 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,345 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
345,07346,298,0.
kc µ 1,9804
114,0
=
=
weD
µµ
3520,5219804,1
077,0345,09,5.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Fluida panas : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
Universitas Sumatera Utara
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
2019,861.3560104,0
lb/jam 3.711,3565 ==pG
lbm/jam.ft2
(3) Bilangan Reynold
Pada Tc = 144,05 °F
µ = 0,142 cP = 0,3436 lbm/ft2⋅jam
µ
pp
GD ×=Re
4116,438.1193436,0
2019,861.3560,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 290 pada Res = 4116,438.119
(5) Pada Tc = 144,05 °F
c = 0,64 Btu/lbm⋅°F
k = 0,0812 Btu/jam lbm ft.°F
3938,10812,0
3436,064,0. 31
31
=
×=
kc µ
214,0
31
./6083,3713938,1115,00107,0290. ftjamBtu
kc
DkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./2647,31
66,138,16083,37 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 5746,193520,522647,313520,522647,31
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
FftjamBtuUd 2./8679,18
002,05746,191
Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
Universitas Sumatera Utara
2t5989,43822,758679,18 6.541,166
tUdQA f=
×=
∆×=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a =4,5989 /0,435 = 10,5721 ft
Digunakan pipa dengan panjang 20 ft dengan 1 hairpins.
Koreksi Ud :
A = a.(40) = 0,435 x 40 = 17,4 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./9869,43822,754,17
6.541,166tA
Q=
×=
∆×
1494,09869,45746,199869,45746,19
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Pressure drop
Fluida dingin : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
0619,5507346,2
8824,536.4303455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
0221,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,42
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft0594,003455,025,62810.18,42
40 23.536,88244 0,02214 Fa =×××
×××=∆
(3) sft /1934,05,623600
8824,536.433600
aG V =
×=
×=
ρ
ftcg
0017,03,322
03740,032
2V3 1F =×
×=
××=
Universitas Sumatera Utara
( ) psiaFFa 0265,0144
5,62)0017,00594,0(144
1 Pa =×+
=×+∆
=∆ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Fluida panas : inner pipe
(1) 00544,00,2640035,0 42,0 =+=epR
f
s = 0,7, ρ = 62,5 x 0,7 = 43,75
(2) D
L
.2810.18,42
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft6023,0115,0275,43810.18,42
40 2956.861,2013 00544,04 Fp =×××
×××=∆
psia1829,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psia
LC.18 Cooler (E-110)
Fungsi : Menurunkan temperatur bahan yang keluar dari reboiler destilasi
II sebelum dimasukkan kedalam tangki produk butana.
Jenis : Double Pipe Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 3.485,4743 Kg/jam (Lampiran B)
= 3.485,4743 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 7.684,0766 lb/jam
T1 = 50 0C
= (74,5 0C x 1,8) + 32
= 122 0F
T2 = 30 0C
= (50 0C x 1,8) + 32
Universitas Sumatera Utara
= 86 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 306,028312 kg/jam (Lampiran A)
= 306,028312 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 674,6700 lb/jam
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 12.822,58631 kJ/jam = 12.153,47 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 122 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 45 °F T2 =86 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 63°F
T1 – T2 = 36 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 =18 °F
2767,35
63452,3log
18
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
861222
TTT 21
c 104 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
(3) Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
Universitas Sumatera Utara
2
oo2
D
ft8903,6F2767,35
FftjamBtu50
Btu/jam 12.153,47ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Fluida dingin : air pendingin, annulus
(15) Flow Area (aa)
Dari tabel 11 hal. 844 (Kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,66 in = 0,138 ft ; pipa bagian luar (OD)
D2 = 2,067 in = 0,172 ft ; pipa bagian dalam (ID)
4
).( 21
22 DD
aa−
=π
00834,04
)138,0172,0.( 22
=−
=π
aa
Diameter Ekivalen (De)
077,0)(
1
21
22 =−
=D
DDDe
(16) Massa Velocity (Ga)
2./6834,895.8000834,0
674,6700 ftjamlbmawG
aa ===
(3) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1,13 cP = 2,7346 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
µ
aeea
GDR ×=
8350,277.2
7346,2 0.895,68348 077,0
=×
=eaR
(4) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 7 pada Rea= 8350,277.2
(5) Pada tc = 68 °F
c = 0,98 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,345 Btu/jam lbm ft.°F (tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
345,07346,298,0.
kc µ 1,9804
Universitas Sumatera Utara
114,0
=
=
weD
µµ
1125,6219804,1
077,0345,07.
14,03
1
=×××=
×
××=
we kc
DkjHho
µµµ
Fluida panas : pipa dalam
(1) Flow area (aa)
Dari table 11 hal. 844 (kern, 1965) diperoleh :
D1 = 1,38 in = 0,115 ft
0104,04
14,3115,04
22
=×
=×
=πDaa
(2) Kecepatan massa
a
p awG =
5192,853.7380104,0
lb/jam 7.684,0766 ==pG lbm/jam.ft2
(3) Bilangan Reynold
Pada Tc = 104 °F
µ = 0,134 cP = 0,3242 lbm/ft2⋅jam
µ
pp
GD ×=Re
6098,085.2623242,0
5192,853.7380,115Re =×
=p
(4) Taksir JH dari Gambar 24, Kern, diperoleh JH = 320 pada Res = 6098,085.262
(5) Pada Tc = 104 °F
c = 0,53 Btu/lbm⋅°F
k = 0,0118 Btu/jam lbm ft.°F
4419,20118,0
3242,053,0. 31
31
=
×=
kc µ
Universitas Sumatera Utara
214,0
31
./7049,7214419,2115,00107,0320. ftjamBtu
kc
DkjHhi
we
=×××=
×
××=
µµµ
Koreksi ftjamBtuODIDhihio ./4414,60
66,138,17049,72 =×=
×=
(6) Clean Overall Coefficient, UC
F.ft.Btu/jam 6327,301125,624414,601125,624414,60
hhhh
U 2
oio
oioC °=
+×
=+×
=
(7) Design overall coeficient, Ud
RdUc
+=1
Ud1
FftjamBtuUd 2./9017,28
002,06327,301
Ud1
=
+=
(8) Luas yang diperlukan, A :
2t9203,112767,359017,28 12.153,47
tUdQA f=
×=
∆×=
Dari tabel 11 (Kern,1965) diperoleh :
Luas eksternal (a) = 0,435 ft2/ft
Panjang hairpins yang diperlukan = A/a = 11,9203 /0,435 = 27,4029 ft
Digunakan pipa dengan panjang 12 ft dengan 2 hairpins.
Koreksi Ud :
A = a.(48) = 0,435 x 48 = 20,88 ft2
Ud baru = FfBtu 02 .tjam./4999,162767,3588,20
12.153,47tA
Q=
×=
∆×
0279,04999,166327,304999,166327,30
=×−
=×−
=UdUcUdUcRd
Pressure drop
Fluida dingin : Anullus
(1) De = D2 – D1 = 0,172 – 0,138 = 0,03455 ft
0675,022.17346,2
6834,895.8003455,0GaDe'' =×
=×
=µeaR
s = 1, ρ = 62,5 x 1 = 62,5
Universitas Sumatera Utara
0178,00,2640035,0 42,0 =+=eaR
f
(2)
eD
L
'.2810.18,42
. 2aG 4.f.
Faρ××
=∆
ft01982,003455,025,62810.18,42
48 20.895,69348 0,01784 Fa =×××
×××=∆
(3) sft /3595,05,623600
6934,895.803600
aG V =
×=
×=
ρ
ftcg
006,03,322
1292,032
2V3 1F =×
×=
××=
( ) psiaFFa 0112,0144
5,62)006,001982,0(144
1 Pa =×+
=×+∆
=∆ρ
∆Pa yang diperbolehkan = 2 psia
Fluida panas : inner pipe
(1) 00489,00,2640035,0 42,0 =+=epR
f
s = 0,6, ρ = 62,5 x 0,6 = 37,5
(2) D
L
.2810.18,42
. 2pG 4.f.
Fpρ××
=∆
ft790,3115,025,37810.18,42
84 2238.853,5197 00489,04 Fp =×××
×××=∆
psia9869,0144
FppΔP =
×=
ρ
∆Pp yang diperbolehkan = 2 psia
Universitas Sumatera Utara
LC.19 Akumulator I (V-101)
Fungsi : Mengumpulkan destilat yang keluar dari kondensor MD-101.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 374,9025 kPa
Temperatur = 34 oC = 307 K
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20%
Tabel LC.23 Data pada akumulator (V-101)
Komponen F (kg/jam)
Fraksi Berat
ρ (kg/m3)
ρcampuran (kg/m3)
C3H8 418,2613 0,03 585 17,55
n-C4H8 975,9429 0,07 630 44,1
i-C4H8 8.295,5155 0,59 635 374,65
n-C4H10 3.555,2209 0,26 579 150,54
C6H12 697,1021 0,05 675 33,75 Total 13.942,0427 1 620,59
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Volume larutan, Vl = 3kg/m 620,59 jam1 x kg/jam 713.942,042 = 22,4657 m3
Volume tangki, Vt = (1,2) x 22,4657 m3 = 26,9588 m3
Fraksi volum = t
l
VV =
9588,264657,22 = 0,8333
Dari gambar 18.15 pada buku Walas dkk, Chemical Process Equipment
diperoleh untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777
Asumsi L/D = 1,777
Digunakan dua buah tutup ellipsoidal maka volume tutup adalah:
Universitas Sumatera Utara
Vh = Vo(V/Vo) = 2 [0,1309D3(2)(H/D)2(1,5-H/D)] (Walas dkk, 2005)
= 2 [0,1309D3(2)(0,777)2(1,5-0,777)]
= 0,2285D3
Kapasitas shell:
θ = 2 arccos (1-2H/D) = 2 arccos (1-2(0,777) = 2 arccos (1-1,554)
= 4,3159 rad
Vs = Vo(V/Vo) = ( )θsin -θ 2π1 LD
4π 2
(Walas dkk, 2005)
= ( )4,3159sin -4,3159 2π1 LD
4π 2
= 0,6548 D2L
Volume tangki = Vh + Vs = 0,2285D3 + 0,6548 D2L
Dimana L/D = 1,777, maka volume tangki adalah:
Vt = 0,2285D3 + 1,1636D3 = 1,3921D3
26,9588 m3 = 1,3921D3
D = 33921,1
26.9588 = 2,6854 m = 105,7241 in.
L = ( )( )2
3
6854,26548,06854,22285,0 26,9588 − = 4,7721 m.
Tinggi cairan = H/D = 0,777 (2,6854) = 2,0865 m.
Perhitungan tinggi tutup:
Hd = 4D =
46854,2 = 0,6713 m (Walas dkk, 2005)
Perhitungan tinggi shell:
Hs = L – 2Hd = 4,7721 – 2(0,6713) = 3,4295 m.
d. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
diperoleh data :
- Allowable stress (S) = 13750 psia
Universitas Sumatera Utara
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 620,59 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,0865 m = 0,1228 atm
Po = 3,7 atm
P = 3,7 atm + 0,1228 atm = 3,8228 atm
Pdesign = 1,2 × 3,8228 = 4,5873atm = 67,4147 psi
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt = (Walas dkk, 2005)
Dimana :
P = tekanan desain (psig)
R = jari-jari dalam tangki (in)
S = allowable stress (psia)
E = joint efficiency
in 3251,0psi) 70,6(67,414)(0,8)(13750psia
in) 2(105,7241/ psi) (67,41470,6PSE
PRt
=
−
=
−=
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Maka tebal shell yang dibutuhkan dengan perkiraan umur alat adalah 10 tahun
= 0,3251 + (10 x 0,0098)
= 0,4231 in
Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in (Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 3/4 in
Universitas Sumatera Utara
LC.20 Akumulator II (V-102)
Fungsi : Mengumpulkan destilat yang keluar dari kondensor
MD-102.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 455,9625 kPa
Temperatur = 37 oC = 310 K
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20%
Tabel LC.24 Data pada akumulator (V-102)
Komponen F (kg/jam)
Fraksi Berat
ρ (kg/m3)
ρcampuran (kg/m3)
C3H8 418,2613 0,04 585 23,4
n-C4H8 975,9429 0,093 630 58,59
i-C4H8 8.260,6890 0,79 635 501,65
n-C4H10 801,6752 0,077 579 44,583 Total 10.456,5684 1 628,223
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Volume larutan, Vl = 3kg/m 628,223 jam1 x kg/jam 410.456,568 = 16,6446 m3
Volume tangki, Vt = (1,2) x 16,6446 m3 = 19,9735 m3
Fraksi volum = t
l
VV =
9735,196446,16 = 0,8333
Dari gambar 18.15 pada buku Walas dkk, Chemical Process Equipment
diperoleh untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777
Asumsi L/D = 1,777
Universitas Sumatera Utara
Digunakan dua buah tutup ellipsoidal maka volume tutup adalah:
Vh = Vo(V/Vo) = 2 [0,1309D3(2)(H/D)2(1,5-H/D)] (Walas dkk, 2005)
= 2 [0,1309D3(2)(0,777)2(1,5-0,777)]
= 0,2285D3
Kapasitas shell:
θ = 2 arccos (1-2H/D) = 2 arccos (1-2(0,777) = 2 arccos (1-1,554)
= 4,3159 rad
Vs = Vo(V/Vo) = ( )θsin -θ 2π1 LD
4π 2
(Walas dkk, 2005)
= ( )4,3159sin -4,3159 2π1 LD
4π 2
= 0,6548 D2L
Volume tangki = Vh + Vs = 0,2285D3 + 0,6548 D2L
Dimana L/D = 1,777, maka volume tangki adalah:
Vt = 0,2285D3 + 1,1636D3 = 1,3921D3
19,9735 m3 = 1,3921D3
D = 33921,1
19,9735 = 2,4299 m = 95,6650 in.
L = ( )( )2
3
4299,26548,04299,22285,0 19,9735 − = 4,3182 m.
Tinggi cairan = H/D = 0,777 (2,4299) = 1,8880 m.
Perhitungan tinggi tutup:
Hd = 4D =
44299,2 = 0,6074 m (Walas dkk, 2005)
Perhitungan tinggi shell:
Hs = L – 2Hd = 4,3128 – 2(0,6074) = 3,098 m.
d. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
diperoleh data :
- Allowable stress (S) = 13750 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
Universitas Sumatera Utara
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 627,644 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,8880 m = 0,1123 atm
Po = 4,5 atm
P = 4,5 atm + 0,1123 atm = 4,6123 atm
Pdesign = 1,2 × 4,6123 = 5,5347 atm = 81,3376 psi
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt = (Walas dkk, 2005)
Dimana :
P = tekanan desain (psig)
R = jari-jari dalam tangki (in)
S = allowable stress (psia)
E = joint efficiency
in 3552,0psi) 60,6(81,337)(0,8)(13750psia
in) (95,6650/2 psi) (81,33760,6PSE
PRt
=
−
=
−=
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Maka tebal shell yang dibutuhkan dengan perkiraan umur alat adalah 10 tahun
= 0,3552 + (10 x 0,0098)
= 0,4532 in
Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in (Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 3/4 in LC.21 Akumulator IV (V-104)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : Mengumpulkan destilat yang keluar dari kondensor
MD-104.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 1.215,9 kPa
Temperatur = 90 oC = 363 K
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20%
Tabel LC.25 Data pada akumulator (V-104)
Komponen F (kg/jam)
Fraksi Berat
ρ (kg/m3)
ρcampuran (kg/m3)
C3H8 371,123908 0,361 585 211,185
n-C4H8 315,755328 0,307 630 193,41
i-C4H8 338,438135 0,332 635 210,82 Total 1.025,3173 1 615,415
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Volume larutan, Vl = 3kg/m 615,415 jam1 x kg/jam 1.025,3173 = 1,6660 m3
Volume tangki, Vt = (1,2) x 1,6660 m3 = 1,9992 m3
Fraksi volum = t
l
VV =
9992,16660,1 = 0,8333
Dari gambar 18.15 pada buku Walas dkk, Chemical Process Equipment
diperoleh untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777
Asumsi L/D = 1,777
Digunakan dua buah tutup ellipsoidal maka volume tutup adalah:
Universitas Sumatera Utara
Vh = Vo(V/Vo) = 2 [0,1309D3(2)(H/D)2(1,5-H/D)] (Walas dkk, 2005)
= 2 [0,1309D3(2)(0,777)2(1,5-0,777)]
= 0,2285D3
Kapasitas shell:
θ = 2 arccos (1-2H/D) = 2 arccos (1-2(0,777) = 2 arccos (1-1,554)
= 4,3159 rad
Vs = Vo(V/Vo) = ( )θsin -θ 2π1 LD
4π 2
(Walas dkk, 2005)
= ( )4,3159sin -4,3159 2π1 LD
4π 2
= 0,6548 D2L
Volume tangki = Vh + Vs = 0,2285D3 + 0,6548 D2L
Dimana L/D = 1,777, maka volume tangki adalah:
Vt = 0,2285D3 + 1,1636D3 = 1,3921D3
1,9992 m3 = 1,3921D3
D = 33921,1
1,9992 = 1,1282 m = 44,4171 in.
L = ( )( )2
3
1282,16548,01282,12285,0 1,9992 − = 2,0051 m.
Tinggi cairan = H/D = 0,777 (1,1282) = 0,8766 m.
Perhitungan tinggi tutup:
Hd = 4D =
41282,1 = 0,2820 m (Walas dkk, 2005)
Perhitungan tinggi shell:
Hs = L – 2Hd = 2,0051– 2(0,2820) = 1,4411 m.
d. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
diperoleh data :
- Allowable stress (S) = 13750 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
Universitas Sumatera Utara
= 0,0098/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 614,145 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,8766 m = 0,0510 atm
Po = 12 atm
P = 12 atm + 0,0510 atm = 12,051 atm
Pdesign = 1,2 × 12,051 = 14,4612 atm = 212,5211 psi
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt = (Walas dkk, 2005)
Dimana :
P = tekanan desain (psig)
R = jari-jari dalam tangki (in)
S = allowable stress (psia)
E = joint efficiency
in 4341,0psi) 110,6(212,52)(0,8)(13750psia
in) /2(44,4171 psi) (212,52110,6PSE
PRt
=
−
=
−=
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Maka tebal shell yang dibutuhkan dengan perkiraan umur alat adalah 10 tahun
= 0,4341 + (10 x 0,0098)
= 0,5321 in
Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in (Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 3/4 in LC.22 Akumulator III (V-103)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : Mengumpulkan destilat yang keluar dari kondensor
MD-103.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 101,325 kPa
Temperatur = 105,5 oC = 378,5 K
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20%
Tabel LC.26 Data pada akumulator (V-103)
Komponen F (kg/jam)
Fraksi Berat
ρ (kg/m3)
ρcampuran (kg/m3)
n-C4H10 104,5653 0,033 579 19,107
C6H12 2.645,5235 0,8433 675 569,2275
C7H14 386,8708 0,123 698 85,854 Total 3.136,9596 1 674,1885
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Volume larutan, Vl = 3kg/m 674,1885 jam1 x kg/jam 3.136,9596 = 4,6529 m3
Volume tangki, Vt = (1,2) x 4,6529 m3 = 5,5834 m3
Fraksi volum = t
l
VV =
5834,56529,4 = 0,8333
Dari gambar 18.15 pada buku Walas dkk, Chemical Process Equipment
diperoleh untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777
Asumsi L/D = 1,777
Digunakan dua buah tutup ellipsoidal maka volume tutup adalah:
Universitas Sumatera Utara
Vh = Vo(V/Vo) = 2 [0,1309D3(2)(H/D)2(1,5-H/D)] (Walas dkk, 2005)
= 2 [0,1309D3(2)(0,777)2(1,5-0,777)]
= 0,2285D3
Kapasitas shell:
θ = 2 arccos (1-2H/D) = 2 arccos (1-2(0,777) = 2 arccos (1-1,554)
= 4,3159 rad
Vs = Vo(V/Vo) = ( )θsin -θ 2π1 LD
4π 2
(Walas dkk, 2005)
= ( )4,3159sin -4,3159 2π1 LD
4π 2
= 0,6548 D2L
Volume tangki = Vh + Vs = 0,2285D3 + 0,6548 D2L
Dimana L/D = 1,777, maka volume tangki adalah:
Vt = 0,2285D3 + 1,1636D3 = 1,3921D3
5,5834 m3 = 1,3921D3
D = 33921,1
5,5834 = 1,5888 m = 62,5509 in.
L = ( )( )2
3
5888,16548,05888,12285,0 5,5834 − = 2,8235 m.
Tinggi cairan = H/D = 0,777 (1,5888) = 1,2344 m.
Perhitungan tinggi tutup:
Hd = 4D =
45888,1 = 0,3972 m (Walas dkk, 2005)
Perhitungan tinggi shell:
Hs = L – 2Hd = 2,8235 – 2(0,3972) = 2,0291 m.
d. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
diperoleh data :
- Allowable stress (S) = 13750 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
Universitas Sumatera Utara
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 674,1885 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,2344 m = 0,0789 atm
Po = 1 atm
P = 1 atm + 0,0789 atm = 1,0789 atm
Pdesign = 1,2 × 1,0789 = 1,2946 atm = 19,0253 psi
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt = (Walas dkk, 2005)
Dimana :
P = tekanan desain (psig)
R = jari-jari dalam tangki (in)
S = allowable stress (psia)
E = joint efficiency
in 0541,0psi) 30,6(19,025)(0,8)(13750psia
in) (62,5509/2 psi) (19,02530,6PSE
PRt
=
−
=
−=
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Maka tebal shell yang dibutuhkan dengan perkiraan umur alat adalah 10 tahun
= 0,0541 + (10 x 0,0098)
= 0,1521 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 1/4 in
Universitas Sumatera Utara
LC.23 Akumulator V (V-105)
Fungsi : Mengumpulkan destilat yang keluar dari kondensor MD-105.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 1.013,25 kPa
Temperatur = 74,5 oC = 346,5 K
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran = 20%
Tabel LC.27 Data pada akumulator (V-105)
Komponen F (kg/jam)
Fraksi Berat
ρ (kg/m3)
ρcampuran (kg/m3)
C6H12 73,1749 0,013 675 8,775
C7H14 5.000,0206 0,887 698 619,126
C8H16 562,9167 0,01 716 7,16 Total 5.636,1122 1 635,061
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Volume larutan, Vl = 3kg/m 635,061 jam1 x kg/jam 5.636,1122 = 8,8749 m3
Volume tangki, Vt = (1,2) x 8,8749 m3 = 10,6498 m3
Fraksi volum = t
l
VV =
6498,108749,8 = 0,8333
Dari gambar 18.15 pada buku Walas dkk, Chemical Process Equipment
diperoleh untuk fraksi volum 0,8333 maka H/D = 0,777
Asumsi L/D = 1,777
Digunakan dua buah tutup ellipsoidal maka volume tutup adalah:
Vh = Vo(V/Vo) = 2 [0,1309D3(2)(H/D)2(1,5-H/D)] (Walas dkk, 2005)
= 2 [0,1309D3(2)(0,777)2(1,5-0,777)]
= 0,2285D3
Universitas Sumatera Utara
Kapasitas shell:
θ = 2 arccos (1-2H/D) = 2 arccos (1-2(0,777) = 2 arccos (1-1,554)
= 4,3159 rad
Vs = Vo(V/Vo) = ( )θsin -θ 2π1 LD
4π 2
(Walas dkk, 2005)
= ( )4,3159sin -4,3159 2π1 LD
4π 2
= 0,6548 D2L
Volume tangki = Vh + Vs = 0,2285D3 + 0,6548 D2L
Dimana L/D = 1,777, maka volume tangki adalah:
Vt = 0,2285D3 + 1,1636D3 = 1,3921D3
10,6498 m3 = 1,3921D3
D = 33921,1
10,6498 = 1,9704 m = 77,5745 in.
L = ( )( )2
3
9704,16548,09704,12285,0 10,6498 − = 3,5016 m.
Tinggi cairan = H/D = 0,777 (1,9704) = 1,5310 m.
Perhitungan tinggi tutup:
Hd = 4D =
49704,1 = 0,4926 m (Walas dkk, 2005)
Perhitungan tinggi shell:
Hs = L – 2Hd = 3,5016 – 2(0,4926) = 2,5164 m.
d. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
diperoleh data :
- Allowable stress (S) = 13750 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 635,061 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,5310 m = 0,0922 atm
Po = 10 atm
P = 10 atm + 0,0922 atm = 10,0922 atm
Pdesign = 1,2 × 10,0922 = 12,1106 atm = 177,9768 psi
Tebal shell tangki:
0,6P-SEPRt = (Walas dkk, 2005)
Dimana :
P = tekanan desain (psig)
R = jari-jari dalam tangki (in)
S = allowable stress (psia)
E = joint efficiency
in 6337,0psi) 680,6(177,97)(0,8)(13750psia
in) (77,5745/2 psi) (177,97680,6PSE
PRt
=
−
=
−=
Faktor korosi = 0,0098 in/tahun
Maka tebal shell yang dibutuhkan dengan perkiraan umur alat adalah 10 tahun
= 0,6337 + (10 x 0,0098)
= 0,7317 in
Tebal shell standar yang digunakan = ¾ in (Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = ¾ in C.24 Pompa refluks Destilasi ( L-103 )
Fungsi : Memompa campuran dari Akumulator (V-101) ke refluks Destilasi
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Universitas Sumatera Utara
Tekanan = 3,7 atm
Temperatur = 34 oC
Laju alir massa (F) = 13.942,0427 kg/jam
Tabel LC.28 Data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C3H8 0,03 585 17,55 0,0425 0,00127 i-C4H8 0,07 630 44,1 0,1215 0,00850 n-C4H8 0,59 635 374,65 0,1217 0,07180 n-C4H10 0,26 579 150,54 0,1290 0,03354 C6H12 0,05 675 33,75 0,1956 0,00978 620,59 0,12489
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m59,206kg/jam 713.942,042
= 0,0062 m3/s = 0,2203 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,0062 m3/s)0,45 (620,59 kg/m3)0,13
= 0,0852 m = 3,3572 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 5,047 in = 0.4205 ft
Diameter Luar (OD) : 5,563 in = 0,463 ft
Inside sectional area : 0,1390 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
0,1390ft/sft 0,2189 = 1,5854 ft/s
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,12489
05ft)ft/s)(0,42 )(1,5854lbm/ft0,062) x ((620,59 3
= 615.809,4 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 615.661,484 dan ε/D =m0.128195m0,000046 = 0.000359
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,00375
Friction loss: 13.942,0427
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(23,1708)01(55,0
2
−
= 0.085935943 ft.lbf/lbm
2 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(2))174,32(2
1708,3 2
= 0.624988 ft.lbf/lbm
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
1708,3 2
= 0.15624 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,00375) ( )( )
( ) ( )174,32.2.4205,03,1708.50 2
= 0,49781 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
1708,3012
2−
= 0.15624 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 1,52123042 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 12 ft
Universitas Sumatera Utara
maka : ( ) 0W52123,10 1232,17432,1740 s =++++
Ws = - 13,5212304ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
213,5212304-
= 18,0283072 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 18,0283072lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
827.884,085×
= 0,5597 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp.
C.25 Pompa Refluks Destilasi (L-104)
Fungsi : Memompa campuran dari Akumulator (V-102) ke refluks Destilasi
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 5 atm
Temperatur = 50 oC
Laju alir massa (F) = 10.456,5684 kg/jam
Tabel LC.29 Data pada alurdestilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C3H8 0,04 585 23,4 0,0429 0,00171 i-C4H8 0,093 630 58,59 0,1213 0,01128 n-C4H8 0,79 635 501,65 0,1215 0,09598 n-C4H10 0,076 579 44,004 0,03559 0,00270 627,644 0,11167
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m644,276kg/jam 410.456,568
= 0,004628 m3/s = 0,163423 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,004628 m3/s)0,45 (627,644 kg/m3)0,13
= 0,07465 m = 2,938954 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,068 in = 0,255 ft
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,291 ft
Inside sectional area : 0,0513 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
0,0513ft/sft 0.163423 = 3,185629 ft/s
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,11167
ft) 5667ft/s)(0,25 )(3,185629lbm/ft0,06243) x ((627,644 3
= 425.290,2 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 425.290,2 dan ε/D =m0,42058m0,000046 = 0.00059
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0033
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(2 3,185629)01(55,0
2
−
= 0,08674 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
2 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(2))174,32(2
3,1856292
= 0,630834 ft.lbf/lbm
1 tee hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
3,1856292
= 0,157708 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,0033) ( )( )
( ) ( )174,32.2.0,2556673,185629.50 2
= 0,407123 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
3,185629012
2−
= 0,157709 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F 1,440113 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 12 ft
maka : ( ) 0W440113,10 1232,17432,1740 s =++++
Ws = - 440113,13 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
13,440113-
= 17,920150 ft.lbf/lbm.
Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 920150,71lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
410.456,568×
= 0,208638 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
Universitas Sumatera Utara
C.26 Pompa Refluks Destilasi (L-105)
Fungsi : Memompa campuran dari Akumulator (V-104) ke refluks Destilasi
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 12 atm
Temperatur = 90 oC
Laju alir massa (F) = 1.025,317371 kg/jam
Tabel LC.30 Data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C3H8 0,361 585 211,185 0,4273 0,1542 i-C4H8 0,307 630 193,41 0,1228 0,0376 n-C4H8 0,330 635 209,55 0,1230 0,04059 614,145 0,23239
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m614,145kg/jam 711.025,3173
= 0,000464 m3/s = 0,016377 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,000464 m3/s)0,45 (614,145 kg/m3)0,13
= 0,026437 m = 1,04082 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal : 1,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,610 in = 0.134167 ft
Diameter Luar (OD) : 1,900 in = 0.15833 ft
Inside sectional area : 0,01414 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,01414/sft 0,016377 = 1,158177 ft/s
Bilangan Reynold:
Universitas Sumatera Utara
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,000156) x (0,23239
ft) 4167ft/s)(0,13 )(1.158177lbm/ft0,06243) x ((614,145 3
= 38.151,54 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 38.151,54 dan ε/D =m 0,134167m0,000046 = 0,001125
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,001
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(2 1,158177)01(55,0
2
−
= 0,011465 ft.lbf/lbm
2 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(2))174,32(2
1,158177 2
= 0,083382 ft.lbf/lbm
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
1,158177 2
= 0,020845 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,001) ( )( )
( ) ( )174,32.2.0.13417 1,158177.50 2
= 0,031074 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
1,158177012
2−
= 0,020846 ft.lbf/lbm Total friction loss: ∑ F = 0,167612 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPPzzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 12 ft
Universitas Sumatera Utara
maka : ( ) 0W 0,1676120 1232,17432,1740 s =++++
Ws = - 12.16761 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
12,16761-
= 16,22348 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 16,22348lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
711.025,3173×
= 0,018521 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
C.27 Pompa Refluks Destilasi (L-106)
Fungsi : Memompa campuran dari Akumulator (V-103) ke refluks Destilasi
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 1 atm
Temperatur = 63,5 oC
Laju alir massa (F) = 3.136,9596 kg/jam
Tabel LC.31 data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas ρ
campuran Viskositas μ
campuran n-C4H10 0,033 579 19,107 0,03489 0,00115 C6H12 0,8433 675 569,2275 0,1983 0,1672 C7H14 0,123 698 85,854 0,1396 0,01717 675,1885 0,18552
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m675,1885kg/jam 3.136,9596
= 0,001291 m3/s = 0,045574 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,001291 m3/s)0,45 (675,1885 kg/m3)0,13
= 0,042421 m = 1,670125 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 2 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 2,067 in = 0,17225 ft
Diameter Luar (OD) : 2,375 in = 0.197917 ft
Inside sectional area : 0,02330 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,02330/sft 0,045574 = 1,955981 ft/s
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,18552
ft) 225ft/s)(0,17 )(1,955981lbm/ft0,06243) x ((675,1885 3
= 113.919,3 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 113.919,3 dan ε/D =m0,17225m0,000046 = 0,000876
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0038
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(2 1,955981)01(55,0
2
−
= 0,032701 ft.lbf/lbm
2 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(2))174,32(2
1,955981 2
= 0,237823 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
1,955981 2
= 0,0594557
ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,00497) ( )( )
( ) ( )174,32.2.0,20575 1,955981.50 2
= 0,26233 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
1,955981012
2−
= 0,059456 ft.lbf/lbm Total friction loss: ∑ F = 0,651766 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPPzzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 12 ft
maka : ( ) 0W 0,6517660 1232,17432,1740 s =++++
Ws = - 12,65177 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
12,65177-
= 16,86902 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 16,86902lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
3.136,9596×
= 0,05892 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
Universitas Sumatera Utara
C.28 Pompa Refluks Destilasi (L-107)
Fungsi : Memompa campuran dari Akumulator (V-105) ke refluks Destilasi
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 10 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 5.636,1122 kg/jam
Tabel LC.32 data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas ρ
campuran Viskositas μ
campuran C6H12 0,013 675 8,775 0,1876 0,00243 C7H14 0,887 698 619,126 0,4067 0,36074 C8H16 0, 1 716 71,6 0,1327 0,01327 699,501 0,37644
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m061,356kg/jam 5.636,1122
= 0,002238 m3/s = 0,07903657 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,002238 m3/s)0,45 (699,501 kg/m3)0,13
= 0,05459829 m = 2,149535 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,068 in = 0,255667 ft
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,291667 ft
Inside sectional area : 0,05130 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,05130/sft 0,07903657 = 1,54067379 ft/s
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,37644
ft) 5667ft/s)(0,25 79)(1,540673lbm/ft0,06243) x ((699,501 3
= 68.001,2023 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 68.001,2023 dan ε/D =m255667,0m0,000046 = 0,00059029
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,008
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(2 1,54067379)01(55,0
2
−
= 0,02028846 ft.lbf/lbm
2 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(2))174,32(2 1,54067379 2
= 0,14755 ft.lbf/lbm
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2 1,54067379 2
= 0,0368 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,005) ( )( )
( ) ( )174,32.2.255667,0 1,54067379.50 2
= 0,23085124 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
1,54067379012
2−
= 0,0368881 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,47238021 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 12 ft
Universitas Sumatera Utara
maka : ( ) 0W 0,472380210 1232,17432,1740 s =++++
Ws = -12,4723802 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
12,4723802-
= 16,6298403 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 16,6298403lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
5.636,1122×
= 0,10436 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
C.29 Pompa tangki penyimpanan (L-113)
Fungsi : Memompa oktena ke tangki produk oktena (TK-107)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 10 atm
Temperatur = 74,5 oC
Laju alir massa (F) = 1.683,4603 kg/jam
Tabel LC.33 Data pada alur 2
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C7H14 0,03 698 20,94 0,1386 0,004158 C8H16 0,97 716 694,52 0,1392 0,135024 715,46 0,139182
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m 715,46kg/jam 1.683,4603
= 0,000654 m3/s = 0,0230809 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,000654 m3/s)0,45 (715,46 kg/m3)0,13
= 0,03146984 m = 1,238967 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal : 1,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,610 in = 0,134167 ft
Diameter Luar (OD) : 1,9 in = 0,158333 ft
Inside sectional area : 0,01414 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,01414/sft 0,0230809 = 1,632318 ft/s
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
= lbm/ft.s 9,3526.10
4167ft)ft/s)(0,13 )(1,632318lbm/ft(715,465-
3
= 104.590,204 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 104.590,204 dan ε/D =m0,040894m0,000046 = 0,00112485
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0048 Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(21,632318)01(55,0
2
−
= 0,0227739 ft.lbf/lbm
2 elbow 90o: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(0,75))174,32(2
1,6323182
= 0,0621 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2))174,32(2
1,6323182
= 0,16562 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Pipa lurus 100 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,0048) ( )( )
( ) ( )174,32.2.134167,01,632318.100 2
= 0,592558 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
1,632318012
2−
= 0,0414107 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,88447858 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPPzzgvvρα
(Geankoplis, 2003)
dimana: v1 = v2
P2 = 10 atm
∆P = 0 atm =
tinggi pemompaan ∆Z = 30 ft
maka : ( ) 0W 0,88447858715,46
0 3032,17432,1740 s =++++
Ws = -30,884478 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
30,884478-
= 41,1793048 ft.lbf/lbm.
Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 1793048,41lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
1.683,4603×
= 0,077187 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
Universitas Sumatera Utara
C.30 Pompa Reboiler Destilasi I (L-108)
Fungsi : Memompa campuran dari alur bawah Destilasi I ke reboiler.
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 3,7 atm
Temperatur = 132,5 oC
Laju alir massa (F) = 10.456,5321 kg/jam
Tabel LC.34 Data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
n-C4H10 0,01 635 6,35 0,03537 0,000353 C6H12 0,26 675 175,5 0,2136 0,05553 C7H14 0,52 698 362,96 0,1413 0,07347 C8H16 0,21 716 150,36 0,1406 0,02952 695,17 0,158879
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m695,17kg/jam 110.456,532
= 0,004178 m3/s = 0,14754803 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,004178 m3/s)0,45 (695,17 kg/m3)0,13
= 0,072248 m = 2,844404 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,068 in = 0,255667 ft
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,291667 ft
Inside sectional area : 0,05130 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,05130/sft 0,14754803 = 2,87617996 ft/s
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,158879
ft) 5667ft/s)(0,25 96)(2,876179lbm/ft0,06243) x ((695,17 3
= 298.919,263 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 298.919,263 dan ε/D =m0,077928m0,000046 = 0,00059029
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0014
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(287617996,2)01(55,0
2
−
= 0,07070657 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(2))174,32(2
87617996,2 2
= 0,51422 ft.lbf/lbm
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
87617996,2 2
= 0,12855 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 15 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,0042) ( )( )
( ) ( )174,32.2.255667,087617996,2.15 2
= 0,14481563 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
87617996,2012
2−
= 0,12855739 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,986859 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 5 ft
Universitas Sumatera Utara
maka : ( ) 0W 0,9868590532,17432,1740 s =++++
Ws = - 5,986859 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
5,986859-
= 7,982478 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 7,982478lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
110.456,532×
= 0,092937 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
C.31 Pompa Reboiler Destilasi II (L-109)
Fungsi : Memompa campuran dari alur bawah Destilasi II ke reboiler.
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 5 atm
Temperatur = 50 oC
Laju alir massa (F) = 3.485,4743 kg/jam
Tabel LC.35 Data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
n-C4H8 0,01 630 6,30 0,02356 0,000235 n-C4H10 0,79 635 501,65 0,1218 0,096222 C6H12 0,2 675 135 0,1958 0,03916 642,95 0,135617
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
Universitas Sumatera Utara
mv = 3kg/m642,95kg/jam4743,485.3
= 0,001506 m3/s = 0.053177 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,001506m3/s)0,45 (642,95 kg/m3)0,13
= 0,045183 m = 1,778841 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal : 2 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 2,067 in = 0,17225 ft
Diameter Luar (OD) : 2,375 in = 0,197917 ft
Inside sectional area : 0,02330 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,02330/sft 0,053177 = 2,282262 ft/s
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,135617
ft) 225ft/s)(0,17 )(2,282262lbm/ft0,06243) x ((642,95 3
= 173.151,8 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 173.151,8 dan ε/D =m052502,0m0,000046 = 0,000876
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0038
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(2 2,282262)01(55,0
2
−
= 0,04452 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2))174,32(2 2,282262 2
= 0,323784 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2 2,282262 2
= 0,0809 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 15 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,00487) ( )( )
( ) ( )174,32.2.355,0 2,282262.15 2
= 0,107145 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
2,282262012
2−
= 0,080946 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,637296 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 5 ft
maka : ( ) 0W 0,6372960532,17432,1740 s =++++
Ws = - 5,637296 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
5,637296-
= 7,516394 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 7,516394lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
3.485,4743×
= 0,0291 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
Universitas Sumatera Utara
C.32 Pompa Reboiler Destilasi IV (L-110)
Fungsi : Memompa campuran dari alur bawah Destilasi IV ke reboiler.
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 12 atm
Temperatur = 80 oC
Laju alir massa (F) = 9.431,251029 kg/jam
Tabel LC.36 Data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C3H8 0,005 505 2,525 0,04275 0,000213 i-C4H8 0,07 630 44,1 0,1236 0,00865 n-C4H8 0,84 630 529,2 0,1236 0,10382 n-C4H10 0,085 573 48,705 0,03483 0,00296 624,53 0,11564
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m 624,53kg/jam 299.431,2510
= 0,004195 m3/s = 0,148133 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,004195 m3/s)0,45 ( 624,53kg/m3)0,13
= 0,071376 m = 2,810056 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 3 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 3,068 in = 0,255667 ft
Diameter Luar (OD) : 3,5 in = 0,291667 ft
Inside sectional area : 0,05130 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,05130/sft 0,148133 = 2,887589 ft/s
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,11564
ft) 5667ft/s)(0,25 )(2,887589lbm/ft0,06243) x ((624,53 3
= 370.419,6 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 370.419,6 dan ε/D =m0,077928m0,000046 = 0,00059
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,0034
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(2887589,2)01(55,0
2
−
= 0,071269 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2))174,32(2
887589,2 2
= 0,259459 ft.lbf/lbm
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
887589,2 2
= 0,129579 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 15 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,0034) ( )( )
( ) ( )174,32.2.255667,0 887589,2.15 2
= 0,103393 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
887589,2012
2−
= 0,129579 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,692979 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 5 ft
Universitas Sumatera Utara
maka : ( ) 0W 0,6929790532,17432,1740 s =++++
Ws = - 5,692979 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
5,692979-
= 7,590638 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 7,590638lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
299.431,2510×
= 0,07971 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
C.33 Pompa Reboiler Destilasi 3 (L-111)
Fungsi : Memompa campuran dari alur bawah Destilasi III ke reboiler.
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 1 atm
Temperatur = 105,5 oC
Laju alir massa (F) = 7.319,5725 kg/jam
Tabel LC.37 Data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C6H12 0,01 675 6,75 0,2183 0,002183 C7H14 0,69 698 481,62 0,1396 0,09632 C8H16 0,3 716 214,3 0,1872 0,05616 703,17 0,15466
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m 703,17kg/jam 7.319,5725
= 0,002891 m3/s = 0,102109 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (0,002891 m3/s)0,45 (703,17 kg/m3)0,13
= 0,06131 m = 2,413766 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal : 2,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 2,469 in = 0,20575 ft
Diameter Luar (OD) : 2,875in = 0,239583 ft
Inside sectional area : 0,03322 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,03322/sft 0,102109 = 3,073707 ft/s
Bilangan Reynold:
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,15466
ft) 575ft/s)(0,20 )(3,073707lbm/ft0,06243) x ((703,17 3
= 267.130,8 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 267.130,8 dan ε/D =m0,062713m0,000046 = 0,000733
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,00375
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(23,073707)01(55,0
2
−
= 0,080752 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2))174,32(2
3,0737072
= 0,293643 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
3,0737072
= 0,146821 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 15 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,00475) ( )( )
( ) ( )174,32.2.0,205753,073707.15 2
= 0,160558 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
3,073707012
2−
= 0,146822 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,828596 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 5 ft
maka : ( ) 0W 0,8285960532,17432,1740 s =++++
Ws = - 5,828596 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
5,828596-
= 7,771461 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 7,771461lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
7.319,5725×
= 0,06333 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
Universitas Sumatera Utara
C.34 Pompa Reboiler Destilasi V (L-112)
Fungsi : Memompa campuran dari alur bawah Destilasi V ke reboiler.
Jenis : Pompa sentrifugal
Kondisi operasi :
Tekanan = 10 atm
Temperatur = 74,5 oC
Laju alir massa (F) = 1.683,4603 kg/jam
Tabel LC.37 Data pada alur destilat
Komponen Fraksi Berat Densitas
ρ campuran Viskositas
μ campuran
C7H14 0,03 698 20,94 0,1286 0,00385 C8H16 0,97 716 694,52 0,1293 0,12542 715,46 0,12927
(Sumber: Geankoplis, 2003; Perry, 1999)
Laju alir volumetrik,
mv = 3kg/m 715,46kg/jam 1.683,4603
= 1.683,4603 m3/s = 0,023081 ft3/s Desain pipa:
Di,opt = 0,363 (mv)0,45(ρ)0,13 (Timmerhaus, 2004)
= 0,363 (1.683,4603 m3/s)0,45 ( 715,46 kg/m3)0,13
= 0,03147 m = 1,238967 in
Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal : 1,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,610 in = 0,134167 ft
Diameter Luar (OD) : 1,9 in = 0,158333 ft
Inside sectional area : 0,01414 ft2
Kecepatan linier, v = AQ = 2
3
ft 0,01414/sft 0,023081 = 1,632318 ft/s
Bilangan Reynold:
Universitas Sumatera Utara
NRe = μ
Dvρ ××
=lbm/ft.s 0,00067) x (0,12927
ft) 4167ft/s)(0,13 )(1,632318lbm/ft0,06243) x ((715,46 3
= 112.609,8 (Turbulen)
Untuk pipa Commercial Steel diperoleh harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 2003)
Pada NRe = 112.609,8 dan ε/D =m0,040894m0,000046 = 0,001125
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis (2003) diperoleh harga f = 0,004
Friction loss:
1 Sharp edge entrance: hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− =
)174,32)(1(21,632318)01(55,0
2
−
= 0,022774 ft.lbf/lbm
1 check valve: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2))174,32(2 1,632318 2
= 0,082814 ft.lbf/lbm
1 tee : hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(1) )174,32(2
1,6323182
= 0,04140 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 15 ft: Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆ = 4(0,00516) ( )( )
( ) ( )174,32.2.0.17221,632318.15 2
= 0,06944 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit: hex = ncg
vAA
..21
22
2
1
α
− = 1 ( ) ( )( )174,3212
1,632318012
2−
= 0,041407 ft.lbf/lbm
Total friction loss: ∑ F = 0,257836 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:
( ) ( ) 021 12
122
12
2 =+∑+−
+−+− sWFPP
zzgvvρα
(Geankoplis,2003)
dimana: v1 = v2
P1 = P2
∆P = 0
tinggi pemompaan ∆Z = 5 ft
Universitas Sumatera Utara
maka : ( ) 0W 0,2578360532,17432,1740 s =++++
Ws = - 5,257836 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 75 %
Wp = -η
Ws (Geankoplis, 2003)
= -0,75
5,257836-
= 7,010448 ft.lbf/lbm. Daya pompa: P = m × Wp
= ( )( ) ft.lbf/lbm 7,010448lbm/s/s.hp)(550ft.lbf36000,45359
1.683,4603×
= 0,0131 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/2 hp.
LC.35 Tangki Penyimpanan - 04 (TK-104)
Fungsi : Untuk penyimpanan produk butana dari hasil bawah MD-02
selama 20 hari
Jumlah : 4 unit
Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsiodal
Bahan : Carbon Steel, SA-285 (Brownell, 1959)
Kondisi operasi : -Temperatur = 30 0C
-Tekanan = 2,5 atm = 36,73987 psi
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Laju alir = 3.485,4743 kg/jam x 24 jam/hari (Lampiran A)
= 83.651,3832 kg/hari
Kebutuhan 20 hari = 83.651,3832 kg/hari x 20 hari
= 1.673.027,664 Kg
Densitas campuran (ρ) = 642 kg/m3
Volume campuran 39620,605.2642
6641.673.027,3
mkgm
mkg
==ρ
Universitas Sumatera Utara
Volume larutan untuk 1 tangki = 9620,605.2 / 4 = 651,4905 m3
Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Brownell & Young, 1959)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 651,4905 m3
= 781,7886 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell
Volume silinder tangki (Vs)
Vs = 4
2 HsxDtxπ (Brownell & Young, 1959)
Dimana : Vs = Volume silinder (m3)
Dt = Diameter tangki (m)
Hs = Tinggi tangki silinder (m)
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki
Hs : Dt = 5 : 4 , Maka :
Vs = 41 π Dt
2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)
Vs = 165 π Dt3
= 0,9812 Dt3
Vh = 24π Dt3
= 0,13083 Dt3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + Vh
781,7886 = 0,9812 Dt3 + 0,13083 Dt3
781,7886 = 1,11203 Dt3
Dt = 8,8918 m = 350,0698 in
r = ½ x Dt = ½ x (8,8918) = 4,4459 m = 175,0349 in
Tinggi silinder (Hs) :
Hs = 45 x Dt =
45 x 8,8918m = 11,1147 m = 437,5853 in
Tinggi cairan dalam tangki (Hc)
Volume tangki (Vt) = 781,7886 m3
Volume cairan (Vc) = 651,4905m3
Tinggi silinder (Hs) = 11,1147 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi cairan dalam tangki (Hc) = silindervolume
silindertinggixcairanVolume
= 781,7886
1147,11 651,4905 x
= 9,2622 m = 364,6524 in
c. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
(Timmerhaus,2004)
- Allowable stress (S) = 13.700 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098 in/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 642 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 9,2622 m = 0,5640 atm
Po = 2,5 atm
P = 2,5 atm + 0,5640 atm = 3,064 atm
Pdesign = 1,2 × 3,064 = 3,6768 atm = 54,0340 psi
Tebal shell tangki: (Walas dkk, 2005)
in 1022,0
in)0098,0(10psi) 00,6(54,034psi)(0,8) 2(13.700
in) (175,0349 psi) (54,0340
nC0,6P2SE
Prt
=
+
−
=
+−
=
x
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
d. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 1/4 in
Universitas Sumatera Utara
LC.36 Tangki Penyimpanan- 03 (TK-103)
Fungsi : Untuk penyimpanan produk propena dari hasil atas MD-104 selama
20 hari
Jumlah : 2 unit
Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsiodal
Bahan : Carbon Steel, SA-285 (Brownell, 1959)
Kondisi operasi : -Temperatur = 30 0C
-Tekanan = 11,5 atm = 169,0034 psi
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Laju alir = 1.025,317371 kg/jam x 24 jam/hari (Lampiran A)
= 24.607,6169 kg/hari
Kebutuhan 20 hari = 24.607,6169 kg/hari x 20 hari
= 492.152,3381 Kg
Densitas campuran (ρ) = 614,145 kg/m3
Volume campuran 33617,801 614,145
3381,152.9243
mkgm
mkg
==ρ
Volume larutan untuk 1 tangki = 3617,801 / 2 = 400,6808 m3
Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Brownell & Young, 1959)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 400,6808 m3
= 480,8170 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell
Volume silinder tangki (Vs)
Vs = 4
2 HsxDtxπ (Brownell & Young, 1959)
Dimana : Vs = Volume silinder (m3)
Dt = Diameter tangki (m)
Hs = Tinggi tangki silinder (m)
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki
Hs : Dt = 5 : 4 , Maka :
Vs = 41 π Dt
2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)
Universitas Sumatera Utara
Vs = 165 π Dt3
= 0,9812 Dt3
Vh = 24π Dt3
= 0,13083 Dt3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + Vh
480,8170 = 0,9812 Dt3 + 0,13083 Dt3
480,8170 = 1,11203 Dt3
Dt = 7,5617 m = 297,7038 in
r = ½ x Dt = ½ x (7,5617) = 3,7808 m = 148,8499 in
Tinggi silinder (Hs) :
Hs = 45 x Dt =
45 x 7,5617m = 9,4521 m = 372,1288 in
Tinggi cairan dalam tangki (Hc)
Volume tangki (Vt) = 480,8170m3
Volume cairan (Vc) = 400,6808 m3
Tinggi silinder (Hs) = 9,4521 m
Tinggi cairan dalam tangki (Hc) = silindervolume
silindertinggixcairanVolume
= 480,8170
4521,9 400,6808 x
= 7,8767 m = 310,1054 in
c. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
(Timmerhaus,2004)
- Allowable stress (S) = 13.700 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098 in/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
Universitas Sumatera Utara
= 614,145 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 7,8767 m = 0,4588 atm
Po = 11,5 atm
P = 11,5 atm + 0,4588 atm = 11,9588 atm
Pdesign = 1,2 × 11,9588 = 14,3505 atm = 210,8942 psi
Tebal shell tangki: (Walas dkk, 2005)
in 1121,0
in)0098,0(10psi) 420,6(210,89psi)(0,8) 2(13.700
in) (148,8499 psi) (210,8942
nC0,6P2SE
Prt
=
+
−
=
+−
=
x
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
d. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 1/4 in
LC.37 Tangki Penyimpanan - 05 (TK-105)
Fungsi : Untuk penyimpanan produk heksena dari hasil atas MD-103
selama 20 hari
Jumlah : 4 unit
Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas dan tutup
ellipsiodal
Bahan : Carbon Steel, SA-285 (Brownell, 1959)
Kondisi operasi : -Temperatur = 30 0C
-Tekanan = 1atm = 14,69 psi
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Laju alir = 3.136,9596 kg/jam x 24 jam/hari (Lampiran A)
= 75.287,0304 kg/hari
Kebutuhan 20 hari = 75.287,0304 kg/hari x 20 hari
= 1.505.740,608 Kg
Densitas campuran (ρ) = 675,1885 kg/m3
Universitas Sumatera Utara
Volume campuran 31040,230.21885,675
6081.505.740,3
mkgm
mkg
==ρ
Volume larutan untuk 1 tangki = 1040,230.2 / 4 = 557,5260 m3
Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Brownell & Young, 1959)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 557,5260 m3
= 669,0312 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell
Volume silinder tangki (Vs)
Vs = 4
2 HsxDtxπ (Brownell & Young, 1959)
Dimana : Vs = Volume silinder (m3)
Dt = Diameter tangki (m)
Hs = Tinggi tangki silinder (m)
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki
Hs : Dt = 5 : 4 , Maka :
Vs = 41 π Dt
2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)
Vs = 165 π Dt3
= 0,9812 Dt3
Vh = 24π Dt3
= 0,13083 Dt3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + Vh
669,0312 = 0,9812 Dt3 + 0,13083 Dt3
669,0312 = 1,11203 Dt3
Dt = 8,4419 m = 332,3573 in
r = ½ x Dt = ½ x (8,4419) = 4,2209 m = 166.1767 in
Tinggi silinder (Hs) :
Hs = 45 x Dt =
45 x 8,4419 m = 10,5523 m = 415,4436 in
Tinggi cairan dalam tangki (Hc)
Volume tangki (Vt) = 669,0312 m3
Volume cairan (Vc) = 557,5260 m3
Universitas Sumatera Utara
Tinggi silinder (Hs) = 10,5523 m
Tinggi cairan dalam tangki (Hc) = silindervolume
silindertinggixcairanVolume
= 669,0312
10,5523 557,5260 x
= 8,7935 m = 346,1997 in
c. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
(Timmerhaus,2004)
- Allowable stress (S) = 13.700 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098 in/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 675,1885 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 8,7935 m = 0,5631 atm
Po = 1 atm
P = 1 atm + 0,5631 atm = 1, 5631 atm
Pdesign = 1,2 × 1, 5631 = 1,8757 atm = 27,5651 psi
Tebal shell tangki: (Walas dkk, 2005)
in 10,0
in)0098,0(10psi) 10,6(27,565psi)(0,8) 2(13.700
in) (166,1767 psi)(27,5651
nC0,6P2SE
Prt
=
+
−
=
+−
=
x
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
d. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 1/4 in
Universitas Sumatera Utara
LC.38 Tangki Penyimpanan - 06 (TK-106)
Fungsi : Untuk penyimpanan produk heptena dari hasil atas MD-105
selama 20 hari
Jumlah : 6 unit
Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas dan tutup
ellipsiodal
Bahan : Carbon Steel, SA-285 (Brownell, 1959)
Kondisi operasi : -Temperatur = 30 0C
-Tekanan = 1,2 atm = 17,635 psi
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Laju alir = 5.636,1122 kg/jam x 24 jam/hari (Lampiran A) = 135.266,6928 kg/hari
Kebutuhan 20 hari = 135.266,6928 kg/hari x 20 hari
= 2.705.333,856 Kg
Densitas campuran (ρ) = 635,061 kg/m3
Volume campuran 39590,259.4061,635
856,333.705.23
mkgm
mkg
==ρ
Volume larutan untuk 1 tangki = 9590,259.4 /6 = 709,993 m3
Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Brownell & Young, 1959)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 709,993 m3
= 851,9918 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell
Volume silinder tangki (Vs)
Vs = 4
2 HsxDtxπ (Brownell & Young, 1959)
Dimana : Vs = Volume silinder (m3)
Dt = Diameter tangki (m)
Hs = Tinggi tangki silinder (m)
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki
Hs : Dt = 5 : 4 , Maka :
Universitas Sumatera Utara
Vs = 41 π Dt
2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)
Vs = 165 π Dt3
= 0,9812 Dt3
Vh = 24π Dt3
= 0,13083 Dt3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + Vh
851,9918 = 0,9812 Dt3 + 0,13083 Dt3
851,9918 = 1,11203 Dt3
Dt = 9,1503 m = 360.2469in
r = ½ x Dt = ½ x (9,1503) = 4,5751 m = 180,1215in
Tinggi silinder (Hs) :
Hs = 45 x Dt =
45 x 9,1503 m = 11,4378 m = 450,3057 in
Tinggi cairan dalam tangki (Hc)
Volume tangki (Vt) = 851,9918 m3
Volume cairan (Vc) = 709,993 m3
Tinggi silinder (Hs) = 11,4378 m
Tinggi cairan dalam tangki (Hc) = silindervolume
silindertinggixcairanVolume
= 851,9918
11,4378 709,993 x
= 9,5314 m = 375,2508 in
c. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
(Timmerhaus,2004)
- Allowable stress (S) = 13.700 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098 in/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 635,061 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 9,5314 m = 0,5741 atm
Po = 1,2 atm
P = 1,2 atm + 0,5741 atm = 1,7741 atm
Pdesign = 1,2 × 1,7741 = 2,1289 atm = 31,2862 psi
Tebal shell tangki: (Walas dkk, 2005)
in 1005,0
in)0098,0(10psi) 20,6(31,286psi)(0,8) 2(13.700
in) (180,1215 psi) (31,2862
nC0,6P2SE
Prt
=
+
−
=
+−
=
x
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
d. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 1/4 in
LC.39 Tangki Penyimpanan - 07 (TK-107)
Fungsi : Untuk penyimpanan produk oktena dari hasil bawah MD-105
selama 20 hari
Jumlah : 2 unit
Bentuk : Tangki berbentuk silinder vertical dengan alas dan tutup
ellipsiodal
Bahan : Carbon Steel, SA-285 (Brownell, 1959)
Kondisi operasi : -Temperatur = 50 0C
-Tekanan = 1,2 atm = 17,635 psi
Perhitungan:
a. Volume Tangki
Laju alir = 1.683,4603 kg/jam x 24 jam/hari (Lampiran A)
= 40.403,0472 kg/hari
Kebutuhan 20 hari = 40.403,0472 kg/hari x 20 hari
= 808.060,944 Kg
Universitas Sumatera Utara
Densitas campuran (ρ) = 715,46 kg/m3
Volume campuran 34285,129.146,715
4808.060,943
mkgm
mkg
==ρ
Volume larutan untuk 1 tangki = 1.129,4285/2 = 564,7142 m3
Faktor kelonggaran (fk) = 20 % (Brownell & Young, 1959)
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 564,7142 m3
= 677,6571 m3
b. Diameter dan Tinggi Shell
Volume silinder tangki (Vs)
Vs = 4
2 HsxDtxπ (Brownell & Young, 1959)
Dimana : Vs = Volume silinder (m3)
Dt = Diameter tangki (m)
Hs = Tinggi tangki silinder (m)
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki
Hs : Dt = 5 : 4 , Maka :
Vs = 41 π Dt
2 Hs (Hs : Dt = 5 : 4)
Vs = 165 π Dt3
= 0,9812 Dt3
Vh = 24π Dt3
= 0,13083 Dt3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + Vh
677,6571 = 0,9812 Dt3 + 0,13083 Dt3
677,6571 = 1,11203 Dt3
Dt = 8,4780 m = 333,7785 in
r = ½ x Dt = ½ x (8,4780) = 4,239 m = 166,8893 in
Tinggi silinder (Hs) :
Hs = 45 x Dt =
45 x 8,4780 m = 10,5975 m = 417,2232 in
Tinggi cairan dalam tangki (Hc)
Volume tangki (Vt) = 677,6571m3
Universitas Sumatera Utara
Volume cairan (Vc) = 564,7142 m3
Tinggi silinder (Hs) = 10,5975 m
Tinggi cairan dalam tangki (Hc) = silindervolume
silindertinggixcairanVolume
= 677,6571
5975,01 564,7142 x
= 8,8312 m = 347,684 in
c. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –285 Grade C
(Timmerhaus,2004)
- Allowable stress (S) = 13.700 psia
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.25 mm/tahun (Timmerhaus dkk,2004)
= 0,0098 in/tahun
- Umur tangki (n) = 10 tahun
Tekanan Hidrostatik:
PHidrostatik = ρ × g × l
= 715,46 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 8,8312 m = 0,5992 atm
Po = 1,2 atm
P = 1,2 atm + 0,5992atm = 1,7992 atm
Pdesign = 1,2 × 1,7992 = 2,1590 atm = 31, 7285 psi
Tebal shell tangki: (Walas dkk, 2005)
in 1003,0
in)0098,0(10psi) 50,6(31,728psi)(0,8) 2(13.700
in) (166,8893 psi)(31,7285
nC0,6P2SE
Prt
=
+
−
=
+−
=
x
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)
d. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup atas yang digunakan = 1/4 in LC.40 Condensor I (E-102)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : Mengkondensasikan bahan yang keluar dari hasil atas destilasi I.
Jenis : Sheal - Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 13.942,0427 Kg/jam (Lampiran A)
= 13.942,0427 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 30.737,1033 lb/jam T1 = 34 0C
= (340C x 1,8) + 32
= 93,20 0F
T2 = 340C
= (34 0C x 1,8) + 32
= 93,200 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 7.438,6594 kg/jam (Lampiran B)
= 7.438,6594 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 16.399,2685 lb/jam t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 311.679,8296 kJ/jam = 295.412,6 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 93,20 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 16.20 °F T2 =93,20 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 34.20 °F
T1 – T2 = 0 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = -18,00°F
Universitas Sumatera Utara
24,1165
34,2016,202,3log
18,00-
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
20,9320,932
TTT 21
c 93,20 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = ¾ in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 20 ft - Pass = 4 P
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan
fluida dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft 9879,442F1165,24
FftjamBtu50
Btu/jam 295.412,6ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 4014,26/ftft 1963,0ft20
ft9879,442aL
AN 2
2
"t =×
=×
= buah
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 76 tube dengan
ID shell 12 in.
c. Koreksi UD
2
"t
ft 376,982ft2/ft 0,196367ft 20
aNLA
=
××=××=
Fftjam
Btu41,0535F24,1165x ft376,298
Btu/jam 295.412,6ΔtA
QU 22D °⋅⋅=
°=
⋅=
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin : Air, tube
(3) Flow area tube,at’ = 0,334 in2 (Tabel 10, Kern, 1965)
n144aN
a'tt
t ××
= (Pers. (7.48), Kern, 1965)
=×
×=
4144 0,33476
ta 0,0441 ft 2
(4) Kecepatan massa:
t
t awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
== 0,0441
516.399,268tG 372.129,0950 lbm/jam.ft 2
(5) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1.09 cP = 2,63682 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
Dari tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 18 BWG, diperoleh :
ID = 0,652 in = 0,0543 ft
µ×
= tt
GIDRe (Pers.(7.3), Kern, 1965)
=×
=63682,2
50372.129,090543,0Re t 7667,9568
Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 30 pada Ret = 7667,9568
(6) Pada tc = 68 °F
c = 0,99 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,347 Btu/jam lbm ft.°F (Tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
347,063682,299,0.
kc µ 1,9594
Universitas Sumatera Utara
(7) 3
1
t
i
k.c
IDkjHh
µ
××=ϕ
=××= 1,95940,0543
347,030t
ihϕ
375,6418
5579,26375,0
652,06418,753 =×=
×=
t
io
t
i
t
io
hODIDhh
ϕ
ϕϕ
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil tϕ = 1 (Kern, 1965)
F ft Btu/jam 5579,26315579,263 o2=×=
×=
io
tt
ioio
h
hh ϕϕ
Fluida panas : shell
(3’) Flow area shell
2
T
's
s ftP144
BCDa×××
= (Pers. (7.1), Kern, 1965)
Ds = Diameter dalam shell = 15,25 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C′ = Clearance = PT – OD
= 1 – 0,75 = 0,25 in
0,13241144
525,025,15=
×××
=sa ft 2
(4’) Kecepatan massa
s
s awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
3484,153.2321324,0
30737,1033==sG lbm/jam.ft2
(5’) jamftlbLN
wGt
/6806,857620
30737,10333/23/2
" =×
==
(6’) Asumsi h-=ho = 100
Universitas Sumatera Utara
ioh = F ft Btu/jam 5579,263 o2
FtThohio
hott cvcw09068,73)682,93(
1005579,32610068)( =−
++=−
++=
FtT
t wvf
05534,832
9068,732,932
=+
=+
=
Pada tf = 83,5534 °F
kf = 0,05587 Btu/jam lbm ft.°F
sf = 0,60
µ = 0,07784 cP
Dari gambar 12.9 (Kern, 1965), h-=ho = 110 Btu/jam ft2 0F
Pressure drop
Fluida dingin : sisi tube
(1) Untuk Ret = 7667,9568 f = 0,00027 ft2/in2 (Gambar 26, Kern, 1965)
s = 1 (Tabel 6, Kern, 1965)
φt = 1
(2) tφsID10105,22
nL2tGf
tΔP⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern, 1965)
(1)(1)(0,0543))1010(5,22
4)()20(2)50372.129,09((0,00027)tΔP
×××⋅
×××= = 1,1718 psi
(3) Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh 2g'
2V = 0,019
psi 3040,0
.0,0171
(4).(4)2g'
2V.s
4nrΔP
=
=
=
∆PT = ∆Pt + ∆Pr
= 1,1718 psi + 3040,0 psi
= 1,4758 psi ∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi
Universitas Sumatera Utara
Fluida panas : sisi shell
(1′) Untuk Res = 74999.7676
f = 0,0009 ft2/in2 (Gambar 29, Kern, 1965)
φs =1
s = 0,9
(2′) BL x 12 1N =+
520 x 12 1N =+ = 48 (Pers. (7.43), Kern, 1965)
Ds = 15,25/12 = 1,2708 ft
(3′)
sϕ .s. eD . 1010.22,5
1)(N .sD . 2sG f.
sP+
=∆ (Pers. (7.44), Kern, 1965)
(1)(0,9)(0,0608) 1010.22,5
(48) (1,2708) 2484)(232.153,3 0,0009 sP×××
×××=∆ = 1,5686 psi
∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi
LC.41 Condensor II (E-106)
Fungsi : Mengkondensasikan bahan yang keluar dari hasil atas
destilasi II.
Jenis : Sheal - Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 10.456,5684 Kg/jam (Lampiran A)
= 10.456,5684 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 7.438,6594 lb/jam
T1 = 37 0C
= (370C x 1,8) + 32
= 98,6 0F
T2 = 370C
= (370C x 1,8) + 32
= 98,6 0F
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 4.721,188002 kg/jam (Lampiran B)
= 4.721,188002 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 10.408.4923 lb/jam
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 197.817,7773 kJ/jam = 187.494,3390 Btu/jam (1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 98,6 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 39,6 °F T2 =98,6 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 21,6 °F
T1 – T2 = 0 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = 18 °F
29.730
21,639,62,3log
18,00
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
98,6 98,62
TTT 21c 98,6 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = ¾ in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 20 ft - Pass = 4 P
Universitas Sumatera Utara
d. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan
fluida dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft 126,1327F29.730
FftjamBtu50
Btu/jam 90187.494,33ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 32,1275/ftft 1963,0ft20
ft 126,1327aL
AN 2
2
"t =×
=×
= buah
e. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 40 tube dengan
ID shell 10 in.
f. Koreksi UD
2
"t
ft 04,571ft2/ft 0,196340ft 20
aNLA
=
××=××=
Fftjam
Btu40.159F29,696x ft04,157
Btu/jam 90187.494,33ΔtA
QU 22D °⋅⋅=
°=
⋅=
Fluida dingin : Air, tube
(3) Flow area tube,at’ = 0,334 in2 (Tabel 10, Kern, 1965)
naN
a ttt ×
×=
144
'
(Pers. (7.48), Kern, 1965)
=×
×=
4144 0,33440
ta 0,0232 ft 2
(4) Kecepatan massa:
t
t awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
==0232,0
310.408.492tG 448.749,3667 lbm/jam.ft 2
(5) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
Universitas Sumatera Utara
µ = 1.09 cP = 2,63682 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
Dari tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 18 BWG, diperoleh :
ID = 0,652 in = 0,0543 ft
µ×
= tt
GIDRe (Pers.(7.3), Kern, 1965)
=×
=63682,2
67448.749,360543,0Re t 9.246,7662
(8) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 38pada Ret = 9.246,7662
(9) Pada tc = 68 °F
c = 0,99 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,347 Btu/jam lbm ft.°F (Tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
347,063682,299,0.
kc µ 1,9594
(10) 3
1
t
i
k.c
IDkjHh
µ
××=ϕ
=××= 1,95940,0543
347,038t
ihϕ
475,5272
413,391775,0
652,05272,475 =×=
×=
t
io
t
i
t
io
hODIDhh
ϕ
ϕϕ
(11) Karena viskositas rendah, maka diambil tϕ = 1 (Kern, 1965)
F ft Btu/jam 413,39171413.3917 o2=×=
×=
io
tt
ioio
h
hh ϕ
ϕ
Fluida panas : shell
(3’) Flow area shell
2
T
's
s ftP144
BCDa×××
= (Pers. (7.1), Kern, 1965)
Universitas Sumatera Utara
Ds = Diameter dalam shell = 12 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C′ = Clearance = PT – OD
= 1 – 0,75 = 0,25 in
0,10421144
525,012=
×××
=sa ft 2
(4’) Kecepatan massa
s
s awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
18221.237,041042,0
23052.8998==sG lbm/jam.ft2
(5’) jamftlbLN
wGt
/5740,984020
23052.89983/23/2
" =×
==
(6’) Asumsi h-=ho = 150
ioh = F ft Btu/jam 413,3917 o2
FtThohio
hott cvcw01470,76)686,98(
150413,391715068)( =−
++=−
++=
FtT
t wvf
037,872
1470,766,982
=+
=+
=
Pada tf = 87,37 °F
kf = 0,0786 Btu/jam lbm ft.°F
sf = 0,60
µ = 0,1393 cP
Dari gambar 12.9 (Kern, 1965), h-=ho = 108 Btu/jam ft2 0F
Pressure drop
Fluida dingin : sisi tube
(1) Untuk Ret = 9.246,7662 f = 0,00028 ft2/in2 (Gambar 26, Kern, 1965)
s = 1 (Tabel 6, Kern, 1965)
φt = 1
Universitas Sumatera Utara
(2) tφsID10105,22
nL2tGf
tΔP⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern, 1965)
(1)(1)(0,0543))1010(5,22
4)()20(2) 67448.749,36((0,00028)tΔP
×××⋅
×××= = 1,59045 psi
(3) Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh 2g'
2V = 0,027
psi 4320,0
.0,0271
(4).(4)2g'
2V.s
4nrΔP
=
=
=
∆PT = ∆Pt + ∆Pr
= 1,59045 psi + 4320,0 psi
= 2,0224 psi ∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida panas : sisi shell
(1′) Untuk Res = 96.615,8414
f = 0,0013 ft2/in2 (Gambar 29, Kern, 1965)
φs =1
s = 0,9
(2′) BL x 12 1N =+
520 x 12 1N =+ = 48 (Pers. (7.43), Kern, 1965)
Ds = 12/12 = 1 ft
(3′)
sϕ .s. eD . 1010.22,5
1)(N .sD . 2sG f.
sP+
=∆ (Pers. (7.44), Kern, 1965)
(1)(0,9)(0,0608) 1010.22,5
(48) (1) 2418)(221.237,0 0,0013 sP×××
×××=∆ = 1,8520 psi
∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi
Universitas Sumatera Utara
LC.42 Condensor III (E-113)
Fungsi : Mengkondensasikan bahan yang keluar dari hasil atas destilasi IV.
Jenis : Sheal - Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 1.025,317371 Kg/jam (Lampiran B)
= 1.025,317371 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 2.260,4495 lb/jam
T1 = 30 0C
= (300C x 1,8) + 32
= 86 0F
T2 = 300C
= (300C x 1,8) + 32
= 86 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 510,787047 kg/jam (Lampiran A)
= 510,787047 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 1.126,0985 lb/jam
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 21.401,977271 kJ/jam = 20.285,0807 Btu/jam
Universitas Sumatera Utara
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 86 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 27 °F T2 =86 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 9 °F
T1 – T2 = 0 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = 18 °F
16,403
9272,3log
18,00
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
86 862
TTT 21c 86 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = ¾ in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 20 ft - Pass = 4 P
g. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan
fluida dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft 24,7338F403,16
FftjamBtu50
Btu/jam 720.285,080ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 6,300/ftft 1963,0ft20
ft 24,7338aL
AN 2
2
"t =×
=×
= buah
Universitas Sumatera Utara
h. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 24 tube dengan
ID shell 8 in.
i. Koreksi UD
2
"t
ft 94,2240ft2/ft 0,196324ft 20
aNLA
=
××=××=
Fftjam
Btu125,31F16,403x ft2240,94
Btu/jam 720.285,080ΔtA
QU 22D °⋅⋅=
°=
⋅=
Fluida dingin : Air, tube
(3) Flow area tube,at’ = 0,334 in2 (Tabel 10, Kern, 1965)
n144aN
a'tt
t ××
= (Pers. (7.48), Kern, 1965)
=×
×=
4144 0,33424
ta 0,0139 ft 2
(4) Kecepatan massa:
t
t awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
==0139,0
1.126,0985tG 80.917.,2545 lbm/jam.ft 2
(5) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1.09 cP = 2,63682 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
Dari tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 18 BWG, diperoleh :
ID = 0,652 in = 0,0543 ft
µ×
= tt
GIDRe (Pers.(7.3), Kern, 1965)
=×
=63682,2
4580.917.,250543,0Re t 1.667,3515
Universitas Sumatera Utara
(11) Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 7 pada Ret
=1.667,3515
(12) Pada tc = 68 °F
c = 0,99 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,347 Btu/jam lbm ft.°F (Tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
347,063682,299,0.
kc µ 1,9594
(13) 3
1.
××=
kc
IDkjH
h
t
i µϕ
=××= 1,95940,0543
347,07t
ihϕ
87,5971
76,151175,0
652,087,5971 =×=
×=
t
io
t
i
t
io
hODIDhh
ϕ
ϕϕ
(9) Karena viskositas rendah, maka diambil tϕ = 1 (Kern, 1965)
F ft Btu/jam 76,1511176,1511 o2=×=
×=
io
tt
ioio
h
hh ϕ
ϕ
Fluida panas : shell
(3’) Flow area shell
2
T
's
s ftP144
BCDa×××
= (Pers. (7.1), Kern, 1965)
Ds = Diameter dalam shell = 8 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C′ = Clearance = PT – OD
= 1 – 0,75 = 0,25 in
Universitas Sumatera Utara
0,10421144
525,012=
×××
=sa ft 2
(4’) Kecepatan massa
s
s awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
621.693,3731042,0
2.260,4495==sG lbm/jam.ft2
(5’) jamftlbLN
wGt
/13.58682420
2.260,44953/23/2
" =×
==
(6’) Asumsi h-=ho = 100
ioh = F ft /jam76,1511Btu o2
FtThohio
hott cvcw02184,78)6886(
10076,151110068)( =−
++=−
++=
FtT
t wvf
01092,822
2184,78862
=+
=+
=
Pada tf = 1092,82 °F
kf = 0,1231 Btu/jam lbm ft.°F
sf = 0,60
µ = 0,1327 cP
Dari gambar 12.9 (Kern, 1965), h-=ho = 780 Btu/jam ft2 0F
Pressure drop
Fluida dingin : sisi tube
(1) Untuk Ret = 1.667,3515 f = 0,00043 ft2/in2 (Gambar 26, Kern, 1965)
s = 1 (Tabel 6, Kern, 1965)
φt = 1
(2) tφsID10105,22
nL2tGf
tΔP⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern, 1965)
Universitas Sumatera Utara
(1)(1)(0,0543))1010(5,22
4)()20(2)80917,2545((0,00043)tΔP
×××⋅
×××= = 0,07942 psi
(3) Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh 2g'
2V = 0,016
psi 2560,0
.0,0161
(4).(4)2g'
2V.s
4nrΔP
=
=
=
∆PT = ∆Pt + ∆Pr
= 0,07942 psi + 2560,0 psi
= 0,3354 psi
∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida panas : sisi shell
(1′) Untuk Res = 9.473,6556
f = 0,0022 ft2/in2 (Gambar 29, Kern, 1965)
φs =1
s = 0,9
(2′) BL x 12 1N =+
520 x 12 1N =+ = 48 (Pers. (7.43), Kern, 1965)
Ds = 8/12 = 0.6667 ft
(3′)
sϕ .s. eD . 1010.22,5
1)(N .sD . 2sG f.
sP+
=∆ (Pers. (7.44), Kern, 1965)
(1)(0,9)(0,0608) 1010.22,5
(24) (0,6667) 26)(21693.373 0,0022 sP×××
×××=∆ = 0,0079 psi
∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi
Universitas Sumatera Utara
LC.43 Condensor (E-109)
Fungsi : Mengkondensasikan bahan yang keluar dari hasil atas destilasi III.
Jenis : Sheal - Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 3.136,9596 Kg/jam (Lampiran B)
= 3.136,9596 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 6.915,8482 lb/jam T1 = 63,5 0C
= (63,50C x 1,8) + 32
= 146,3 0F
T2 = 63,50C
= (63,50C x 1,8) + 32
= 146,3 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 2.129,945049 kg/jam (Lampiran A)
= 2.129,945049 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 4.695,7495 lb/jam t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 89.244,69755 kJ/jam = 84.587,3197 Btu/jam (1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 146,3 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 87,3 °F T2 =146,3 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 69,3 °F
T1 – T2 = 0 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = 18 °F
Universitas Sumatera Utara
78.139
69,3 87,32,3log
18,00
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
146,3 146,32
TTT 21c 146,3 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = ¾ in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 20 ft - Pass = 4 P
j. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan
fluida dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft 21,6505F042,78
FftjamBtu50
Btu/jam 784.587,319ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 5,5146/ftft 1963,0ft20
ft21,6505aL
AN 2
2
"t =×
=×
= buah
k. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 24 tube dengan
ID shell 8 in.
l. Koreksi UD
2
"t
ft 94,2240ft2/ft 0,196324ft 20
aNLA
=
××=××=
Fftjam
Btu489,11F78,193x ft2240,94
Btu/jam 784.587,319ΔtA
QU 22D °⋅⋅=
°=
⋅=
Universitas Sumatera Utara
Fluida dingin : Air, tube
(3) Flow area tube,at’ = 0,334 in2 (Tabel 10, Kern, 1965)
n144aN
a'tt
t ××
= (Pers. (7.48), Kern, 1965)
=×
×=
4144 0,33424
ta 0,0139 ft 2
(4) Kecepatan massa:
t
t awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
==0139,0
4.695,7495tG 337.419,1233 lbm/jam.ft 2
(5) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1.09 cP = 2,63682 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
Dari tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 18 BWG, diperoleh :
ID = 0,652 in = 0,0543 ft
µ×
= tt
GIDRe (Pers.(7.3), Kern, 1965)
=×
=63682,2
33337.419,120543,0Re t 6.952,7357
Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 26pada Ret = 6.952,7357
(6) Pada tc = 68 °F
c = 0,99 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,347 Btu/jam lbm ft.°F (Tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
347,063682,299,0.
kc µ 1,9594
Universitas Sumatera Utara
(7)
31
.
××=
kc
IDkjH
h
t
i µϕ
=××= 1,95940,0543
347,026t
ihϕ
325,3607
282,846975,0
652,0325.3607 =×=
×=
t
io
t
i
t
io
hODIDhh
ϕ
ϕϕ
(8) Karena viskositas rendah, maka diambil tϕ = 1 (Kern, 1965)
F ft u/jam282,8469Bt1282,8469 o2=×=
×=
io
tt
ioio
h
hh ϕϕ
Fluida panas : shell
(3’) Flow area shell
2
T
's
s ftP144
BCDa×××
= (Pers. (7.1), Kern, 1965)
Ds = Diameter dalam shell = 8 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C′ = Clearance = PT – OD
= 1 – 0,75 = 0,25 in
0,10421144
525,012=
×××
=sa ft 2
(4’) Kecepatan massa
s
s awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
366.370,9041042,0
6.915,8482==sG lbm/jam.ft2
(5’) jamftlbLN
wGt
/41,56872420
6.915,84823/23/2
" =×
==
(6’) Asumsi h-=ho = 300
Universitas Sumatera Utara
ioh = F ft Btu/jam 282,8469 o2
FtThohio
hott cvcw03021,108)683,146(
300 282,846930068)( =−
++=−
++=
FtT
t wvf
03010,1272
3021,1083,1462
=+
=+
=
Pada tf = 3010,127 °F
kf = 0,09876 Btu/jam lbm ft.°F
sf = 0,69
µ = 0,18143 cP
Dari gambar 12.9 (Kern, 1965), h-=ho = 310 Btu/jam ft2 0F
Pressure drop
Fluida dingin : sisi tube
(1) Untuk Ret = 6.952,7357 f = 0,0003 ft2/in2 (Gambar 26, Kern, 1965)
s = 1 (Tabel 6, Kern, 1965)
φt = 1
(2) tφsID10105,22
nL2tGf
tΔP⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern, 1965)
(1)(1)(0,0543))1010(5,22
4)()20(2) 33337.419,12((0,0003)tΔP
×××⋅
×××= = 0,96342 psi
(3) Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh 2g'
2V = 0,016
psi 0,2560
.0,0161
(4).(4)2g'
2V.s
4nrΔP
=
=
=
∆PT = ∆Pt + ∆Pr
= 0,96342 psi + 0,2560 psi
= 1,2194 psi ∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi
Universitas Sumatera Utara
Fluida panas : sisi shell
(1′) Untuk Res = 28.984,6615
f = 0,0013 ft2/in2 (Gambar 29, Kern, 1965)
φs =1
s = 0,66
(2′) BL x 12 1N =+
520 x 12 1N =+ = 48 (Pers. (7.43), Kern, 1965)
Ds = 8/12 = 0.6667 ft
(3′)
sϕ .s. eD . 1010.22,5
1)(N .sD . 2sG f.
sP+
=∆ (Pers. (7.44), Kern, 1965)
(1)(0,9)(0,0608) 1010.22,5
(24) (0,6667) 215)(28.984,66 0,0013 sP×××
×××=∆ = 0,0740 psi
∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi LC.44 Condensor V (E-115)
Fungsi : Mengkondensasikan bahan yang keluar dari hasil atas destilasi V.
Jenis : Sheal - Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Fluida Panas : senyawa campuran
Flowrate, W = 5.636,1122 Kg/jam (Lampiran B)
= 5.636,1122 Kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 12.425,5654 lb/jam
Universitas Sumatera Utara
T1 = 30 0C
= (30 0C x 1,8) + 32
= 86 0F
T2 = 30 0C
= (30 0C x 1,8) + 32
= 86 0F
Fluida dingin : air pendingin
Flowrate, W = 4.721,188002 kg/jam (Lampiran A)
= 4.721,188002 kg/jam x 2,2046 lb/kg
= 10.408,4923 lb/jam
t1 = 15 0C
= (15 0C x 1,8) + 32
= 59 0F
t2 = 25 0C
= (25 0C x 1,8) + 32
= 77 0F
Perhitungan design sesuai dengan literatur Kern
Panas yang diserap (Q) = 197.817,7773 kJ/jam = 187.494,3390 Btu/jam
(1) ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas Fluida Dingin Selisih T1 = 86 0F Temperatur yang lebih tinggi t2 = 77 0F ∆t2 = 27 °F T2 =86 0F Temperatur yang lebih rendah t1 = 59 0F ∆t1 = 9 °F
T1 – T2 = 0 °F Selisih t2 – t1 = 18 °F ∆t2 – ∆t1 = 18 °F
403,16
9 272,3log
18,00
ΔtΔt2,3log
ΔtΔtLMTD
1
2
12 =
=
−
= °F
(2) Tc dan tc
=+
=+
=2
86 862
TTT 21c 86 °F
=+
=+
=2
77592
ttt 21
c 68 °F
Universitas Sumatera Utara
Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi:
- Diameter luar tube (OD) = ¾ in
- Jenis tube = 18 BWG
- Pitch (PT) = 1 in triangular pitch
- Panjang tube (L) = 20 ft - Pass = 4 P
Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, kondensor untuk fluida panas gas dan fluida
dingin air, diperoleh UD = 2-50, dan faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 50 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
2
oo2
D
ft 228,6137F403,16
FftjamBtu50
Btu/jam 90187.494,33ΔtU
QA =×
⋅⋅
=×
=
Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft (Tabel 10, Kern)
Jumlah tube, 58,2307/ftft 1963,0ft20
ft228,6137aL
AN 2
2
"t =×
=×
= buah
Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 76 tube dengan ID shell
12 in.
Koreksi UD
2
"t
ft 298,3760ft2/ft 0,196376ft 20
aNLA
=
××=××=
Fftjam
Btu38,310F16,403x ft298,3760
Btu/jam 90187.494,33ΔtA
QU 22D °⋅⋅=
°=
⋅=
Fluida dingin : Air, tube
(3) Flow area tube,at’ = 0,334 in2 (Tabel 10, Kern, 1965)
n144aN
a'tt
t ××
= (Pers. (7.48), Kern, 1965)
=×
×=
4144 0,33476
ta 0,0441 ft 2
(4) Kecepatan massa:
Universitas Sumatera Utara
t
t awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
==0441,0
310.408,492tG 236.183,8771 lbm/jam.ft 2
(5) Bilangan Reynold:
Pada tc = 68 °F
µ = 1.09 cP = 2,63682 lbm/ft2⋅jam (Gambar 14, Kern, 1965)
Dari tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 18 BWG, diperoleh :
ID = 0,652 in = 0,0543 ft
µ×
= tt
GIDRe (Pers.(7.3), Kern, 1965)
=×
=63682,2
71236.183,870543,0Re t 4.866,7191
Taksir jH dari Gambar 24 Kern (1965), diperoleh jH = 17 pada Ret = 4.866,7191
(6) Pada tc = 68 °F
c = 0,99 Btu/lbm.°F (Gambar 2, Kern, 1965)
k = 0,347 Btu/jam lbm ft.°F (Tabel 5, Kern, 1965)
=
×=
3
13
1
347,063682,299,0.
kc µ 1,9594
(7)
31
.
××=
kc
IDkjH
h
t
i µϕ
=××= 1,95940,0543
347,017t
ihϕ
325,3607
282,846975,0
652,0325,3607 =×=
×=
t
io
t
i
t
io
hODIDhh
ϕ
ϕϕ
(8) Karena viskositas rendah, maka diambil tϕ = 1 (Kern, 1965)
Universitas Sumatera Utara
F ft Btu/jam 282,84691282,8469 o2=×=
×=
io
tt
ioio
h
hh ϕϕ
Fluida panas : shell
(3’) Flow area shell
2
T
's
s ftP144
BCDa×××
= (Pers. (7.1), Kern, 1965)
Ds = Diameter dalam shell = 12 in
B = Baffle spacing = 5 in
PT = Tube pitch = 1 in
C′ = Clearance = PT – OD
= 1 – 0,75 = 0,25 in
0,10411144
525,012=
×××
=sa ft 2
(4’) Kecepatan massa
s
s awG = (Pers. (7.2), Kern, 1965)
92119.361,811041,0
412.425,565==sG lbm/jam.ft2
(5’) jamftlbLN
wGt
/6366,437620
412.425,5653/23/2
" =×
==
(6’) Asumsi h-=ho = 400
ioh = F ft Btu/jam 282,8469 o2
FtThohio
hott cvcw05440,78)6886(
400282,846940068)( =−
++=−
++=
FtT
t wvf
02720,822
5440,78862
=+
=+
=
Pada tf = 2720,82 °F
kf = 0,0987 Btu/jam lbm ft.°F
Universitas Sumatera Utara
sf = 0,68
µ = 0,1437 cP
Dari gambar 12.9 (Kern, 1965), h-=ho = 410 Btu/jam ft2 0F
Pressure drop
Fluida dingin : sisi tube
(1) Untuk Ret = 4.866,7191 f = 0,0003 ft2/in2 (Gambar 26, Kern, 1965)
s = 1 (Tabel 6, Kern, 1965)
φt = 1
(2) tφsID10105,22
nL2tGf
tΔP⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅= (Pers. (7.53), Kern, 1965)
(1)(1)(0,0543))1010(5,22
4)()20(2) 71236.183,87((0,0003)tΔP
×××⋅
×××= = 0,47204 psi
(3) Dari Gambar 27, Kern, 1965 diperoleh 2g'
2V = 0,0056
psi 0,0896
.0,00561
(4).(4)2g'
2V.s
4nrΔP
=
=
=
∆PT = ∆Pt + ∆Pr
= 0,47204 psi + 0,0896 psi
= 0,5616 psi ∆Pt yang diperbolehkan = 10 psi
Fluida panas : sisi shell
(1′) Untuk Res = 71.405,7306
f = 0,0014 ft2/in2 (Gambar 29, Kern, 1965)
φs =1
Universitas Sumatera Utara
s = 0,68
(2′) BL x 12 1N =+
520 x 12 1N =+ = 48 (Pers. (7.43), Kern, 1965)
Ds = 12/12 = 1 ft
(3′)
sϕ .s. eD . 1010.22,5
1)(N .sD . 2sG f.
sP+
=∆ (Pers. (7.44), Kern, 1965)
(1)(0,68)(0,0608) 1010.22,5
(76) (1) 2192)(119.361,8 0,0014 sP×××
×××=∆ = 0,3237 psi
∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS
LD.1 Screening (SC)
Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : bar screen
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : stainless steel
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1.556,9329 kg/jam
Laju alir volume (Q) = 3kg/m995,68
s jam/36001kg/jam 1.556,9329 × = 0,00043 m3/s
Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater
Ukuran bar :
Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm;
Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°
Direncanakan ukuran screening:
Panjang screen = 2 m
Lebar screen = 2 m
Misalkan, jumlah bar = x
Maka, 20x + 20 (x + 1) = 2000
40x = 1980
x = 49,5 ≈ 50 buah
Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2040000 mm2 = 2,04 m2
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan
30% screen tersumbat.
Universitas Sumatera Utara
Head loss (∆h) = 22
2
22
2d
2
(2,04) (0,6) (9,8) 2(0,00043)
A C g 2Q
=
= 0,6.10-8 m dari air
= 0,0006 mm dari air
1200
1200
20
Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)
LD.2 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1
Jenis : beton kedap air
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1585 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)
Laju alir massa (F) = 1.556,9329 kg/jam = 1,3482 lbm/s
Laju air volumetrik, /sft 0,0153lbm/ft 62,1585lbm/s 1,3482
ρFQ 3
3 ===
= 0,92031 ft3/min
Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991).
Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :
0υ = 1,57 ft/min atau 8 mm/s
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :
Universitas Sumatera Utara
Kedalaman tangki 10 ft
Lebar tangki 2 ft
Kecepatan aliran ft/min 0,0460ft2ft x 10/minft 0,92031
AQv
3
t
===
Desain panjang ideal bak : L = K
0υh v (Kawamura, 1991)
dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft.
Maka : L = 1,5 (14/1,57) . 0,0460 = 0,4396 ft
Diambil panjang bak = 3/4 ft = 0,2286 m
Uji desain :
Waktu retensi (t) : QVat =
min/ft 0,92031ft 1) x 2 x (10
3
3
= = 21,737 menit
Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 16 menit (Kawamura, 1991).
Surface loading : =AQ
=
= 3,44246 gpm/ft2
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 (Kawamura, 1991).
Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :
∆h = K v2
2 g
= 0,12 [0,04601 ft/min. (1min/60s) . (1 m/3,2808 ft) ]2 2 (9,8 m/s2)
= 3,3456. 10-10 m dari air
= panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik
laju alir volumetrik luas permukaan masukan air
0,92031 ft3/min (7,481 gal/ft3) 2 ft x 1 ft
Universitas Sumatera Utara
LD.3 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01)
Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)
Laju massa Al2(SO4)3 = 0,07784 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 1 hari
Faktor keamanan = 20 %
Perhitungan:
Ukuran Tangki
Volume larutan, 3l kg/m13630,3
hari30jam/hari24kg/jam 0,07784V
×××
=
= 0,1370 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,1370 m3 = 0,16448 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 2
33
23
2
πD83m 0,16448
D23πD
41m 0,16448
HπD41V
=
=
=
Maka: D = 0,5117 m ; H = 0,7676 m
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggixcairanvolume
Universitas Sumatera Utara
= )0,16448(
) 0,7676)(0,137074( = 0,6396 m = 2,0986 ft
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,6396 m
= 8544,4483 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 8544,4483 2
= 85444,48343 g/cm.det2 = 1,239266 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 1,239266 psia = 15,9352 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (15,9352 psia)
= 16,7320 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,01667m 0,0004234psia) 01,2(16,732a)(0,8)2(12650psi
m) 0,5117 psia)( (16,73201,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,01667 in + 0,125 in = 0,141671 in
Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,5117 m = 0,170581 m
E/Da = 1 ; E = 0,170581 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,170581 m = 0,0426 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,170581 m = 0,03411 m
Universitas Sumatera Utara
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,5117 m = 0,0426 m
dengan :
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik ( Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
( )μDNρ
N2
aRe = (Geankoplis, 1997)
( )( )( )39657,452
106,72 x3,28080,170581185,0889
N 4
2
Re =⋅
=−
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5a
3T
gρ.D.nK
P = (McCabe,1999)
KT = 6,3 (McCabe,1999)
Hp 0,001663 ft.lbf/det 5501Hp x ft.lbf/det 0,914663
.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (85,0889ft) 3,2808.(0,170581put/det) (1 6,3P 2
353
=
=
×=
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,0
0,001663 = 0,002078781 hp
Maka daya motor yang dipilih 0,05 hp
LD.4 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02)
Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Universitas Sumatera Utara
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)
Laju massa Na2CO3 = 0,0420 kg/jam
Densitas Na2CO3 30 % = 1327 kg/m3 = 82,845 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20 %
Perhitungan Ukuran Tangki
Volume larutan, 3l kg/m13270,3
hari30jam/hari24kg/jam0420,0V
×××
=
= 0,0760 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,060 m3
= 0,0912 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 2
( )( )
33
23
2
πD83m 0,0912
3/2DπD41m 0,0912
HπD41V
=
=
=
Maka: D = 0,2838 m ; H = 0,4257 m
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggixcairanvolume
= ) 0,0912(
)4257,0)(0912,0( = 0,3547 m = 1,1640 ft
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
Universitas Sumatera Utara
= 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,3547 m
= 4.614,002105 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 054.614,0021 2
= 46.140,02105 g/cm.det2 = 0,6692 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 0,6692 psia = 15,3652 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (15,3652 psia)
= 16,1334 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0089m 0,000226psia) 41,2(16,133a)(0,8)2(12650psi
0,2838m) psia)( (16,13341,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0089 in + 0,125 in = 0,1339 in
Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,2838 m = 0,0946 m
E/Da = 1 ; E = 0,0946 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,0946 m = 0,0236 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,0946 m = 0,0189 m
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,2838 m = 0,03236 m
dengan :
Dt = diameter tangki
Universitas Sumatera Utara
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
( )μDNρ
N2
aRe = (Geankoplis, 1997)
( )( )( )320.157,175
103,69 x3,28080,0946182,845
N 4
2
Re =⋅
=−
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus :
c
5a
3T
gρ.D.nK
P = ( McCabe,1999)
KT = 6,3 (McCabe,1999)
Hp 0,000084ft.lbf/det 5501hp x ft.lbf/det 0,0467
.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (82,845ft) 0,0946.(3,2808put/det) 6,3.(1P 2
353
=
=
×=
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,0
0,000084 = 0,000106Hp
Maka daya motor yang dipilih 0,05 hp
LD.5 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) (TP-03)
Fungsi : Membuat larutan asam sulfat
Universitas Sumatera Utara
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 % (% berat)
Laju massa H2SO4 = 0,03630 kg/jam
Densitas H2SO4 = 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20 %
Perhitungan :
Volume larutan, 3l kg/m1061,70,05
jam24hari30kg/jam 0,03630V
×××
= = 0,4923 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,4923 m3 = 0,5908 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 2
( )
33
23
2
πD83m 0,5908
3/2DπD41m 0,5908
HπD41V
=
=
=
Maka, D = 1,8381 m ; H = 2,7572 m
Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki = silindervolume
silindertinggixcairanvolume
= 0,5908752,24923,0 x
= 2,2977 m= 7,5384 ft
Tebal Dinding Tangki
Universitas Sumatera Utara
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 1061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,2977 m
= 23.907,20048 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 4823.907,200 2
= 239.072,0048 g/cm.det2 = 3,4674 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 3,4674 psia = 18,1634 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (18,1634 psia)
= 19,0716 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in0,0682m 0,00173psia) 61,2(19,071a)(0,8)2(12650psi
m) 1,8381 psia)( (19,07161,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0682 in + 0,125 in = 0,1932 in
Daya Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 1,8381 m = 0,6127 m
E/Da = 1 ; E = 0,6127 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,6127 = 0,1531 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,6127 = 0,1225 m
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,8381 = 0,1531 m
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas H2SO4 5 % = 0,012 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
( )μDNρN
2a
Re = (Geankoplis, 1983)
( )( )722.320,326
0,012)3,2808(0,61271 66,2801
N2
Re =×
=
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5a
3T
gρ.D.nK
P = (McCabe, 1999)
KT = 4,1 (McCabe, 1999)
Hp 0,5041 ft.lbf/det 5501Hpx
.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (66,2801ft) 3,2808 .(0,6127put/det) (1 4,1P 2
353
=
×=
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,0
0,5041 = 0,6301 Hp
Maka daya motor yang dipilih 1 hp
LD.6 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04)
Fungsi : Tempat membuat larutan NaOH
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Laju alir massa NaOH = 0,01284 kg/jam
Waktu regenerasi = 24 jam
NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat)
Densitas larutan NaOH 4% = 1518 kg/m3 = 94,7689 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Universitas Sumatera Utara
Faktor keamanan = 20%
Perhitungan :
Volume larutan, (V1) =)kg/m8(0,04)(151
jam/hari) hari)(24kg/jam)(30 (0,012843
= 0,1523 m3
Volume tangki = 1,2 x 0,1523 m3 = 0,1828 m3
Volume silinder tangki (Vs) = 4
HsDiπ 2
(Brownell,1959)
Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 2
Maka : Hs : Di = 3 : 2
Maka : Vs= ( )4
232 DiDiπ
0,1523 = ( )8
Di3Di2π
Di = 0,5688 m
Hs = 3/2 Di = 3/2 (0,5688)
= 0,8532 m
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggixcairanvolume
= 3
3
m31828,0m))(0,8532m(0,1523 = 0,7110 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7110 m
= 10.577,8499 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 910.577,849 2
= 105.778,4994 g/cm.det2 = 1,5341 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 1,5341 psia = 1,5341 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (1,5341 psia)
= 17,0416 psia
Universitas Sumatera Utara
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0188m 0,000479psia) 61,2(17,041a)(0,8)2(12650psi
m) 0,5688 psia)( (17,04161,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0188in + 0,125 in = 0,1438 in
Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,5688 m = 0,1896 m
E/Da = 1 ; E = 0,1896 m
L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,1896 m = 0,0474 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,1896 m = 0,0379 m
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,5688 m = 0,0474 m
dengan :
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas NaOH 4% = 4,302 . 10-4 lbm/ft.det (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
( )μDNρ
N2
aRe = (Geankoplis, 1997)
Universitas Sumatera Utara
( )( )4371,249.58
10302,4)2808,3 0,1896(1 94,7689
N 4
2
Re =⋅
×=
−
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c
5a
3T
gρ.D.nK
P = ( McCabe,1999)
KT = 4,1 (McCabe,1999)
Hp00000538,0ft.lbf/det 5501hpx
.detlbm.ft/lbf 32,174)lbm/ft (94,7662ft) .(0,1896put/det) 4,1.(1P 2
353
=
=
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,0
00000538,0 = 0,00000672 Hp
Maka daya motor yang dipilih 0,05 hp
LD.7 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-05)
Fungsi : Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Kondisi operasi:
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Ca(ClO)2 yang digunakan = 2 ppm
Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat)
Laju massa Ca(ClO)2 = 0,002582 kg/jam
Densitas Ca(ClO)2 70 % = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 90 hari
Faktor keamanan = 20 %
Perhitungan :
Volume larutan, 3l kg/m12720,7
hari9024jam/harikg/jam0,002582V
×××
= = 0,109 m3
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,109 m3 = 0,130 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 3 : 2
33
23
2
πD83m0,130
D23πD
41m0,130
HπD41V
=
=
=
Maka, D = 0,407 m ; H = 0,611 m
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggixcairanvolume
= )130,0(
)611,0)(109,0( = 0,509 m
Tebal tangki :
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,509 m
= 6350,4 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg6350,4 2
= 63504 kg/cm.det2 = 0,925 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 0,925 psia = 15,621 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (15,621 psia)
= 16,402 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,013m 0,00033psia) 1,2(16,402a)(0,8)2(12650psi
m) 0,407 psia)( (16,4021,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Universitas Sumatera Utara
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,013 in + 0,125 in = 0,138 in
Daya Pengaduk :
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,407 m = 0,135 m
E/Da = 1 ; E = 0,135
L/Da = ¼ ; L = 1/4 x 0,135 m = 0,0339 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,135 m = 0,0271 m
J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,407 m = 0,0339 m
dengan :
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas kaporit = 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
( )µ
ρ 2
ReaDN
N = (Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1983)
( )( )( )23683,3622
107194,63,28080,1351 79,4088
4
2
Re =⋅
×=
−N
NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
cRe
5a
3T
gNρ.D.nK
P =
KT = 4,05
Universitas Sumatera Utara
hp 10.7035,8
ft.lbf/det 5501hp x
).detlbm.ft/lbf )(32,17(4850,0323)lbm/ft (79,4088ft) .(0,135put/det) 4,05.(1P
7
2
353
−=
=
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,010.7035,8 7−
= 1,0879.10-6 Hp
Maka daya motor yang dipilih 0,05 Hp
LD.8 Clarifier (CL)
Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena
penambahan alum dan soda abu
Tipe : External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk : Circular desain
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Data:
Laju massa air (F1) = 1.556,933007 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,0778 kg/jam
Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,0420 kg/jam
Laju massa total, m = 1.557,052891 kg/jam = 0,4325 kg/detik
Densitas Al2(SO4)3 = 2710 kg/m3 (Perry, 1999)
Densitas Na2CO3 = 2533 kg/m3 (Perry, 1999)
Densitas air = 996,2 kg/m3 (Perry, 1999)
Reaksi koagulasi:
Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2
Perhitungan:
Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh :
Untuk clarifier tipe upflow (radial):
Kedalaman air = 3-10 m
Settling time = 1-3 jam
Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam
Universitas Sumatera Utara
Diameter dan Tinggi clarifier
Densitas larutan,
( )
2533 0,0420
2710 0,0778
2,996 071.556,9330
071.556,9330
++=ρ
ρ = 996,247 kg/m3 = 0,996 gr/cm3
Volume cairan, V = 3m1,5629 996,247
jam1kg/jam 071.556,9330=
×
V = 1/4πD2H
D = m3318,033,14
5629,14)
πH4V(
1/21/2 =
×
×=
Maka, diameter clarifier = 0,3318 m
Tinggi clarifier = 1,5 D = 0,4977 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 996,247 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,4977 m
= 4.859,5918 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 4.859,5918 2
= 48.595,91825 kg/cm.det2 = 0,7048 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 0,7048 psia = 15,4008 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (15,4008 psia)
= 16,1708 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Tebal shell tangki:
in 0,01044m 0,000265psia) 81,2(16,170a)(0,8)2(12650psi
m) 0,3318 psia)( (16,17081,2P2SE
PDt
==−
=
−=
1Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,01044 in + 0,125 in = 0,13544 in
Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk
pemutaran (turnable drive) : (Azad, 1976)
T, ft-lb = 0,25 D2 LF
Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi )
Sehingga : T = 0,25 [(0,3318 m).(3,2808 ft/m) ]2.30
T = 8,8889 ft-lb
Daya Clarifier
P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)
dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga,
P = 0,006 × (0,3318)2 = 0,000660 kW = 8,85 x 10-9 Hp
Maka daya motor yang dipilih 0,05 Hp
LD.9 Sand Filter (SF)
Fungsi : Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air
yang keluar dari clarifier
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah : 1
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 1.556,933007 kg/jam
Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1585 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)
Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi.
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki
Ukuran Tangki Filter
Volume air, 3a kg/m995,68
jam0,25 kg/jam 071.556,9330V
×= = 0,3909 m3
Volume total = 4/3 x 0,3909 m3 = 0,5212 m3
Faktor keamanan 20 %, volume tangki = 1,05 x 0,5212 = 0,6254 m3
Volume silinder tangki (Vs) = 4
HsDi. 2π
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1
Vs = 4.3 3Diπ
0,6254 m3 = 4.3 3Diπ
Di = 0,6462 m; H = 1,9278 m
Tinggi penyaring = ½ x 1,9278 m = 0,9639 m
Tinggi air = ½ x 1,9278 m = 0,9639 m
Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4
Tinggi tutup tangki = ¼ (0,6426) = 0,1606 m
Tekanan hidrostatis, Phid = ρ x g x l
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,9639 m
= 9.405,4272 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 9.405,4272 2
= 94.054,2724 kg/cm.det2 = 1,3641 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 1,3641 psia = 16,0601 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (16,0601 psia)
= 16,8631 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0210m 0,000535psia) 11,2(16,863a)(0,8)2(12650psi
m) 0,6426 psia)( (16,86311,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0210 in + 0,125 in = 0,1460 in
LD.10 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)
Fungsi : Mengurangi kesadahan air
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Data :
Laju massa air = 117,0011 kg/jam
Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1985 lbm/ft3 (Geankoplis,1997)
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20 %
Ukuran Cation Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar kation = 2 ft = 0,609 m
- Luas penampang penukar kation = 3,14 ft2
Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,7620 m
Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft
= 3,0 ft
Universitas Sumatera Utara
Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft
Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup = ( ) ft 1 221
= = 0,3048
(Brownell,1959)
Sehingga, tinggi cation exchanger = 3,0 ft + 2(1) ft = 5 ft = 1,524 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,524 m
= 14.870,860 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg14.870,860 2
= 148.708,60 kg/cm.det2 = 2,156 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 2,166 psia = 16,852 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (16,852 psia)
= 17,695 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0209m 0,00053psia) 1,2(17,695a)(0,8)2(12650psi
m) 9psia)(0,60 (17,6951,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0209 in + 0,125 in = 0,1459 in
Universitas Sumatera Utara
LD.11 Tangki Penukar Anion (anion exchanger) (AE)
Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C
Jumlah : 1
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 oC
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 117,0011 kg/jam
Densitas air = 995,68 kg/m3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20 %
Ukuran Anion Exchanger
Dari Tabel 12.3, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
- Diameter penukar anion = 1 ft = 0,3048 m
- Luas penampang penukar anion = 3,14 ft2
Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft
Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft
= 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 0,3048 m
Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup = ( ) m 0,15240,304821
= (Brownell,1959)
Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 + 2(0,1524) = 3,304 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l
= 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,304 m
= 32.247,127 kg/m.det2
Universitas Sumatera Utara
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg32.247,127 2
= 322.471,27 kg/cm.det2 = 4,677 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 4,677 psia = 19,373 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (19,373 psia)
= 20,341 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0241m 0,00061psia) 1,2(20,341a)(0,8)2(12650psi
m) 48psia)(0,30 (20,3411,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0241 in + 0,125 in = 0,149 in
LD.12 Refrigerator (RF)
Fungsi : Mendingin air pendingin hingga 15 0C
Jenis : Refrigerator
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B
Jumlah : 1 buah
Kondisi operasi :
Suhu air masuk menara (TL2) = 25 °C = 77 °F
Suhu air keluar menara (TL1) = 15 °C = 59 °F
Suhu udara (TG1) = 25 °C = 77°F
Densitas air (15 °C) = 995,68 kg/m3 (Perry, 1999)
Laju massa air pendingin = 25.369,5565kg/jam
= 55.929,7242 lb/jam
Universitas Sumatera Utara
H2 tetrafluoroethane, T= 10 0F- 10 0F = 0 0F = 103,015 btu/lbm
H4 tetrafluoroethane, T= 70 0F + 10 0F = 80 0F = 37,978 btu/lbm
( )sbtuQ
lbmbtuQ
HHQ
m
C
CC
/9677,859/978,37015,10342
=−
=−
=
LD.13 Tangki Utilitas-01 (TU-01)
Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : Temperatur 25°C dan tekanan 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 oC
Laju massa air = 1.556,9330 kg/jam
Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)
Kebutuhan perancangan = 3 jam
Perhitungan :
Volume air, 3a kg/m995,68
jam3kg/jam 1.556,9330V
×= = 4,6910 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 4,6910 m3 = 5,6292 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6
33
23
2
πD103m 5,6292
D56πD
41m 5,6292
HπD41V
=
=
=
D = 1,8141 m ; H = 2,1769 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi cairan dalam tangki = silindervolume
silindertinggixcairanvolume
= ) 6292,5(
)1769,2)( 4,6910( = 1,8141 m = 5,9518 ft
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,8141 m
= 17.701,6918 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 817.701,691 2
= 177.016,918 kg/cm.det2 = 2,5674 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 2,5674 psia = 17,2634 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (17,2634 psia)
= 18,1265 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in 0,0640m 0,00162psia) 51,2(18,126a)(0,8)2(12650psi
m) 41psia)(1,81 (18,12651,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0640 in + 0,125 in = 0,1890 in
Universitas Sumatera Utara
LD.14 Tangki Utilitas - 02 (TU-02)
Fungsi : menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur = 30 °C
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 904 kg/jam
Densitas air = 995,68 kg/m3 (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 24 jam
Faktor keamanan = 20 %
Perhitungan:
Volume air, 3a kg/m995,68jam24kg/jam904
V×
= = 21,7901 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 21,7901 m3 = 26,1481 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD83m 26,1481
D23πD
41m 26,1481
HπD41V
=
=
=
Maka, D = 2,8099 m
H = 4,2148 m
Tinggi air dalam tangki = ) 26,1481(
)2099,4)( 7901,21( = 3,5124 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,5124 m
= 34272,90741 kg/m.det2
Universitas Sumatera Utara
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg134272,9074 2
= 342729,0741 kg/cm.det2 = 4,970psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 4,970 psia = 19,666 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (19,666 psia)
= 20,650 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in0,113m 0,00287psia) 1,2(20,650a)(0,8)2(12650psi
m) 99psia)(2,80 (20,6501,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,113 in + 0,125 in = 0,238 in
LD.15 Deaerator (DE)
Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Jumlah : 1
Kondisi operasi : Temperatur = 90 oC
Tekanan = 1 atm
Kebutuhan Perancangan = 24 jam
Laju alir massa air = 117,0011 kg/jam
Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1936 lbm/ft3 (Perry, 1999)
Faktor keamanan = 20 %
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan :
Volume air, 3a kg/m995,68
jam24kg/jam 117,0011V
×= = 2,8202 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 2,8202 m3 = 3,3842 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
33
23
2
πD83m 3,3842
D23πD
41m 3,3842
HπD41V
=
=
=
Maka: D = 1,4213 m ; H = 2,1320 m
Tinggi cairan dalam tangki = 1320,23,3842
2,8202 x = 1,7766 m
Diameter tutup = diameter tangki = 1,4213 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1
Tinggi tutup = m 0,3553 m 1,421341
=x (Brownell,1959)
Tinggi tangki total = 2,1320 x 2( 0,3553) = 1,5151 m
Tebal tangki
Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x l
= 996,24 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5151 m
= 14.784,67154 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 5414.784,671 2
= 147.846,7154 kg/cm.det2 = 2,1443 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 2,1443 psia = 16,8403 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (16,8403 psia)
= 17,6823 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in0,0489m 0,00124psia) 31,2(17,682a)(0,8)2(12650psi
m) 13psia)(1,42 (17,68231,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0489 in + 0,125 in = 0,1739 in
LD.16 Ketel Uap (KU)
Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis : Ketel pipa air
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Carbon steel
Data :
Uap jenuh yang digunakan bersuhu 150 °C
kalor laten steam 2745,0 kj/kg = 1180,6451 Btu/lbm
Panas entalpi steam = 2745,0 kj/kg = 1180,6451 Btu/lbm
Panas entalpi campuran = 549,4799 kj/kg = 236,3354 Btu/lbm
Total kebutuhan uap = 585,00563 kg/jam = 1.289,7034 lbm/jam Perhitungan:
Menghitung Daya Ketel Uap
H,P,W 3970534 ××
=
dimana: P = daya ketel uap, Hp
W = kebutuhan uap, lbm/jam
H = kalor laten steam, Btu/lbm
Maka,
3,9705,34 ) 236,3354 - (1180,6451 1.289,7034
××
=P = 36,3813 Hp
Universitas Sumatera Utara
Menghitung Jumlah Tube
Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/Hp
= 36,3813 Hp × 10 ft2/Hp
= 363,3813 ft2
Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:
- Panjang tube, L = 30 ft
- Diameter tube 6 in
- Luas permukaan pipa, a′ = 1,734 ft2/ft (Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube,
734,130 363,3813
' ×=
×=
aLANt = 6,9937 buah ≈ 7 buah
LD.17 Tangki Bahan Bakar (TB)
Fungsi : Menyimpan bahan bakar solar
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Temperatur : 30 °C
Tekanan : 1 atm
Laju volume solar = 124,652 L/jam
Densitas solar = 0,89 kg/L (Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 7 hari
Perhitungan :
a. Volume Tangki
Volume solar (Va) = 124,652 L/jam x 7 hari x 24 jam/hari
= 20.941,536 L = 20,9415 m3
Direncanakan membuat 1 tangki dan faktor kelonggaran 20%, maka :
Volume 1 tangki, Vl = 1,2 x 20,9415 m3 = 25,1298 m3
Universitas Sumatera Utara
b. Diameter dan Tinggi Shell
- Tinggi silinder (Hs) : Diameter (D) = 4 : 3
- Tinggi tutup (Hd) : Diameter (D) = 1 : 4
- Volume shell tangki (Vs) :
3
2s
2
D3πVs
34D
4πHπRVs
=
== D
- Volume tutup tangki (Ve) :
Vh = 32d
2 D24
D41D
6HR
32 π
=
π
=π (Brownell,1959)
- Volume tangki (V) :
Vt = Vs + Vh
= 3D83π
25,1298 m3 = 31,1775 D
D3 = 21,3416 m3
D = 2,7738 m
D = 109,2047 in
Hs = =D34 3,6984 m
c. Diameter tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 2,7738 m
d. Tebal shell tangki
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA –283 Grade C
diperoleh data :
- Allowable stress (S) = 12650 psia = 87218,714 kPa
- Joint efficiency (E) = 0,8
- Corrosion allowance (C) = 0.125 in/tahun (Brownell,1959)
Volume cairan = 20,9415 m3
Universitas Sumatera Utara
Tinggi cairan dalam tangki =3
3
m1298,25m 20,9415 × 3,6984 m = 3,0820 m
Tekanan Hidrostatik :
PHidrostatik = ρ × g × l
= 890,0712 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,0820 m
= 26.883,4253 kg/m.det2
= cm
mxkg
gx100
11
1000m.det
kg 326.883,425 2
= 268.834,253 kg/cm.det2 = 3,8991 psia
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 14,696 psia
Poperasi = 14,696 psia + 3,8991 psia = 18,5951 psia
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (18,5951 psia)
= 19,5248 psia
Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia (Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
in0,1054m 0,00267psia) 81,2(19,524a)(0,8)2(12650psi
m) 38psia)(2,77 (19,52481,2P2SE
PDt
==−
=
−=
Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1054 in + 0,125 in = 0,2304 in
LD.18 Pompa Screening (PU-01)
Fungsi : Memompa air dari sungai ke bak sedimentasi Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa (F) = 1.556,9330 kg/jam = 0,9534 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1603 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,9534
ρFQ 0,01533 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,01533)0,45 (62,1258)0,13
= 1,0181 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1,25 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,380 in = 0,1149 ft
Diameter Luar (OD) : 1,660 in = 0,1383 ft
Inside sectional area : 0,01040 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft0,01040/sft0,01533
= 1,4748 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)49ft/s)(0,11 )(1,4748lbm/ft (62,1603 3
= 21.085,5271 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 21.085,5271 dan ε/D = 0,0004
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0053
Universitas Sumatera Utara
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
4748,1012
−
= 0,01859 ft.lbf/lbm
1 elbow 90o: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75))174,32(2
4748,1 2
= 0,02535 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 4748,1 2
= 0,0676 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 70 ft = Ff= 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,006)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,11494748,1.70 2
=0,4362 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex=cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
4748,1012
− = 0,033 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,5815 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 2,085 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
005815,016,62
92,2117174,32
)03(174,32174,322
04748,11
2
=++−
+−
+− P
x
0,0338 + 3 + 5815,0 +16,6292,2117 1P− = 0
P1 = 2.342,6527 lbf/ft2
= 2.342,6527 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,2684 lbf/in2
Universitas Sumatera Utara
Sehingga,
-Wf = 5815,0303380,016,62
92,2117 2342,6527+++
−
= 7,2307 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
01252,0./.550
/16,62/0,01533/. 7,2309550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp01566,08,0
01252,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.19 Pompa Sedimentasi (PU-02)
Fungsi : Memompa air dari bak sedimentasi ke klarifier
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 1.556,933007 kg/jam = 0,9534 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,9534
ρFQ 0,01533 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,01533)0,45 (62,1258)0,13
= 0,7830 in
Universitas Sumatera Utara
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1,25 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1149 ft
Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
Inside sectional area : 0,01040 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft0,01040/sft01533,0
= 1,4748 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)49ft/s)(0,11 )(1,4748lbm/ft (62,1585 3
= 21.085,52717 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 29.817,3989 dan ε/D = 0,0004
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0053
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
1,4748012
−
= 0,0185 ft.lbf/lbm
1 elbow 90o: hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75))174,32(2
1,4748 = 0,0253 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 1,4748 2
= 0,0676 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 70 ft = Ff =4fcgD
vL.2.. 2∆
=4(0,006)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,1149 1,4748.70 2
=0,0436 ft.lbf/lb
1 Sharp edge exit = hex=cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
1,4748012
− = 0,033 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,5815 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
Universitas Sumatera Utara
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 2,085 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
005815,016,62
92,2117174,32
)03(174,32174,322
01,47481
2
=++−
+−
+− P
x
0,06755 + 3 + 0,5815 +16,6292,2117 1P− = 0
P1 = 2342,6527 lbf/ft2
= 2342,6527 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,2684 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 65815,030338,016,62
92,2117 2342,6527+++
−
= 7,2307 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
01253,0./.550
/16,62/01533,0/. 7,2307550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp01566,08,0
01253,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.20 Pompa Alum (PU-03)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : Memompa alum dari tangki pelarutan alum ke klarifier
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 0,07784 kg/jam = 4,7672.10-5 lbm/s
Densitas alum (ρ) = 1363 kg/m3 = 85,0920 lbm/ft3 (Othmer, 1967)
Viskositas alum (µ) = 6,72 10-4 cP = 4,5156.10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 85,0920/seclb 5-4,7672.10
ρFQ 5,6024.10-7 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (5,6024.10-7)0,45 (85,0920)0,13
= 0,0106 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 0,125 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0337 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0004/sft 7-5,6024.10
= 0,00140 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s4,5156.10
ft)24ft/s)(0,02 )(0,00140lbm/ft (85,09207-
3
= 5.916,3227 (Turbulen)
Universitas Sumatera Utara
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 5.916,3227 dan ε/D = 0,0020
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,01
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,00140012
−
= 1,6767.10-8 ft.lbf/lbm
1 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75) ( )( )174,3212 0,00140 2
= 2,2864.10-8 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,00140 2
= 6,0971.10-8 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30ft=Ff=4fcgD
vL.2.. 2∆
=4(0,008)( )( )( ) ( )174,32.2.0,0224
0,00140.30 2
=1,6319.10-6
ft.lbf/lbm
1Sharp edge exit=hex=cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,00140012
− =3,048.10-8
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 1,7630.10-6 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,0024 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
Universitas Sumatera Utara
00.107630,10898,8592,2117
174,32)03(174,32
174,322000140,0 6-1
2
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2373,196 lbf/ft2
= 2373,196 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,480 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 6-8 .105675,13100962,60898,85
92,2117196,2374+++
− −x
= 6,00 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hpxhpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
733
10200,5./.550
/0920,85/ 7-.106024,5/.00,6550
..
−==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hpxx 77
10500,68,010200,5 −
−
= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.21 Pompa Soda Abu (PU-04)
Fungsi : Memompa soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke klarifier
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 0,0420 kg/jam = 2,5742.10-5 lbm/s
Universitas Sumatera Utara
Densitas soda abu (ρ) = 1327 kg/m3 = 82,8446 lbm/ft3 (Othmer, 1967)
Viskositas soda abu (µ) = 3,69 10-4 cP = 2,4797.10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/82,8446lb/seclb 5-2,5742.10
ρFQ 3,1073.10-7 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (3,1073.10-7)0,45 (82,8446)0,13
= 0,00816 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 0,125 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0004/s7ft-3,1073.10
= 0,00077 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s2,4797.10
ft)24ft/s)(0,02 )(0,00077lbm/ft (82,84467-
3
= 5.818,1983 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 5.818,1983 dan ε/D = 0,0020
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,007
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,00077012
−
= 5,1581.10-9 ft.lbf/lbm
1 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75) ( )( )174,32120,001092
= 7,0338.10-9 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,00077 2
= 1,8757.10-8 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 30 ft=Ff=4fcgD
vL.2.. 2∆
=4(0,008)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,0224 0,00077.30 2
=3,514.10-7 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex =cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,00077012
− =9,37.10-9
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 3,9176.10-7 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,00109 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00109176,38446,8292,2117
174,32)03(174,32
174,322000077,0 71
2
=++−
+−
+−
−xP
x
P1 = 2366,4539 lbf/ft2
= 2366,4539 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,4336 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 78 109788,8310875,18423,82
92,2117453,2366 −− +++− xx
= 6,00 ft.lbf/lb
Universitas Sumatera Utara
Daya pompa, Ws ;
hpxhpslbfft
ftlbmxsftxxlbmlbfft
QWW f
S
7337
108083,2./.550
/8446,82/10 7-3,1073.10/.00,6550
..
−−
==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hpxx 77
105104,38,0
108083,2 −−
= (Geankoplis,
1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.22 Pompa Klarifier (PU-05)
Fungsi : Memompa air dari klarifier ke tangki filtrasi Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 1.556,93307 kg/jam = 0,95344 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,95344
ρFQ 0,01533 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,01533)0,45 (62,1258)0,13
= 1,0181 in
Universitas Sumatera Utara
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1,25 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,114 ft
Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,138 ft
Inside sectional area : 0,01040 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft0,01040/sft 0,01533
= 1,4748 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)49ft/s)(0,11 )(1,4748lbm/ft (62,1585 3
= 19.594,5256 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 19.594,5256 dan ε/D = 0,0004
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,009
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
1,4748012
−
= 0,0185 ft.lbf/lbm
1 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75) ( )( )174,3212 1,4748 2
= 0,0253 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 1,4748 2
= 0,0676 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft =Ff =4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,006)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,1149 1,4748.50 2
= 0,5291 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
1,4748012
− = 0,0338
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,6744 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 2,0856 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 0,67441258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,3220 1,4748
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2.348,42661 lbf/ft2
= 2.348,42661 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,3085 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 0,674430,033801258,62
92,2117 12.348,4266+++
−
= 7,4165 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
0128,0./.550
/1258,62/01533,0/. 7,4165550
..
33
==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp0160,08,0
0128,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
Universitas Sumatera Utara
LD.23 Pompa Sand Filter (PU-06)
Fungsi : Memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas TU-01
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 1.556,933007 kg/jam = 1,3482 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 071.556,9330
ρFQ 0,01533 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,01533)0,45 (62,1258)0,13
= 1,0181in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1,25 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,38 in = 0,1149 ft
Diameter Luar (OD) : 1,66 in = 0,1383 ft
Inside sectional area : 0,01040 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft0,01040/sft 0,01533
= 1,4748 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)49ft/s)(0,11 )(1,4748lbm/ft (62,1585 3
= 19.594,5256 (Turbulen)
Universitas Sumatera Utara
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 27.708,9486 dan ε/D = 0,0004
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,009
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
1,4748012
−
= 0,0185 ft.lbf/lbm
4 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 4(0,75) ( )( )174,32121,47482
= 0,1014 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,32121,47482
= 0,0676 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 80 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,0065)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,11491,4748.80 2
= 0,84ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
1,4748012
− = 0,0338 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 1,0679 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 1,4748 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 1,06791258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,3220 1,4748
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2.372,8878 lbf/ft2
= 2.372,8878 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,478 lbf/in2
Universitas Sumatera Utara
Sehingga,
-Wf = 1,067930,03381258,62
92,2117 2.372,8878+++
−
= 8,2035 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
0142,0./.550
/1258,62/0,01533/. 8,2035550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp0177,08,0
0142,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.24 Pompa Utilitas (PU-07)
Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke tangki kation
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 1 atm
Temperatur = 25 oC
Laju alir massa (F) = 117,0011 kg/jam = 0,0716 lbm/detik
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,0716
ρFQ 0,0011 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,0011)0,45 (62,1258)0,13
= 0,3176 in
Universitas Sumatera Utara
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,622 in = 0,0518 ft
Diameter Luar (OD) : 0,840 in = 0,0699 ft
Inside sectional area : 0,00211 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,00211/sft 0,0011
= 0,5462 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)18ft/s)(0,05 )(0,5462lbm/ft (62,1585 3
= 3.271,2749 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 3.271,2749 dan ε/D = 0,000887
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
−
= 0,00255 ft.lbf/lbm
3 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 3(0,75) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,0104 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,00927 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 50 ft= Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
=4(0,0085)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,0518 0,5462.50 2
= 0,053 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
− =0,004 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,0805 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,5462 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 0,08051258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,32200,5462
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2.309,6982 lbf/ft2
= 2.309,6982 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,0395 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 0,080530046,01258,62
92,2117 2.309,6982+++
−
= 6,1704 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
00080,0./.550
/1258,62/ 0,0011/. 6,1704550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp001,08,0
00080,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
Universitas Sumatera Utara
LD.25 Pompa Utilitas (PU-08)
Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke cooling tower Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 535,9318 kg/jam = 0,3281 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,3281
ρFQ 0,005 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,005)0,45 (62,1258)0,13
= 0,63 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,622 in = 0,051 ft
Diameter Luar (OD) : 0,84 in = 0,0699 ft
Inside sectional area : 0,0060 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0060/sft 0,005
= 0,5462 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)1ft/s)(0,05 )(0,5462lbm/ft (62,1585 3
= 3.271,2749 (Turbulen)
Universitas Sumatera Utara
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 3.271,2749 dan ε/D = 0,00052
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
−
= 0,00255 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(0,75) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,0069 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,00927 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 130 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,007)( )( )( ) ( )174,32.2.0,051
0,5462.130 2
= 0,139ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
− =0,004 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,1630 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,5462 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 0,27551258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,3220 0,5462
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2.322,2755 lbf/ft2
= 2.322,2755 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,1269 lbf/in2
Universitas Sumatera Utara
Sehingga,
-Wf = 0,27553 0,01201258,62
92,2117 2.322,2755+++
−
= 6,5751 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
0039,0./.550
/1258,62/ 0,005/. 6,5751550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp004,08,0
0039,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.26 Pompa Utilitas (PU-09)
Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke tangki utilitas TU-02
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30oC
Laju alir massa (F) = 904 kg/jam = 0,55359 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,55359
ρFQ 0,0089 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,0089)0,45 (62,1258)0,13
Universitas Sumatera Utara
= 0,7956 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft
Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096ft
Inside sectional area : 0,006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,006/sft0,0089
= 1,4843 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)74ft/s)(0,08 )(1,4843lbm/ft (62,1585 3
= 14.990,3492 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 14990,3492 dan ε/D = 0,00046
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0055
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
1,4843012
−
= 0,01883 ft.lbf/lbm
1 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75) ( )( )174,32121,48432
= 0,0256 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,32121,48432
= 0,0684 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 60 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,0055)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,08741,4843.60 2
= 0,1292 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
1,4843012
− = 0,0342 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,2764 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 1,4778 ft/s
P1 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
000,27641258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,32204778,1
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2323,7154 lbf/ft2
= 2323,7154 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,1369 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 2764,030342,01258,62
92,2117 2323,7154+++
−
= 6,6214 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
00664,0./.550
/1258,62/ 0,0089/. 2323,7154550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp00833,08,0
00664,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
Universitas Sumatera Utara
LD.27 Pompa H2SO4 (PU-10)
Fungsi : Memompa H2SO4 dari tangki H2SO4 ke tangki kation Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 25 oC
Laju alir massa (F) = 0,0363 kg/jam = 2,2230.10-5 lbm/s
Densitas H2SO4 (ρ) = 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3 (Othmer, 1967)
Viskositas H2SO4 (µ) = 5,2 cP = 0,012 lbm/ft.s (Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 66,2801/seclb 5-2,2230..10
ρFQ 3,354.10-7 ft3/s
Desain pompa : Asumsi aliran laminar
Di,opt = 3,9 (Q)0,36 (µ)0,18 (Walas,1988)
= 3,9 (3,354.10-7)0,45 (5,2)0,18
= 0,008 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0,125 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
37
ft 0,0004/sft 3,354.10 -
= 0,0008 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0035
ft)24ft/s)(0,02 )(0,0008lbm/ft (66,2801 3
Universitas Sumatera Utara
= 154,5017 (Laminar)
Untuk laminar, f = ReN
16 (Geankoplis, 1997)
= 154,5017
16 = 0,1035
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,0008012
−
= 6,009.10-9 ft.lbf/lbm
3 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 3(0,75) ( )( )174,3212 0,0008 2
= 2,458.10-8 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,0008 2
= 2,185.10-8 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,1035)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,0224 0,0008.20 2
= 2,0627.10-6
ft.lbf/lbm
1Sharpedge exit=hex=cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,0008012
− =1,092.10-8 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 2,126.10-6 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,0008 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
Universitas Sumatera Utara
00 6-2,126.102801,6692,2117
174,32)03(174,32
174,3220 0,0008
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2316,766 lbf/ft2
= 2316,766 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,088 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 6 -2,126.103 .101813,42801,66
92,2117766,2316 8- +++−
= 6,000 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
733
10.425,2./.550
/2801,66/ 7-3,354.10/.000,6550
..
−==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp77
10.031,38,010.425,2 −
−
= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.28 Pompa Kation (PU-11)
Fungsi : Memompa air dari tangki kation ke tangki anion Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 117,0011 kg/jam = 0,071 lbm/detik
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,071
ρFQ 0,0011 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,0011)0,45 (62,1258)0,13
= 0,3176 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 0,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0.622 in = 0,0518 ft
Diameter Luar (OD) : 0,840 in = 0,0699 ft
Inside sectional area : 0,00211 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,00211/sft 0,0011
= 0,5462 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)518ft/s)(0,0 )(0,5462lbm/ft (62,1585 3
= 3.271,2749 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 3.271,2749 dan ε/D = 0,00088
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
−
= 0,00255 ft.lbf/lbm
4 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 4(0,75) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,0139 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,0092 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Pipa lurus 40 ft =Ff=4fcgD
vL.2.. 2∆
=4(0,003)( )
( ) ( )174,32.2.0,0518 0,5462.40 2
= 0,0429 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
− = 0,004 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,0733 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(
.21212
21
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPP
gZZg
gvv
cc ρ
(Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,5462 ft/s
P1 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 0,07331258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,3220 0,5462
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2.309,2470 lbf/ft2
= 2.309,2470 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,0364 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 0,0733300463,01258,62
92,2117 2.309,2470+++
−
= 6,1559 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
0008,0./.550
/1258,62/ 0,0011/. 6,1559550
..
33
==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Universitas Sumatera Utara
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp001,08,0
0008,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.29 Pompa NaOH (PU-12)
Fungsi : Memompa NaOH dari tangki NaOH ke tangki anion
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 0,0128 kg//jam = 7,8689.10-6 lbm/s
Densitas NaOH (ρ) = 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft (Othmer, 1967)
Viskositas NaOH (µ) = 0,00043 cP = 2,8909.10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, === 3m
m-5
ft/lb 94,7662/seclb 7,8689.10
ρFQ 8,303 x 10-8 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (8,303 x 10-8)0,45 (94,7662)0,13
= 0,0045 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0,125 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,0004/sft 8-10 x 8,303
= 0,0002 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
Universitas Sumatera Utara
= lbm/ft.s10.8909,2
ft)24ft/s)(0,02 )(0,0002lbm/ft (94,76627
3
−
= 1.525,4670 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 1.525,4670 dan ε/D = 0,00205
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,004
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
−
= 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,0002012
−
= 3,683 x 10-10 ft.lbf/lbm
3 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 3(0,75) ( )( )174,32120,00022
= 1,5067 x 10-9 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,32120,00022
= 1,339 x 10-9 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,004)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,02240,0002.20 2
= 9,55.10-9
ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit hex= cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,0002012
− = 6,696x10-10
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 1,3443.10-8 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,0002 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Universitas Sumatera Utara
Maka :
00 1,3443.107662,9492,2117
174,32)03(174,32
174,32200,0002 8-1
2
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2402,226 lbf/ft2
= 2402,226 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,682 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 1,3443.10310 x 562,27662,94
92,2117226,2402 8-9- +++−
= 6,000 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
833
10.584,8./.550
/7662,94/ 8-10 x 8,303/.000,6550
..
−==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp78
10.0730,18,010.584,18 −
−
= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.30 Pompa Kaporit (PU-13)
Fungsi : Memompa kaporit dari tangki kaporit ke tangki utilitas TU-02 Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 0,00258 kg/jam = 1,5817.10-6 lbm/s
Universitas Sumatera Utara
Densitas kaporit (ρ) = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Othmer, 1967)
Viskositas kaporit (µ) = 6,7197.10-4 cP = 4,5156.10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik, === 3m
m-6
ft/lb 79,4088/seclb 1,5817.10
ρFQ 1,991.10-8 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,36 (µ)0,18 (Walas,1988)
= 3,9 (1,991.10-8)0,36 (6,7197.10-4)0,18
= 0,0023 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 0,125 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,0338 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3-8
ft 0,0004/sft 1,991.10
= 4,9794.10-5 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s10.5156,4
ft)24ft/s)(0,02 0)(4,9794.1lbm/ft (79,40887
-53
−
= 196,3051 (Laminar)
Untuk laminar, f = ReN
16 (Geankoplis, 1997)
= 196,3051
16
= 0,0815
Friction loss :
1 Sharp edge entrance=hc=0,55α2
12
1
2 vAA
−
=0,55 ( ) ( )( )174,3212
)(4,9794.10012-5
−
Universitas Sumatera Utara
= 2,1193.10-11 ft.lbf/lbm
1 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75) ( )( )174,3212 )(4,9794.10 2-5
= 2,8899.10-11 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
=1(2,0) ( )( )174,3212 )(4,9794.10 2-5
= 7,7066.10-11 ft.lbf/lbm
Pipalurus20ft=Ff=4fcgD
vL.2.. 2∆
=4(0,0819) ( )( )( ) ( )174,32.2.0,0224
4,9794.10.20 2-5
=1,120.10-8 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit=hex=cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
)(4,9794.10012-5
− =3,853.10-11
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 1,1373.10-8 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 4,9794.10-5 ft/s
P1 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00101373,14088,7992,2117
174,32)03(174,32
174,3220)104,9794( 81
25
=++−
+−
+−
−−
xP
xx
P1 = 2356,1464 lbf/ft2
= 2356,1464 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,3621 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 811 101,13733108533,34088,79
92,21171464,2356 −− +++− xx
= 6,00 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
Universitas Sumatera Utara
hpxhpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
8338-
107254,1./.550
/4088,79/1,991.10/.00,6550
..
−==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hpxx 88
101568,28,0107254,1 −
−
= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.31 Pompa Utilitas (PU-14)
Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas TU-01 ke distribusi domestik
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 904 kg/jam = 0,55359 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,55359
ρFQ 0,0089 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,0089)0,45 (62,1258)0,13
Universitas Sumatera Utara
= 0,7956 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft
Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096ft
Inside sectional area : 0,006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,006/sft0,0089
= 1,4843 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)74ft/s)(0,08 )(1,4843lbm/ft (62,1585 3
= 14990,3492 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 14990,3492 dan ε/D = 0,0005
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0055
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
−
= 0,55 ( ) ( )( )174,3212
1,4843012
−
= 0,0188 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 1,4843 2
= 0,0684 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 120 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
=4(0,0055)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,08741,4843.120 2
= 13,1604
ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
1,4843012
− = 0,0342
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 13,2820 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 1,4843 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
002820,131258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,32201,4843
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 3132.143 lbf/ft2
= 3132.143 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 21,7509 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 2820,13303423,01258,62
92,2117 3132,143+++
−
= 32,6325 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
032,0./.550
/1258,62/0089,0/. 32,6325550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp04105,08,0
032,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
Universitas Sumatera Utara
LD.32 Pompa Anion (PU-15)
Fungsi : Memompa air dari tangki anion ke deaerator Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 117,0011 kg/jam = 0,0716 lbm/detik
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,0716
ρFQ 0,0011 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,0011)0,45 (62,1258)0,13
= 0,3176 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1/2 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,622 in = 0,0518 ft
Diameter Luar (OD) : 0,840 in = 0,0699 ft
Inside sectional area : 0,00211 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,00211/sft0,0011
= 0,5462 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
Universitas Sumatera Utara
= lbm/ft.s0,0005
ft)18ft/s)(0,05 )(0,5462lbm/ft (62,1585 3
= 3.271,2749 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 3.271,2749 dan ε/D = 0,000887
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
−
= 0,00255ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(0,75) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,00695 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,0092 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 80 ft= Ff =4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,003)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,0518 0,5462.80 2
= 0,0858 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
− = 0,0046
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,10931 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,5462 ft/s
P1 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Universitas Sumatera Utara
Maka :
00 0,109311258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,3220 0,5462
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2379,4842 lbf/ft2
= 2379,4842 2379,1851 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,522lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 0,10931300463,01258,62
92,2117 2379,1851+++
−
= 6,2279 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
000811,0./.550
/1258,62/ 0,0011/. 6,2279550
..
33
==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp00101,08,0
000811,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.33 Pompa Cooling Tower (PU-16)
Fungsi : Memompa air dari cooling tower ke air pendingin
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan = 1 atm
Temperatur = 25 oC
Laju alir massa (F) = 25.369,5565 kg/jam = 15,5359 lbm/s
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 15,5359
ρFQ 0,2499 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,2499)0,45 (62,1258)0,13
= 3,5747 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 5 in = 0,4205 ft
Diameter Luar (OD) : 5,563 in = 0,4635 ft
Inside sectional area : 0,1390 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,1390/sft 0,2499
= 1,7980 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)05ft/s)(0,42 )(1,7980lbm/ft (62,1585 3
= 87.367,6112 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 87.367,6112 dan ε/D = 0,0001
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,005
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
1,7980012
−
= 0,0276 ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(0,75) ( )( )174,3212 1,7980 2
= 0,0753 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 1,7980 2
= 0,1004ft.lbf/lbm
Pipa lurus 150 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,005)( )( )( ) ( )174,32.2.0,4205
1,7980.150 2
= 0,358
ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
3,5858012
− = 0,0502
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,6121 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 1,7980 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 0,61211258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,3220 1,7980
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2.345,5738 lbf/ft2
= 2.345,5738 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,2887 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 0,61213 0,05021258,62
92,2117 2.345,5738+++
−
= 7,3247 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
Universitas Sumatera Utara
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
206,0./.550
/1258,62/ 0,2499/. 7,3247550
..
33
==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp2586,08,0
206,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,5 hp
LD.34 Pompa Deaerator (PU-17)
Fungsi : Memompa air dari deaerator ke ketel uap
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 atm
Temperatur = 30 oC
Laju alir massa (F) = 117,0011 kg/jam = 0,0716 lbm/detik
Densitas (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1258 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 62,1258/seclb 0,0716
ρFQ 0,0011 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,0011)0,45 (62,1258)0,13
= 0,3176 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal : 1/2 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,622 in = 0,0518 ft
Diameter Luar (OD) : 0,840 in = 0,0699 ft
Universitas Sumatera Utara
Inside sectional area : 0,00211 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,00211/sft0,0011
= 0,5462 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0005
ft)18ft/s)(0,05 )(0,5462lbm/ft (62,1585 3
= 3.271,2749 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 3.271,2749 dan ε/D = 0,000887
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
−
= 0,00255ft.lbf/lbm
2 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(0,75) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,00695 ft.lbf/lbm
1 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(2,0) ( )( )174,3212 0,5462 2
= 0,0092 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 80 ft= Ff =4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,003)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,0518 0,5462.80 2
= 0,0858 ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,5462012
− = 0,0046
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,10931 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Universitas Sumatera Utara
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,5462 ft/s
P1 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 0,109311258,6292,2117
174,32)03(174,32
174,3220 0,5462
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2379,4842 lbf/ft2
= 2379,4842 2379,1851 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 16,522lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 0,10931300463,01258,62
92,2117 2379,1851+++
−
= 6,2279 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
000811,0./.550
/1258,62/ 0,0011/. 6,2279550
..
33
==
−=
ρ
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp00101,08,0
000811,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
LD.35 Pompa Bahan Bakar 1 (PU-18)
Fungsi : Memompa bahan bakar solar dari TB-01 ke ketel uap KU-01
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi :
Tekanan = 1 atm
Temperatur = 25 oC
Laju alir massa (F) = 110,9399 kg/jam = 0,0679 lbm/s
Densitas (ρ) = 890,0712 kg/m3 = 55,5656 lbm/ft3
Viskositas (µ) = 1,2 cP = 0,0007 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik, === 3m
m
ft/lb 55,5656/seclb 0,0679
ρFQ 0,001222 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 (Walas,1988)
= 3,9 (0,001222)0,45 (55,5656)0,13
= 0,3214 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1/2 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam (ID) : 0,622 in = 0,0518 ft
Diameter Luar (OD) : 0,84 in = 0,0699 ft
Inside sectional area : 0,00211 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A = 2
3
ft 0,00211/sft0,00139
= 0,6592 ft/s
Bilangan Reynold : NRe = µ××ρ Dv
= lbm/ft.s0,0007
ft)18ft/s)(0,05 )(0,6592lbm/ft (55,5656 3
= 2.354,7083 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel, harga ε = 0,000046 (Geankoplis, 1997)
Pada NRe = 2.354,7083 dan ε/D = 0,00088
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,013
Friction loss :
Universitas Sumatera Utara
1 Sharp edge entrance= hc = 0,55α2
12
1
2 vAA
− = 0,55 ( ) ( )( )174,3212
0,6592012
−
= 0,00371 ft.lbf/lbm
1 elbow 90° = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 1(0,75) ( )( )174,32121,068662
= 0,00506 ft.lbf/lbm
2 check valve = hf = n.Kf.cg
v.2
2
= 2(2,0) ( )( )174,32120,65922
= 0,0270 ft.lbf/lbm
Pipa lurus 20 ft = Ff = 4fcgD
vL.2.. 2∆
= 4(0,013)( )( )
( ) ( )174,32.2.0,08740,6592.20 2
= 0,1355
ft.lbf/lbm
1 Sharp edge exit = hex = cg
vAA
..21
22
2
1
α
− = ( ) ( )( )174,3212
0,6592012
− = 0,0067
ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F = 0,17806 ft.lbf/lbm
Kerja yang diperlukan, -Wf ;
0)(.2
121221
22 =++
−+
−+
− ∑ WfFPPg
ZZggvv
cc ρ (Geankoplis,1983)
Bila :
Wf = 0
Z1 = 0 ; Z2 = 3 ft
v1 = 0 ; v2 = 0,6592 ft/s
P2 = 1 atm = 14,696 lbf/in2 = 2117,92 lbf/ft2
Maka :
00 0,178065656,5592,2117
174,32)03(174,32
174,32200,6592
12
=++−
+−
+− P
x
P1 = 2294,8912 lbf/ft2
Universitas Sumatera Utara
= 2294,8912 lbf/ft2 x 2
2
1441
inft = 15,9367 lbf/in2
Sehingga,
-Wf = 0,17806306750,05656,55
92,2117 2294,8912+++
−
= 6,369 ft.lbf/lbm
Daya pompa, Ws ;
hphpslbfft
ftlbmxsftxlbmlbfft
QWW f
S
0007764,0./.550
/5656,55/ 0,001222/. 6,369550
..
33
==
−=
ρ
.
Untuk efisiensi alat 80%, maka :
Tenaga pompa yang dibutuhkan = hp000970,08,0
0007764,0= (Geankoplis, 1983)
Maka dipilih pompa yang berdaya motor 0,05 hp
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam pra rancangan pabrik Heptenadigunakan asumsi sebagai berikut:
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Kapasitas maksimum adalah 40.000 ton/tahun.
Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-
equipment delivered (Peters et.al., 2004).
Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah :
US$ 1 = Rp.9.025 ,- (Bank Indonesia, 3 Desember 2010)
LE.1 Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)
LE.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)
LE.1.1.1 Biaya Tanah Lokasi Pabrik
Menurut keterangan masyarakat setempat. biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar
Rp 3.000.000/m2.
Luas tanah seluruhnya = 12.320 m2
Harga tanah seluruhnya = 12.320 m2 × Rp 3.000.000/m2 = Rp.36.960.000.000,-
Biaya perataan tanah diperkirakan 5% dari harga tanah seluruhnya
(Timmerhaus,2004).
Biaya perataan tanah = 0,05 × Rp. 36.960.000.000,- = Rp. 1,848,000,000 ,-
Biaya Administrasi Surat tanah = 0,05 x Rp. 36.960.000.000,- = Rp. 1,848,000,000,-
Total biaya tanah (A) = Rp. 36.960.000.000,- + Rp. 1,848,000,000,- +
Rp.1,848,000,000,-
= Rp. 40.656.000.000
,-
Universitas Sumatera Utara
LE.1.1.2 Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan. dan Sarana Lainnya
No Nama Bangunan Luas (m2) Harga (Rp/m2) Jumlah (Rp)
1 Pos Keamanan 30 1.000.000 30.000.000 2 Tempat Parkir 250 800.000 200.000.000 3 Taman 200 1.000.000 200.000.000 4 Areal Bahan Baku 200 1.500.000 300.000.000 5 Ruang Kontrol 150 1.500.000 225.000.000 6 Areal Proses 4.000 3.000.000 12.000.000.000 7 Areal Produk 500 1.500.000 750.000.000 8 Perkantoran 250 1,500,000 375.000.000 9 Laboratorium 150 1,500,000 225.000.000 10 Poliklinik 50 1.500.000 75.000.000 11 Kantin 80 1,000,000 80.000.000 12 Ruang Ibadah 80 1.500.000 120.000.000 13 Gudang Peralatan 100 750.000 75.000.000 14 Bengkel 100 750.000 75.000.000 15 Perpustakaan 80 1,000,000 80.000.000 16 Unit Pemadam Kebakaran 100 1,000,000 100.000.000 17 Unit Pengolahan Air 1.000 1.500.000 1.500.000.000 18 Pembangkit Listrik 300 1,500,000 450.000.000 19 Pengolahan Limbah 400 1,500,000 600.000.000 20 Area Perluasan 2000 750.000 1.500.000.000
21 Perumahan Karyawan 1500 1,500,000 2.250.000.000
22 Sarana Olahraga 400 350.000 140.000.000
23 Jalan 400 350.000 140.000.000
Jumlah 12320 Rp. 21,490,000,000
Total harga bangunan saja (B) = Rp. 21,490,000,000,-
Universitas Sumatera Utara
LE.1.1.3 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004):
=
y
x
m
1
2yx I
IXXCC
dimana: Cx = harga alat pada tahun 2010
Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia
X1 = kapasitas alat yang tersedia
X2 = kapasitas alat yang diinginkan
Ix = indeks harga pada tahun 2010
Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia
m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)
Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2010 digunakan metode regresi koefisien korelasi:
[ ]( )( ) ( )( )2
i2
i2
i2
i
iiii
ΣYΣYnΣXΣXn
ΣYΣXYΣXnr
−⋅×−⋅
⋅−⋅⋅= (Montgomery, 1992)
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift
Universitas Sumatera Utara
No.
Tahun
(Xi)
Indeks
(Yi)
Xi.Yi
Xi²
Yi²
1 1989 895 1780155 3956121 801025
2 1990 915 1820850 3960100 837225
3 1991 931 1853621 3964081 866761
4 1992 943 1878456 3968064 889249
5 1993 967 1927231 3972049 935089
6 1994 993 1980042 3976036 986049
7 1995 1028 2050860 3980025 1056784
8 1996 1039 2073844 3984016 1079521
9 1997 1057 2110829 3988009 1117249
10 1998 1062 2121876 3992004 1127844
11 1999 1068 2134932 3996001 1140624
12 2000 1089 2178000 4000000 1185921
13 2001 1094 2189094 4004001 1196836
14 2002 1103 2208206 4008004 1216609
Total 27937 14184 28307996 55748511 14436786
(Sumber: Tabel 6-2 Timmerhaus et al, 2004)
Data : n = 14 ∑Xi = 27937 ∑Yi = 14184
∑XiYi = 28307996 ∑Xi² = 55748511 ∑Yi² = 14436786
Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE.2, maka diperoleh harga
koefisien korelasi:
r ])14184()14436786)(14[(])27937()55748511)(14[(
)14184)(27937()28307996)(14(22 −×−
−=
= 0.98 ≈ 1
Harga koefisien yang mendekati 1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y. sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier.
Persamaan umum regresi linier: Y = a + b ⋅ X
dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari (2010)
Universitas Sumatera Utara
X = variabel tahun ke n – 1
a, b = tetapan persamaan regresi
Tetapan regresi ditentukan oleh :
( ) ( )( ) ( )2
i2
i
iiii
ΣXΣXnΣYΣXYΣXnb
−⋅⋅−⋅
=
a 22
2
Xi)(Xin.Xi.YiXi.XiYi.
Σ−ΣΣΣ−ΣΣ
=
Maka :
a = 8,325283185
103604228)27937()55748511)(14(
)28307996)(27937()55748511)(14184(2 −=
−=
−−
b = 809,163185
53536)27937()55748511)(14(
)14184)(27937()28307996)(14(2 ==
−−
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:
Y = a + b ⋅ X
Y = 16,8088X – 32528,8
Dengan demikian harga indeks pada tahun 2010 adalah:
Y = 16,8088(2010) – 32528,8
Y = 1256,8703
Perhitungan harga peralatan menggunakan harga faktor eksponsial (m)
Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4 Timmerhaus et
al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6
(Timmerhaus et al, 2004).
Contoh perhitungan harga peralatan:
a. Tangki Propena
Kapasitas tangki. X2 = 400,6808 m3. Dari Gambar LE.1. diperoleh untuk harga
kapasitas tangki (X1) 1 m³ pada tahun 2002 adalah (Cy) US$ 5700. Dari tabel 6-4.
Peters et.al., 2004. faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,57. Indeks harga pada
tahun 2002 (Iy) 1103.
Universitas Sumatera Utara
Capacity, m3
Purc
hase
d co
st, d
olla
r
106
105
104
103
102 103 104 105Capacity, gal
10-1 1 10 102 103
P-82Jan,2002
310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)
Carbon steel304 Stainless stellMixing tank with agitator
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage)
(Peters et.al., 2004)
Indeks harga tahun 2010 (Ix) adalah 1256,8703 Maka estimasi harga
tangki untuk (X2) 400,6808 m3adalah:
Cx = US$ 5700 × 57,0
1 400,6808 ×
11031256,8703
Cx = US$ 395.562,38 × (Rp 9025,-)/(US$ 1)
Cx = Rp.3.569.950.440 ,-/unit
Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat
pada Tabel LE.2 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.3 untuk perkiraan
peralatan utilitas.
Universitas Sumatera Utara
Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:
- Biaya transportasi = 5 %
- Biaya asuransi = 1 %
- Bea masuk = 15 % (Rusjdi, 2004)
- PPn = 10 % (Rusjdi, 2004)
- PPh = 10 % (Rusjdi, 2004)
- Biaya gudang di pelabuhan = 0,5 %
- Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %
- Transportasi lokal = 0,5 %
- Biaya tak terduga = 0,5 %
Total = 43 %
Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai
berikut:
- PPn = 10 % (Rusjdi, 2004)
- PPh = 10 % (Rusjdi, 2004)
- Transportasi lokal = 0,5 %
- Biaya tak terduga = 0,5 %
- Total = 21 %
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses
No Nama Alat Jumlah Ket*) Harga/unit
(US$)
Total Harga
(Rp)
1 Tangki Propena 3 NI 2.001.982,98 18.067.896.424
2 Tangki Butena
3
NI
1.119.991,31 10.107.921.556
3 Tangki Propana
2
NI
395.562,38 3.569.950.440
4 Tangki Butana
4
NI
1.043.704,17 9.419.430.130
5 Tangki Heksena
4
NI
955.038,61 8.619.223.470
Universitas Sumatera Utara
6 Tangki Heptena
6
NI
1.644.204,70 14.838.947.439
7 Tangki Oktena 2 NI 2,001,982.98 18,067,896,424
8 Reaktor-01 1 NI 5,599.61 140,786,495
9 Pompa 01 1 NI 2,008.20 18,124,050
10 Pompa 02 1 NI 3,411.02 30,784,428
11 Pompa 03 1 NI 1,253.45 11,312,403
12 Pompa 04 1 NI 990.28 8,937,265
13 Pompa 05 1 NI 990.28 8,937,265
14 Pompa 06 1 NI 990.28 8,937,265
15 Pompa 07 1 NI 990.28 8,937,265
16 Pompa 08 1 NI 990.28 8,937,265
17 Pompa 09 1 NI 990.28 8,937,265
18 Pompa 10 1 NI 990.28 8,937,265
19 Pompa 11 1 NI 990.28 8,937,265
20 Pompa 12 1 NI 990.28 8,937,265
21 Pompa 13 1 NI 990.28 8,937,265
22 MD-101 1 I 1,271,075.53 11,471,456,691
23 MD-102 1 I 883,479.81 7,973,405,274
24 MD-103 1 I 732,801.67 6,613,535,030
25 MD-104 1 I 732,801.74 6,613,535,709
26 MD-105 1 I 581,165.97 5,245,022,861
27 Heater 01 (E-101) 1 I 7,055.91 63,679,621
28 Heater 02 (E-104) 1 I 7,055.91 63,679,621
29 Heater (E-108) 1 I 10,694.77 96,520,256
30 Heater (E-108) 1 I 10,694.77 96,520,256
31 Cooler (E-105) 1 I 4,655.17 42,012,882
32 Cooler (E-110) 1 I 4,655.17 42,012,882
33 Cooler (E-111) 1 I 4,655.17 42,012,882
34 Cooler (E-116) 1 I 6,324.77 57,081,020
35 Cooler (E-118) 1 I 8,066.76 72,802,531
Universitas Sumatera Utara
36 Reboiler I 1 I 47,926.60 432,537,565
37 Reboiler II 1 I 46,447.34 419,187,201
38 Reboiler III 1 I 44,011.90 397,207,424
39 Reboiler IV 1 I 40,296.99 363,680,325
40 Reboiler V 1 I 37,777.78 340,944,465
41 Accumulator I 1 I 15,836.46 142,924,078
42 Accumulator II 1 I 13,000.49 117,329,465
43 Accumulator III 1 I 5,602.13 50,559,209
44 Accumulator IV 1 I 2,807.69 25,339,426
45 Accumulator V 1 I 10,194.27 92,003,269
46 Kondensor I 1 I 99,550.30 898,441,485
47 Kondensor II 1 I 69,599.05 628,131,395
48 Kondensor III 1 I 34,853.14 314,549,566
49 Kondensor IV 1 I 34,853.14 314,549,566
50 Kondensor V 1 I 92,455.13 834,407,585
Harga total 97,235,656,890
Impor 28.137.535,958
Non impor 69.098.120,932
*)Keterangan : I: untuk peralatan impor. NI: untuk peralatan non impor.
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas
No Nama Alat Jumlah Ket*) Harga/unit
(US$)
Total Harga
(Rp)
1 PU-01 1 NI 39,392.77 355,519,741
2 PU -02 1 NI 452.64 4,085,118
3 PU -03 1 NI 452.64 4,085,118
4 PU -04 1 NI 452.64 4,085,118
5 PU -05 1 NI 452.64 4,085,118
6 PU -06 1 NI 452.64 4,085,118
7 PU -07 1 NI 452.64 4,085,118
8 PU -08 1 NI 452.64 4,085,118
Universitas Sumatera Utara
9 PU -09 1 NI 452.64 4,085,118
10 PU -10 1 NI 572.94 5,170,766
11 PU -11 1 NI 452.64 4,085,118
12 PU -12 1 NI 452.64 4,085,118
13 PU -13 1 NI 452.64 4,085,118
14 PU -14 1 NI 452.64 4,085,118
15 PU -15 1 NI 452.64 4,085,118
16 PU -16 1 NI 452.64 4,085,118
17 PU -17 1 NI 452.64 4,085,118
18 PU -18 1 NI 452.64 4,085,118
19 PU -19 1 NI 452.64 4,085,118
20 SC 1 NI 39,392.77 355,519,741
21 Tangki Utilitas 1 1 NI 24,961.51 225,277,660
22 Tangki Utilitas 2 1 NI 41,632.63 375,734,503
23 Tangki Pelarut 1 1 NI 3,331.70 30,068,599
24 Tangki Pelarut 2 1 NI 2,380.66 21,485,441
25 Tangki Pelarut 3 1 NI 8,670.65 78,252,575
26 Tangki Pelarut 4 1 NI 9,792.48 88,377,105
27 Tangki Pelarut 5 1 NI 2,030.19 18,322,500
28 Clarifier I 205,025.9812 1,850,359,480
Tangki Filtrasi 1 I 37,057.6590 334,445,373
Cation Exchanger 1 I 51,009.9487 460,364,787
Refrigerator 1 I 13,349.8421 120,482,325
Dearator 1 I 72,975.8887 658,607,396
Anion Exchanger 1 I 51,009.9487 460,364,787
Ketel Uap 1 I 43,938.1215 396,541,547
Bak Sedementasi 2 NI 5,540.1662 50,000,000
Generator 1 I 4,986.1495 45,000,000
Harga total 5.361.992,107
Impor 3.509.153,766
Non impor 1.852.838,341
Universitas Sumatera Utara
*)Keterangan : I: untuk peralatan impor. NI: untuk peralatan non impor.
Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered):
Total = 1,43 x (Rp 28,137,535,958 ,- + Rp 3,509,153,766 ,-) +
1,21 (Rp. 1.852.838,341,- + Rp. 97,235,656,890 3 ,-)= Rp. 131,105,427,025.69 ,-
Biaya pemasangan diperkirakan 20 % dari total harga peralatan (Timmerhaus. 2004).
= 0,2 x Rp. 131,105,427,025.69,-
= Rp 26.221.085.405,14
Sehingga total harga peralatan ditambah biaya pemasangan adalah:
Total Harga Peralatan (C) = Rp 157.326.512.430,83
LE.1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol
Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 40% dari total harga peralatan
(Timmerhaus et al. 2004).
Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,4 × Rp 157.326.512.430,83
= Rp 62.930,604.972.33 ,-
LE.1.1.5 Biaya Perpipaan
Diperkirakan biaya perpipaan 60% dari total harga peralatan
(Timmerhaus et al. 2004).
Biaya perpipaan (E) = 0,6 × Rp 157.326.512.430,83
= Rp 94.395.907,458.50
Universitas Sumatera Utara
LE.1.1.6 Biaya Instalasi Listrik
Diperkirakan biaya instalasi listrik 35% dari total harga peralatan.
(Timmerhaus et al. 2004).
Biaya instalasi listrik (F) = 0,35 × Rp 157.326.512.430,83
= Rp 55.064.279.350,79
,-
LE.1.1.7 Biaya Insulasi
Diperkirakan biaya insulasi 60 % dari total harga peralatan.
(Timmerhaus et al. 2004).
Biaya insulasi (G) = 0,6 × Rp 157.326.512.430,83
= Rp 94.395.907.458,50
LE.1.1.8 Biaya Inventaris Kantor
Diperkirakan biaya inventaris kantor 15% dari total harga peralatan dan
pemasangan. (Timmerhaus et al. 2004)
Biaya inventaris kantor (H) = 0,15 × Rp 157.326.512.430,83
= Rp 23.598.976.864,62
LE.1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan
Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 30% dari total harga
peralatan dan pemasangan. (Timmerhaus et al. 2004)
Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,3 × Rp 157.326.512.430,83
= Rp 47.197.953.729,25
LE.1.1.10 Sarana Transportasi
Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi
No. Jenis Kendaraan Unit Tipe Harga/ Unit Harga Total (Rp)
Universitas Sumatera Utara
(Rp)
1 Direktur 1 Fortuner 457,000,000.00 457,000,000.00
2 Sekretaris 1 Avanza 165,000,000.00 165,000,000.00
3 Manager 5 Kijang Inova 290,000,000.00 1,450,000,000.00
4 Bus Karyawan 2 Bus 410,000,000.00 820,000,000.00
5 Truk 10 Truk 350,000,000.00 3,500,000,000.00
6 Mobil Pemasaran 12 Avanza 165,000,000.00 1,650,000,000.00
7 Ambulance 1 Minibus 450,000,000.00 900,000,000.00
8 Mobil Pemadam
Kebakaran 2 Truk Tangki
110,000,000.00 110,000,000.00
Total
9.052.000.000,00
(Sumber: www.autocarprices.com)
Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J
= Rp 606.108.142.264,83
LE.1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)
LE.1.2.1 Pra Investasi
Diperkirakan 20% dari total MITL. (Timmerhaus et al. 2004).
Pra Investasi (A) = 0,2 x Rp 606.108.142.264,83 = Rp 121.221.628.452,97
LE.1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi
Diperkirakan 30% dari total MITL. (Timmerhaus et al. 2004).
Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0,30 × Rp 606.108.142.264,83
= Rp 181.832.442.679,45
LE.1.2.3 Biaya Legalitas
Diperkirakan 10% dari total MITL. (Timmerhaus et al. 2004).
Biaya Legalitas (C) = 0,1 × Rp 606.108.142.264,83 = Rp 60.610.814.226
Universitas Sumatera Utara
LE.1.2.4 Biaya Kontraktor
Diperkirakan 20% dari total MITL. (Timmerhaus et al. 2004).
Biaya Kontraktor (D) =0,2 × Rp 606.108.142.264,83 = Rp 121.221.628.452,97
LE.1.2.5 Biaya Tak Terduga
Diperkirakan 20% dari total MITL. (Timmerhaus et al. 2004).
Biaya Tak Terduga (E) = 0,2 x Rp 606.108.142.264,83 = Rp 121.221.628.452,97
Total MITTL = A + B + C + D + E = Rp 606.108.142.264,83
Total MIT = MITL + MITTL
= Rp 606.108.142.264,83 + Rp 606.108.142.264,83
= Rp 1.212.216.284.529,66
LE.2 Modal Kerja
Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari).
LE.2.1 Persediaan Bahan Baku
LE.2.1.1 Bahan Baku Proses
Propena
Kebutuhan = 1.221,37 kg/jam
Harga = Rp 78600,-/kg (PT.PGN, 2010)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1.221,37 kg/jam × Rp 78600,-
= Rp. 207.359.856.403,20
Butena
Kebutuhan = 3.384 kg/jam
Harga = Rp 61500,-/kg (PT.PGN, 2010)
Harga total = 90hari × 24 jam/hari × 3.384 kg/jam × Rp 61500,-
= Rp. 449.483.361.948,00
Universitas Sumatera Utara
Katalis
Kebutuhan = 1,4518 Kg/jam
Harga = Rp. 25.000
Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 1,4518 kg/jam x Rp. 25.000
= Rp. 3.266.550
LE.2.1.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas
1. Alum (Al2(SO4)3
Kebutuhan = 0,11008 kg/jam
Harga = Rp. 2.500 (PT. Bratachem, 2010)
Harga Total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,11008 kg/jam × Rp 2.500,-/kg
= Rp. 594.432
2. Soda Abu Na2CO3
Kebutuhan = 0,05944 kg/jam
Harga = Rp. 3.500 (PT. Bratachem, 2010)
Harga Total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,05944 kg/jam × Rp 3.500,-/kg
= Rp. 449.366,40
Kaporit
Kebutuhan = 0,002582 kg/jam
Harga = Rp 11.000,-/kg (PT. Bratachem, 2010)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari 0,002582 kg/jam × Rp 11.000,-/kg
= Rp.61.348,32,-
NaOH
Kebutuhan = 0,3079 kg/jam
Harga = Rp.7.350,-/kg (PT. Bratachem, 2010)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,3079 kg/jam × Rp 7.350,-/kg
= Rp.203.675,85,-
Solar
Kebutuhan = 47,9915 ltr/jam
Harga solar untuk industri = Rp.7.680,-/liter (PT.Pertamina, 2009)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 47,9915 ltr/jam × Rp. 7.680,-/liter
Universitas Sumatera Utara
= Rp796.121.395,20,-
H2SO4
Kebutuhan = 0,8712 kg/jam
Harga = Rp.35.000,-/kg (PT. Bratachem, 2010)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,8712 kg/jam × Rp 35.000,-/kg
= Rp.2.744.280,00
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah
Rp. 657.643.847.798,25 ,-
LE.2.2 Kas
LE.2.2.1 Gaji Pegawai
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai
Jabatan Jumlah Gaji/bulan
(Rp)
Jumlah gaji/bulan
(Rp)
Direktur 1 25,000,000 25,000,000
Sekretaris 1 3,000,000 3,000,000
Manajer Pemasaran 1 7,000,000 7,000,000
Manajer Keuangan 1 7,000,000 7,000,000
Manajer Personalia 1 7,000,000 7,000,000
Manajer Teknik 1 7,000,000 7,000,000
Manajer Produksi 1 7,000,000 7,000,000
Kepala Bagian Penjualan dan Pembelian 1 5,000,000 5,000,000
Kepala Bagian Pembukuan dan
Perpajakan 1
5,000,000 5,000,000
Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas 1 5,000,000 5,000,000
Kepala Bagian Mesin 1 5,000,000 5,000,000
Kepala Bagian Proses 1 5,000,000 5,000,000
Kepalas Bagian Listrik dan Instrumentasi 1 5,000,000 5,000,000
Kepala Bagian Sipil 1 5,000,000 5,000,000
Kepala Seksi 13 4,000,000 52,000,000
Universitas Sumatera Utara
Karyawan Produksi 56 2,500,000 140,000,000
Karyawan Teknik 30 2,500,000 75,000,000
Karyawan Keuangan dan Personalia 6 2,500,000 15,000,000
Karyawan Pemasaran dan penjualan 6 2,500,000 17,000,000
Dokter 2 4.000,000 8,000,000
Perawat 2 1,500,000 3,000,000
Petugas Keamanan 12 2,500,000 30,000,000
Petugas Kebersihan 6 1,200,000 7,200,000
Supir 4 1,500,000 6,000,000
Jumlah 151 Rp 449.200.000
Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 449.200.000
Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.347.600.000,00
LE.2.2.2 Biaya Administrasi Umum
Diperkirakan 10% dari gaji pegawai = 0,1 × Rp. 1.347.600,000. (Peters et.al., 2004)
= Rp 134,760.000,00
LE.2.2.3 Biaya Pemasaran
Diperkirakan 10% dari gaji pegawai = 0,1 × Rp. 1.347.600,000. (Peters et.al., 2004)
= Rp 134,760.000,00
LE.2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan
Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada
Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea
Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:
Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan
(Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).
Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU
No.20/00).
Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).
Universitas Sumatera Utara
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp.
30.000.000.- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).
Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak
dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).
Maka berdasarkan penjelasan di atas. perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :
Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Heptena
Nilai Perolehan Objek Pajak
Tanah Rp. 1.232.000.000,00
Bangunan Rp. 3,696,000,000.00
Total NPOP Rp 4.928.000.000,-
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. 8.000.000,-)
Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 4.920.000.000,-
Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp. 12,300,000.00 ,-
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas
No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Gaji Pegawai Rp. 1,649,100,000.00
2. Administrasi Umum Rp. 164,910,000.00
3. Pemasaran Rp. 164,910,000.00 4. Pajak Bumi dan Bangunan Rp. 12,300,000.00
Total
Rp.1,629,420,000.00
LE.2.3 Biaya Start-Up
Diperkirakan 12% dari Modal Investasi Tetap. (Timmerhaus et al. 2004).
= 0,15 × Rp 1.212.216.284.529,66
= Rp 181.832.442.679,455
Universitas Sumatera Utara
LE.2.4 Piutang Dagang
HPT12IPPD ×=
dimana: PD = piutang dagang
IP = jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)
HPT = hasil penjualan tahunan
Penjualan:
1. Harga jual Propana = Rp 20.000kg (www.alibaba.com)
Produksi Propana = 1.025,3137 kg/jam
Hasil penjualan Propana tahunan yaitu:
= 1.025,3137 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 20.000,-/kg
= 162.410.260.320,00,-
2. Harga Jual Butana = Rp 17.000,-/kg
Produksi Butana = 3.485,47 kg/jam
Hasil penjualan Butana tahunan yaitu:
= 3.485,47 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 17.000,-/kg
= 469,284,259,752.00,-
3. Harga Jual Heksena = Rp 25.000,-/kg
Produksi Heksena = 3.136,96 kg/jam
Hasil penjualan Heksena tahunan yaitu:
= 3.136,96 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 26.000,-/kg
= 621.118.000.800,00
4. Harga Jual Heptena = Rp 53.000,-/kg
Produksi Heptena = 5.050,5050 kg/jam
Hasil penjualan Heptena tahunan yaitu:
Universitas Sumatera Utara
= 5.050,5050 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 53.000,-/kg
= Rp. 2,119,999,999,995,-
5. Harga Jual Oktena = Rp 21.000,-/kg
Produksi Oktena = 1.683,46 kg/jam
Hasil penjualan Oktena tahunan yaitu:
= 1.683,46 kg/jam × 24 jam/hari × 330 hari/tahun × Rp 21.000,-/kg
= 279.993.117.096,00
Hasil penjualan total tahunan = Rp 3.898.620.095.040.00
Piutang Dagang = 123× Rp 3.898.620.095.040.00
= Rp 974.655.023.760,00
Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja
No. Jenis Biaya Jumlah (Rp)
1. Bahan Baku Proses dan Utilitas Rp. 657.643.847.798,25
2. Kas Rp. 1,629,420,000,00
3. Start Up Rp 181.832.442.679,455
4. Piutang Dagang Rp 974.655.023.760,00
Total Rp. 1.802.589.606.369,70
Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 1.212.216.284.529,66 + Rp 1.815.760.734.237,70
= Rp 3.027.977.01.767,36
Modal ini berasal dari:
- Modal sendiri = 60% dari total modal investasi
= 0,6 × Rp 3.027.977.01.767,36
Universitas Sumatera Utara
= Rp 1.816.786.211.260,42
- Pinjaman dari Bank = 40% dari total modal investasi
= 0,4 × Rp 3.027.977.01.767,36
= Rp 1.211.190.807.506,94
LE.3 Biaya Produksi Total
LE.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)
LE.3.1.1 Gaji Tetap Karyawan
Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji
yang diberikan sebagai tunjangan. Sehingga :
Gaji total = (12 + 3) × Rp. 449.200.000,- = Rp 403.574.037.764,03 ,-
LE.3.1.2 Bunga Pinjaman Bank
Bunga pinjaman bank adalah 15% dari total pinjaman. ` (Bank Mandiri. 2010)
= 0,15 × Rp. 1.204.380.356.359,74,-
= Rp 181.678.621.126,04
LE.3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi
Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa
manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk
mendapatkan,menagih dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji.
2004). Pada perancangan pabrik ini. dipakai metode garis lurus atau straight line
method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai
dengan Undang-undang Republik Indonesia No.17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat
dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000
Kelompok Harta
Berwujud
Masa
(tahun)
Tarif
(%) Beberapa Jenis Harta
I.Bukan Bangunan
1.Kelompok 1
4
25
Mesin kantor. perlengkapan. alat perangkat/
tools industri.
Universitas Sumatera Utara
2. Kelompok 2
3. Kelompok 3
8
16
12.5
6.25
Mobil. truk kerja
Mesin industri kimia. mesin industri mesin
II. Bangunan
Permanen
20
5
Bangunan sarana dan penunjang
Sumber: Waluyo. 2000 dan Rusdji.2004
Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.
n
LPD −=
dimana: D = depresiasi per tahun
P = harga awal peralatan
L = harga akhir peralatan
n = umur peralatan (tahun)
Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000
Komponen Biaya (Rp) Umur
(tahun) Depresiasi (Rp)
Bangunan 21,490,000,000.00 20 1,074,500,000.00
Peralatan proses dan utilitas
157,326,512,430.83 10 15,732,651,243.08
Instrumentrasi dan pengendalian proses
62,930,604,972.33
10
6,293,060,497.23
Perpipaan
94,395,907,458.50
10
9,439,590,745.85
Instalasi listrik 55,064,279,350.79
10
5,506,427,935.08
Insulasi 94,395,907,458.50
10
9,439,590,745.85
Inventaris kantor 23,598,976,864.62 10 2,359,897,686.46
Perlengkapan keamanan dan kebakaran
47,197,953,729.25
10
4,719,795,372.92
Sarana transportasi
8,972,500,000.00
10
897,250,000.00
Universitas Sumatera Utara
Total
55,462,764,226.48
Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami
penyusutan yang disebut depresiasi. sedangkan modal investasi tetap tidak langsung
(MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi.
Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya
yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan.
menagih. dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan
menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak
menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa
manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan perkiraan harta tak
berwujud yang dimaksud (Rusdji. 2004).
Untuk masa 4 tahun. maka biaya amortisasi adalah 3% dari MITTL sehingga:
Biaya amortisasi = 0,03 × Rp. 604.180.642.264,83
= Rp 18.125.419.267,94
Total Biaya Depresiasi dan Amortisasi
= Rp. 55.462.764.226,48 + Rp 18.125.419.267,94
= Rp 73.588.183.494,43
LE.3.1.4 Biaya Perawatan Tetap
Biaya tetap perawatan terbagi menjadi:
1. Perawatan mesin dan alat-alat proses
Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%.
diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et.al., 2004).
Biaya perawatan mesin = 0,1 × Rp 60.418.064.226,48 ,-
= Rp 6.041.806.422,65
2. Perawatan bangunan
Diperkirakan 10% dari harga bangunan. (Peters et.al., 2004)
= 0,1 × Rp. 21,490,000,000.00
= Rp. 2,149,000,000.00
3. Perawatan kendaraan
Diperkirakan 10% dari harga kendaraan. (Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
= 0,1 × Rp 9.052.000.000,00
= Rp. 905.2000.000,-
4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol
Diperkirakan 10% dari harga instrumentasi dan alat kontrol. (Peters et.al., 2004)
= 0,1 × Rp 62.930.604.972,33 ,-
= Rp. 6.293.060.497,233
5. Perawatan perpipaan
Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan. (Peters et.al., 2004)
= 0,1 × Rp 94.395.907.458,50 ,-
= Rp. 9.439.590.745,850
6. Perawatan instalasi listrik
Diperkirakan 10% dari harga instalasi listrik. (Peters et.al., 2004)
= 0,1 × Rp 55.064.279.350,79
= Rp 5.506.427.935,079
7. Perawatan insulasi
Diperkirakan 10% dari harga insulasi. (Peters et.al., 2004)
= 0,1 × Rp 94.395.907.458,50
= Rp 9.439.590.745,850
8. Perawatan inventaris kantor
Diperkirakan 10% dari harga inventaris kantor. (Peters et.al., 2004)
= 0,1 × Rp 23.598.976.864,62
= Rp. 2.359.897.686,462
9. Perawatan perlengkapan kebakaran
Diperkirakan 10% dari harga perlengkapan kebakaran. (Peters et.al., 2004
= 0,1 × Rp 47.197.953.729,25
= Rp. 4.719.795.372,925
Total Biaya Perawatan = Rp 56.545.214.226,48
LE.3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost)
Biaya tambahan industri ini diperkirakan 5% dari modal investasi tetap. (Peters et.al.,
2004)
Universitas Sumatera Utara
Plant Overhead Cost = 0,05 x Rp 1.208.361.284.529,66
= Rp 60.610.814.226,48
LE.3.1.6 Biaya Administrasi Umum
Diperkirakan 10% dari biaya tambahan
= 0,1 × Rp 60.610.814.226,48,- = Rp 6.041.806.422,648
LE.3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi
Diperkirakan 5% dari biaya tambahan
= 0,05 × Rp 60.610.814.226,48,- = Rp 3.030.540.711,32
LE.3.1.8 Biaya Laboratorium. Penelitian dan Pengembangan
Diperkirakan 5% dari biaya tambahan industri. (Peters et.al., 2004)
= 0,05 × Rp 60.610.814.226,48,- = Rp 3.030.540.711,32
LE.3.1.9 Biaya Asuransi
1. Biaya asuransi pabrik adalah 1 % dari modal investasi tetap langsung
(Jamsostek, 2010)
= 0,01 × Rp 1.208.361.284.529,66
= Rp 12.083.612.845,29
2. Biaya asuransi karyawan
Premi asuransi 1% ditanggung oleh perusahaan dan dibayar 2 % langsung
dari gaji karyawan. (Jamsostek, 2010)
Maka biaya asuransi karyawan = 0,01 x Rp. 6,596,400,000.00
= Rp. 65.964.000,00
Total Asuransi = Rp 12.149.576.845,30
LE.3.1.10 Pajak Bumi dan Bangunan
Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp. 49,200,000.00
Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 403.574.037.764,03
LE.3.2 Biaya Variabel
Universitas Sumatera Utara
LE.3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah:
= Rp 2.630.575.391.193,00
LE.3.2.2 Biaya Variabel Tambahan
Biaya variabel tambahan terbagi menjadi:
1. Biaya Perawatan dan Penanganan Lingkungan
Diperkirakan 5% dari biaya variabel bahan baku
= 0,05 × Rp 56.537.264.226,48
= Rp 2.826.863.211,32
2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi
Diperkirakan 5% dari biaya variabel bahan baku
= 0,05 × Rp 3.020.903.211,32
= Rp 151.045.160,57
LE.3.2.3 Biaya Variabel Lainnya
Diperkirakan 5% dari biaya variabel tambahan
= 0.05 × Rp 60.418.064.226,48
= Rp 3.020.903.211,32
Total Biaya Variabel = Rp 2.636.584.719.651,21
Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 403.574.037.764,03 ,- + Rp 2.636.584.719.651,21
= Rp 3.040.158.757.415,24
Universitas Sumatera Utara
LE.4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan
LE.4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)
Laba atas penjualan = Total penjualan – Total biaya produksi
= Rp 3.898.620.095.040,00 . – Rp 3.040.158.757.415,24
= Rp 858.461.337.624,76
Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan
= 0,005 × Rp 858.461.337.624,76
= Rp 3.002.067,94
Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6
ayat 1 sehingga:
Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 858.461.337.624,76
LE.4.2 Pajak Penghasilan
Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000. Tentang Perubahan Ketiga
atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah
(Rusjdi. 2004):
Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %.
Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak
sebesar 15 %.
Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:
- 10 % × Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000 ,-
- 15 % × (Rp 100.000.000 - Rp 50.000.000) = Rp 7.500.000,-
- 30 % × (Rp 841.876.025.691.63 - Rp 100.000.000) = Rp 257,282,168,077.73
Total PPh =Rp 257.294.668.077,73
LE.4.3 Laba setelah pajak
Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh
= Rp 858.461.337.624,76- Rp 257.294.668.077,73
= Rp 600.412.558.848,03
Universitas Sumatera Utara
LE.5 Analisa Aspek Ekonomi
LE.5.1 Profit Margin (PM)
PM = penjualanTotal
pajaksebelumLaba× 100 %
PM = %100 095.040,003.898.620. Rp
7.624,76858.461.33 Rp ×
PM = 22,0 %
LE.5.2 Break Even Point (BEP)
BEP = VariabelBiayaPenjualanTotal
TetapBiaya−
× 100 %
BEP = 719.651,212.636.584. Rp ,- 095.040,003.898.620. Rp
,- 7.764,03403.574.03 Rp −
×100 %
BEP = 31,97 %
Kapasitas produksi pada titik BEP = 31,97 %× 40.000.000 kg/tahun
= 12.788.000 kg/tahun
Nilai penjualan heptena pada titik BEP = 31,97 % × Rp 3.898.620.095.040,00 .
= Rp 756.540.832.103,80
LE.5.3 Return on Investment (ROI)
ROI = InvestasiModalTotal
pajaksetelahLaba× 100 %
ROI = 01.767,363.027.977. Rp 8.848,03600.412.55 Rp
× 100 %
ROI = 19,82 %
LE.5.4 Pay Out Time (POT)
POT = tahun10,1982
1×
POT = 5,04 tahun = 5 tahun
Universitas Sumatera Utara
LE.5.5 Return on Network (RON)
RON = sendiriModal
pajaksetelahLaba× 100 %
RON = ,- 211.260,421.816.786. Rp
8.848,03600.412.55 Rp × 100 %
RON = 33,04 %
LE.5.6 Internal Rate of Return (IRR)
Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan
pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash
flow diambil ketentuan sebagai berikut:
- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun.
- Masa pembangunan disebut tahun ke nol.
- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun.
- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10.
- Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.
Dari Tabel LE.11. diperoleh nilai IRR = 27,78 %,
Universitas Sumatera Utara