hitungan tangki

1TANGKI PENYIMPANAN PROPILEN

kode : T-01

fungsi : menyimpan bahan baku propilen untuk produksi selama 1 bulan

kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K

P = 15 atm 220.5 psia

tujuan : 1. menentukan tipe tangki

2. menentukan bahan konstruksi

3. menentukan kondisi operasi penyimpanan

4. menentukan kapasitas propilen yang disimpan

5. menentukan dimensi tangki

(1) menentukan tipe tangki

* storage vessel berbentuk bola mampu untuk menyimpan dengan tekanan 10 - 200 psig

* tangki diletakkan di luar (outdoor)

(2) menentukan bahan konstruksi

dalam perancangan dipilih bahan konstruksi Carbon Steel jenis SA 285 grade C, karena :

* cocok untuk vessel dengan tekanan moderat

* suhu > 1000 °F

(3) menentukan kondisi operasi penyimpanan

diinginkan propilen disimpan dalam fase cair jenuh pada suhu lingkungan dengan tekanan tinggi

tekanan operasi diprediksi dengan persamaan Antoinne pada suhu lingkungan : T = 30 °C 303.15 K

komponen A B C

propilen 15.7027 1807.5300 -26.1500

propana 15.7260 1872.4600 -25.1600

komponen kg/jam kgmol/jam yi P = Po * yi

propilen 4276.6888 101.8259 0.9500 12.7305 12.0940

propana 235.8074 5.3593 0.0500 10.5589 0.5279

total 4512.4962 107.1852 1.0000 12.6219 atm

maka, propilen disimpan pada fase cair (Tsimpan > Tdidih) dengan kondisi operasi : T = 30 °C 303.15 K

P = 15 atm

dalam perancangan ini dipilih tipe tangki bola (spherical vessel) dengan alasan :

data tekanan uap Antoinne (Coulson, vol. 6) :

ln Po = A - [B/(T+C)]

Po (atm)

2

(4) kapasitas propilen yang akan disimpan

propilen + propana yang dibutuhkan = 4512.4962 kg/jam

ρ = gr/ml T, Tc = K

komponen xi A B n Tc ρi ρc

propilen 0.9500 0.23314 0.27517 0.30246 364.7600 0.4953 0.4705

propana 0.0500 0.22151 0.27744 0.28700 369.8200 0.4852 0.0243

0.4948

densitas campuran = 494.8033

volume campuran cair = 9.1198

volume campuran untuk kebutuhan produksi selama 1 bulan = 30 hari 720

volume campuran = 6566.2399

over design = 20%

volume perancangan = 7879.4878 49560.4858 bbl

278261.4864 2081537.8315 gal

spherical vessel dapat untuk menyimpan dalam rentang kapasitas 1000 - 25000 bbl

dengan rentang tekanan 10 psig untuk kapasitas besar sampai 200 psig untuk kapasitas kecil

jika digunakan 6 tangki, maka kapasitas tiap tangki = 1313.2480 8260.0810 bbl

46376.9144 346922.9719 gal

(5) menentukan dimensi tangki

(a) menentukan diameter tangki

volume bola =

R = (V / ( 4/3* π))^(1/3)

= 6.7945 m

sehingga D = 13.5891 m 44.5830 ft

(b) menentukan tebal dinding shell

(Lloyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 4.28, pg. 68)

dengan : ts = tebal shell, in

d = inside diameter, in

P = internal pressure, psi

f = allowable working stress, psi

C = corrosion allowance, in

menghitung densitas campuran (Yaws, Chemical Properties Handbook, pg. 185, 1999) :

ρ = A B – (1 – T/Tc )n

kg/m3

m3/jam

jam (asumsi 1 minggu = 7 hari produksi)

m3

m3

ft3

(Lloyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, pg. 4)

m3

ft3

4/3 * π * R3

3

bahan yang dipilih adalah carbon steel SA 285 grade C

allowable stress (f) = 13750 (Lloyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.1, pg. 251)

corrossion allowance (c) = 0.125 in

tekanan tangki dengan over design = 20%

P = 18 atm 264.6 psi

diameter (d) = 13.5891 m 485.3236 in

jadi, ts = 2.4598 in

digunakan tebal shell standar = 2 1/2 in 0.0635 m 0.2083 ft

(c) menentukan tinggi support (tS)

dalam perancangan tangki spherical ini tinggi support dirancang setinggi = 25 ft

7.6201 m

(d) menentukan tinggi tangki

tinggi tangki = D + 2*ts

= 44.9997 ft

= 13.7161 m

Resume

Tangki Penyimpanan Propilen

kode : T-01

fungsi : menyimpan bahan baku propilen untuk produksi selama 1 bulan

waktu penyimpanan : 30 hari

tipe : spherical vessel (tangki berbentuk bola)

jumlah tangki : 6 buah

kondisi operasi : T = 30 °C diameter :

P = 15 atm 44.99965279683 ft

bahan konstruksi : Carbon Steel SA 285 grade C 13.71606095977 m

dimensi tangki : diameter tangki = 44.5830 ft 13.5891 m

tebal shell = 2 1/2 in 0.0635 m support :

tinggi tangki = 44.9997 ft 13.7161 m 2.500173601587 ft

tinggi support = 25 ft 7.6201 m 0.762052913764 m

kapasitas = 8260.0810 bbl 1313.2480

lb/in2

m3

4TANGKI PENYIMPANAN DIISOPROPIL ETER

kode : T-02

fungsi : menyimpan produk diisopropil eter selama 1 bulan


P = 1 atm 14.7 psia




4. menentukan kapasitas diisopropil eter yang disimpan



dalam perancangan ini dipilih tipe tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas berbentuk kerucut (conical), dengan alasan :

* tangki mampu menampung dalam kapsitas yang besar dengan konstruksi yang mudah, sehingga lebih ekonomis

* kondisi operasi pada tekanan 1 atm, sehingga bisa digunakan conical roof


dalam perancangan dipilih bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C, karena :

* cocok untuk vessel yang tidak mengandung lethal fluid

* suhu operasi -20 sampai 650 °F

* harga murah dan mudah difabrikasi

5(3) menentukan kondisi operasi penyimpanan

diinginkan produk disimpan pada kondisi dibawah bubble point (pada suhu lingkungan 30 °C) dengan tekanan 1 atm

P = 1 atm T = 68.8032 °C

341.9532 K

komponen A B C D E

diisopropil eter 15.9552 -2.0276E+03 -2.8551E+00 2.7662E-04 -9.9111E-14

isopropil alkohol 38.2363 -3.5513E+03 -1.0031E+01 -3.4740E-11 1.7367E-06

komponen kg/jam kgmol/jam xi Ki yi = Ki * xi

diisopropil eter 581.8026 5.7039 0.9750 1.0111 1.0111 0.9858

isopropil alkohol 8.7778 0.1463 0.0250 0.5689 0.5689 0.0142

total 590.5804 5.8502 1.0000 1.0000

suhu penyimpanan di bawah bubble point, maka campuran dapat disimpan pada fase cair dengan kondisi operasi :

T = 30 °C 303.15 K

P = 1 atm

(4) kapasitas diisopropil eter yang akan disimpan

penyimpanan selama = 30 hari 720

kapasitas diisopropil eter dan impuritas yang akan disimpan selama 30 hari = 425217.9133 kg

937443.9160 lb

ρ = gr/ml

T, Tc = K

komponen %wi A B n Tc ρi ρc

diisopropil eter 0.9851 0.26218 0.26974 0.28571 500.0500 0.7155 0.7049

isopropil alkohol 0.0149 0.26475 0.22475 0.24300 508.3100 0.8767 0.0130

0.7179 gr/ml

densitas campuran = 717.9146 44.8178

volume campuran = 20916.7568 3725.672791927 bbl

592.2966 156468.0080501 gal

over design = 20%


710.7559 187761.6096601 gal

cek bubble point dengan data tekanan uap Yaws (Chemical Properties Handbook, pg. 109, 1999) :

log Po = A + B/T + C log T + DT + ET2

Po (atm)



ρ = A B – (1 – T/Tc )n

kg/m3 lb/ft3

ft3

m3

ft3

m3

6(5) menentukan dimensi tangki

(a) menentukan diameter dan tinggi tangki

menentukan perbandingan D dan H, pendekatan yang dipakai :

untuk large clossed tank → harga atap dan dinding = 2 kali harga bagian dasar per unit

biaya pondasi dan harga tanah diabaikan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, pg. 43)

persamaan umum yang dipakai :

D = 4H (c1/(c2 + c3 + c4 + c5)) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.9, pg. 42)

c1 = 2.c2 c1 = harga dinding ( shell )

c3 = 2.c2 c2 = harga bagian dasar ( bottom )

c4 = 0 c3 = harga atap ( roof )

c5 = 0 c4 = biaya pondasi

c5 = harga tanah

dengan pendekatan tersebut, persamaan di atas menjadi :

D = 4H (2.c2/(c2 + 2.c2 + 0 + 0))

D = 8H/3

H = 3D/8

volume tangki = π/4 * D^2 * H

25100.1081 = π/4 * D^2 * 3D/8

25100.1081 = 3π/32 * D^3

25100.1081 = 0.2944 * D^3

D^3 = 85265.76000772

D = 44.0141 ft 13.4157 m

H = 16.5053 ft 5.0309 m

D = 45 ft 13.7162 m 540 in

H = 18 ft 5.4865 m

V = 5100 bbl 28768.88116562

814.6440 215205.9032482 gal

jumlah course = 3

jumlah tangki yang dibutuhkan = 0.8766 tangki ≈ 1 tangki standar

ketinggian cairan tiap tangki =V campuran / jumlah tangki

A

= 13.1583 ft 4.011 m

berdasarkan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, app. E, item 1, pg. 346), ukuran tangki standar yang mendekati hasil perhitungan :

ft3

m3

7


digunakan 3 buah course

bahan konstruksi yang dipilih : Carbon Steel SA 283 grade C

allowable stress (f) = 12650 (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.1, pg. 251)


effisiensi pengelasan = 80% (double welded butt joint) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.2, pg. 254)

tebal plate dirumuskan sebagai berikut :

(Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.16, pg. 45)


sehingga :

dengan :

ts = tebal shell minimum, in

Pin = tekanan dalam tangki, psi

Pin untuk perancangan dengan over design = 20%

Pin = 17.64 psi

D = diameter tangki, in

f = allowable stress, psi

E = efisiensi pengelasan

C = faktor korosi, in

H = tinggi tangki, ft

ρ =

ts = 0.4706 + 0.0083 (H - 1) + 0.125

menghitung tebal shell silinder tiap course

lb/in2

densitas campuran, lb/ft3

course 3

course 1

course 2

6 ft

6 ft

6 ft

H1

H2

H3

8

# course ke-1

H1 = 18 ft 0.7500

ts = 0.7368 in

digunakan tebal shell standard = 3/4 0.7500 in

# course ke-2

H2 = 12 ft

ts = 0.6870 in


# course ke-3

H3 = 6 ft

ts = 0.6372 in


(c) menentukan sudut θ pada atap

direncanakan head berbentuk conical roof dan menggunakan bahan yang sama (Carbon Steel SA 283 grade C)

sin θ = D/(430.ts) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 4.6, pg. 64)

dengan : θ = sudut cone roof terhadap horisontal

D = diameter tangki, ft

ts = tebal shell roof support, in

0.7500 in

sin θ = 0.1395

θ = 8.0250 °

α = 90 - θ = 81.9750 °

cos α = 0.1403

(d) menentukan tebal head tangki

persamaan yang digunakan :


th = 0.4048 in

θ

α

D/2

course 3

course 1

course 2

6 ft

6 ft

6 ft

H1

H2

H3

9dipakai tebal head standard = 7/16 0.4375 in

(e) menentukan tinggi head tangki

H = (D/2).tg θ

H = 3.171 ft 0.966 m

(f) menentukan tinggi total tangki

tinggi total = Ttangki + Thead + t head

= 18 ft + 3.171 ft + 0.0365

= 21.2070 ft 6.4640 m

Resume

Tangki Penyimpanan Diisopropil Eter

kode : T-02

fungsi : menyimpan produk isopropil alkohol selama 1 bulan


tipe : silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dengan bagian atas kerucut (conical roof)



P = 1 atm 14.7 psia

bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C

dimensi tangki : diameter = 45.0000 ft 13.7160 m

tinggi = 18.0000 ft 5.4864 m

tebal shell : course 1 = 0.7500 in 0.0190 m

course 2 = 0.7500 in 0.0190 m

course 3 = 0.7500 in 0.0190 m

tebal head = 0.4375 in 0.0111 m

tinggi head = 3.1706 ft 0.9664 m

sudut θ = 8.025

tinggi total = 21.2070 ft 6.4639 m

o

10TANGKI PENYIMPANAN ISOPROPIL ALKOHOL

kode : T-03



P = 1 atm 14.7 psia




4. menentukan kapasitas isopropil alkohol yang disimpan



dalam perancangan ini dipilih tipe tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas berbentuk kerucut (conical), dengan alasan :

* tangki mampu menampung dalam kapsitas yang besar dengan konstruksi yang mudah, sehingga lebih ekonomis

* kondisi operasi pada tekanan 1 atm, sehingga bisa digunakan conical roof


dalam perancangan dipilih bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C, karena :

* cocok untuk vessel yang tidak mengandung lethal fluid

* suhu operasi -20 sampai 650 °F

* harga murah dan mudah difabrikasi

11(3) menentukan kondisi operasi penyimpanan

diinginkan produk disimpan pada kondisi dibawah bubble point (pada suhu lingkungan 30 °C) dengan tekanan 1 atm

P = 1 atm T = 82.4453 °C

355.5953 K

komponen A B C D E

diisopropil eter 15.9552 -2.0276E+03 -2.8551E+00 2.7662E-04 -9.9111E-14

isopropil alkohol 38.2363 -3.5513E+03 -1.0031E+01 -3.4740E-11 1.7367E-06

air 29.8605 -3.1522E+03 -7.3037E+00 2.4247E-09 1.8090E-06

komponen kg/jam kgmol/jam xi Ki yi = Ki * xi

diisopropil eter 49.9049 0.4893 0.0058 1.5400 1.5400 0.0090

isopropil alkohol 5000.0038 83.3334 0.9900 0.9989 0.9989 0.9889

air 6.4081 0.3560 0.0042 0.5158 0.5158 0.0022

total 5056.3168 84.1787 1.0000 1.0000

suhu penyimpanan di bawah bubble point, maka campuran dapat disimpan pada fase cair dengan kondisi operasi :

T = 30 °C 303.15 K

P = 1 atm

(4) kapasitas isopropil alkohol yang akan disimpan

penyimpanan selama = 30 hari 720

kapasitas isopropil alkohol dan impuritas yang akan disimpan selama 30 hari = 3640548.0880 kg

8026025.1258 lb

ρ = gr/ml

T, Tc = K

komponen %wi A B n Tc ρi ρc

diisopropil eter 0.0099 0.26218 0.26974 0.28571 500.0500 0.7155 0.0071

isopropil alkohol 0.9889 0.27999 0.22475 0.24300 508.3100 0.9272 0.9169

air 0.0013 0.34710 0.27400 0.28571 674.1300 1.0339 0.0013

0.9252 gr/ml

cek bubble point dengan data tekanan uap Yaws (Chemical Properties Handbook, pg. 109, 1999) :

log Po = A + B/T + C log T + DT + ET2

Po (atm)



ρ = A B – (1 – T/Tc )n

12

densitas campuran = 925.2368 57.7605

volume campuran = 138953.4980 24750.26472331 bbl

3934.7249 1039443.031165 gal

over design = 20%


4721.6699 1247331.637398 gal

direncanakan memakai tangki penyimpanan sebanyak = 3 tangki

jika digunakan 3 tangki, maka kapasitas tiap tangki = 55581.3992 9900.105889323 bbl

1573.8900 415777.212466 gal

(5) menentukan dimensi tangki

(a) menentukan diameter dan tinggi tangki

menentukan perbandingan D dan H, pendekatan yang dipakai :

untuk large clossed tank → harga atap dan dinding = 2 kali harga bagian dasar per unit

biaya pondasi dan harga tanah diabaikan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, pg. 43)

persamaan umum yang dipakai :

D = 4H (c1/(c2 + c3 + c4 + c5)) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 3.9, pg. 42)

c1 = 2.c2 c1 = harga dinding ( shell )

c3 = 2.c2 c2 = harga bagian dasar ( bottom )

c4 = 0 c3 = harga atap ( roof )

c5 = 0 c4 = biaya pondasi

c5 = harga tanah

dengan pendekatan tersebut, persamaan di atas menjadi :

D = 4H (2.c2/(c2 + 2.c2 + 0 + 0))

D = 8H/3

H = 3D/8

volume tangki = π/4 * D^2 * H

55581.3992 = π/4 * D^2 * 3D/8

55581.3992 = 3π/32 * D^3

55581.3992 = 0.2944 * D^3

D^3 = 188811.5471473

D = 57.3689 ft 17.4862 m

H = 21.5133 ft 6.5573 m

kg/m3 lb/ft3

ft3

m3

ft3

m3

ft3

m3

13

D = 60 ft 18.2882 m 720 in

H = 24 ft 7.3153 m

V = 12909 bbl 72819.11509157

2062.0077 544724.1186336 gal

jumlah course = 4

jumlah tangki yang dibutuhkan = 2.3007 tangki ≈ 3 tangki standar

ketinggian cairan tiap tangki =V campuran / jumlah tangki

A

= 16.3899 ft 4.996 m


digunakan 4 buah course

bahan konstruksi yang dipilih : Carbon Steel SA 283 grade C

allowable stress (f) = 12650 (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.1, pg. 251)


effisiensi pengelasan = 80% (double welded butt joint) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, tab. 13.2, pg. 254)

tebal plate dirumuskan sebagai berikut :



sehingga :

dengan :

ts = tebal shell minimum, in

Pin = tekanan dalam tangki, psi

Pin untuk perancangan dengan over design = 20%

Pin = 17.64 psi

D = diameter tangki, in

f = allowable stress, psi

E = efisiensi pengelasan

C = faktor korosi, in

H = tinggi tangki, ft

berdasarkan (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, app. E, item 1, pg. 346), ukuran tangki standar yang mendekati hasil perhitungan :

ft3

m3

lb/in2

14ρ =

ts = 0.6275 + 0.0143 (H - 1) + 0.125

menghitung tebal shell silinder tiap course

# course ke-1

H1 = 24 ft

ts = 1.0807 in

digunakan tebal shell standard = 1 1/8 1.1250 in

# course ke-2

H2 = 18 ft

ts = 0.9951 in

digunakan tebal shell standard = 1 1.0000 in

# course ke-3

H3 = 12 ft

ts = 0.9095 in


# course ke-4

H4 = 6 ft

ts = 0.8239 in


densitas campuran, lb/ft3

course 3

course 1

course 2

6 ft

6 ft

6 ft

H1

H2

H3

course 46 ft

H4

15

(c) menentukan sudut θ pada atap

direncanakan head berbentuk conical roof dan menggunakan bahan yang sama (Carbon Steel SA 283 grade C)

sin θ = D/(430.ts) (Lioyd E. Brownell, Process Equipment Vessel Design, 1959, eq. 4.6, pg. 64)

dengan : θ = sudut cone roof terhadap horisontal

D = diameter tangki, ft

ts = tebal shell roof support, in

1.1250 in

sin θ = 0.1240

θ = 7.1284 °

α = 90 - θ = 82.8716 °

cos α = 0.1248

(d) menentukan tebal head tangki

persamaan yang digunakan :


th = 0.5444 in

dipakai tebal head standard = 5/8 0.6250 in

(e) menentukan tinggi head tangki

H = (D/2).tg θ

H = 3.750 ft 1.143 m

(f) menentukan tinggi total tangki

tinggi total = Ttangki + Thead + t head

= 24 ft + 3.750 ft + 0.0521

= 27.8020 ft 8.4741 m

θ

α

D/2

16

Resume

Tangki Penyimpanan Isopropil Alkohol

kode : T-03



tipe : silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dengan bagian atas kerucut (conical roof)



P = 1 atm 14.7 psia

bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C

dimensi tangki : diameter = 60.0000 ft 18.2880 m

tinggi = 24.0000 ft 7.3152 m

tebal shell : course 1 = 1.1250 in 0.0286 m

course 2 = 1.0000 in 0.0254 m

course 3 = 0.9375 in 0.0238 m

course 4 = 0.8750 in 0.0222 m

tebal head = 0.6250 in 0.0159 m

tinggi head = 3.7499 ft 1.1430 m

sudut θ = 7.128

tinggi total = 27.8020 ft 8.4740 m

o

hitungan tangki

Documents

Transcript of hitungan tangki