Makalah Pap

40
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Teknik kimia melibatkan aplikasi dari ilmu pengetahuan dalam industri proses yang terfokus pada konversi suatu material ke bentuk lain baik secara fisiska ataupun kimia. Proses-proses ini membutuhkan penanganan dan penyimpanan material dalam jumlah besar yang terdiri atas bermacam variasi konstruksi, tergantung pada kondisi material yang dignakan., sifat-sifat kimia dan fisika material tersebut serta kebutuhan operasi. Untuk penanganan, seperti wadah penampungan gas dan liquid digunakan tangki.Oleh karena itu, kami sebagai mahasiswa/i Teknik kimia, perlu mempelajari dan mengetahui beberapa hal tentang Tangki dan Storage. Selain itu hal yang melatarbelakangi dibuatnya makalah ini adalah agar kami sebagai kelompok II (dua), dapat memenuhi tugas yang telah diberikan oleh dosen pengajar mata kuliah Perancangan Alat Proses, yaitu bapak Aman ST. 1.2 Tujuan Makalah dengan judul ’ Tangki dan Storage’ ini dibuat bertujuan untuk menjelaskan dan memberikan beberapa informasi atau pengetahuan yang berkaitan

Transcript of Makalah Pap

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangTeknik kimia melibatkan aplikasi dari ilmu pengetahuan dalam industri

proses yang terfokus pada konversi suatu material ke bentuk lain baik secara

fisiska ataupun kimia. Proses-proses ini membutuhkan penanganan dan

penyimpanan material dalam jumlah besar yang terdiri atas bermacam variasi

konstruksi, tergantung pada kondisi material yang dignakan., sifat-sifat kimia

dan fisika material tersebut serta kebutuhan operasi. Untuk penanganan,

seperti wadah penampungan gas dan liquid digunakan tangki.Oleh karena itu,

kami sebagai mahasiswa/i Teknik kimia, perlu mempelajari dan mengetahui

beberapa hal tentang Tangki dan Storage. Selain itu hal yang melatarbelakangi

dibuatnya makalah ini adalah agar kami sebagai kelompok II (dua), dapat

memenuhi tugas yang telah diberikan oleh dosen pengajar mata kuliah

Perancangan Alat Proses, yaitu bapak Aman ST.

1.2 TujuanMakalah dengan judul ’ Tangki dan Storage’ ini dibuat bertujuan untuk

menjelaskan dan memberikan beberapa informasi atau pengetahuan yang

berkaitan dengan sebuat alat proses yang disebut dengan tangki yang memiliki

beberapa kegunaan dan jenisnya.

BAB IITEORI

2.1 Defenisi Tangki penyimpanan atau storage tank menjadi bagian yang penting

dalam suatu proses industri kimia karena tanki penyimpanan tidak hanya

menjadi tempat penyimpanan bagi produk dan bahan baku tetapi juga menjaga

kelancaran ketersediaan produk dan bahan baku serta dapat menjaga produk

atau bahan baku dari kontaminan ( kontaminan tersebut dapat menurunkan

kualitas dari produk atau bahan baku ) . Pada uumunya produk atau bahan

baku yang terdapat pada industri kimia berupa liquid atau gas, namun tidak

tertutup kemungkinan juga dalam bentuk padatan (solid).

Storage tank atau tangki penyimpanan dapat memiliki bermacam – macam

bentuk dan tipe, masing – masing tipe memiliki kelebihan dan kekurangan

serta kegunaan masing – masing .

Penyimpanan bahan diperlukan agar proses produksi tidak tergantung pada

pengumpanan dan pengeluaran bahan.Jumlah bahan yang perlu disimpan

disesuaikan dengan konsumsi (keperluan perhari, stok wajib) atau dengan

kondisi pengiriman (tanggal,harga). Cara penyimpanan juga tergantung pada

sifat bahan yang disimpan (misalnya kondisiagregat,daya terhadap udara dan

air, korosivitas, kemudahan terbakar dan beracun ), pada jenis

penggunaan  dan lamanya penyimpanan serta jumlahnya.

Secara umum tangki penyimpanan dapat di bagi menjadi dua bila

diklasifikasikan berdasarkan tekanannya ( tekanan internal ) yaitu [1,2] :

1. Tangki Atmosferik (Atmospheric Tank)

Terdapat beberapa jenis dari tangki timbun tekanan rendah ini yaitu :

a. Fixed cone Roof tank

Digunakan untuk menimbun atau menyimpan berbagai jenis fluida

dengan tekanan uap rendah atau amat rendah ( mendekati atmosferik )

atau dengan kata lain fluida yang tidak mudah menguap namun pada

literatur lainnya menyatakan bahwa fixed roof ( cone atau dome ) dapat

digunakan untuk menyimpan semua jenis produk ( crude oil, gasoline ,

benzene, fuel dan lain – lain termasuk produk atau bahan baku yang

bersifat korosif , mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga

volume 2000 m^3, diameter dapat mencapai 300 ft ( 91.4 m ) dan

tinggi 64 ft ( 19.5 m ).

Fixed Cone Roof with Internal Floating Roff

Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html

b. Tanki umbrella kegunaanya sama dengan fixed cone roof bedanya adalah bentuk

tutupnya yang melengkung dengan titik pusat meredian di puncak

tanki.

c. Tanki tutup cembung tetap ( fixed dome roof )

bentuk tutupnya cembung ,ekonomis bila digunakan dengan

volume > 2000 m^3 dan bahkan cukup ekonomis hingga volume

7000 m^3 ( dengan D < 65 m ) , kegunaanya sama dengan fix cone

roof tank.

Self Supporting Dome RoofSumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html

d. Tangki Horizontal,

Tangki ini dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat

penguapan rendah ( low volatility ) , air minum dengan tekanan

uap tidak melebihi 5 psi, diameter dari tanki dapat mencapai 12

feet ( 3.6 m ) dengan panjang mencapai 60 feet ( 18.3 m ).

e. Tanki Tipe plain Hemispheroid

Digunakan untuk menimbun fluida ( minyak ) dngan tekanan uap (

RVP ) sedikit dibawah 5 psi.

f. Tangki tipe Noded Hemispheroid

Untuk menyimpan fluida ( light naptha pentane ) dengan tekanan

uap tidak lebih dari 5 psi.

g. Tangki Plain Spheroid

Tangki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel .

h. Tanki Tipe Noded Spheroid

Baik Fixed cone dan dome roof dapat memiliki internal floating

roof, biasanya dengan penggunaan floating roof ditujukan untuk

penyimpanan bahan – bahan yang mudah terbakar atau mudah

menguap , kelebihan dari penggunaan internal floating roof ini

adalah :

1. Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi

2. Dapat mengurangi resiko kebakaran

2. Tanki Bertekanan (Pressure Tank)

Dapat menyimpan fluida dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan

umumnya fluida yang disimpan adalah produk – produk minyak

bumi.

a. Tanki peluru ( bullet tank ) , tanki ini sebenarnya lebih sebagai

pressure vessel berbentuk horizontal dengan volume maksimum

2000 barrel biasanya digunakan untuk menyimpan LPG, LPG ,

Propane, Butane , H2, ammonia dengan tekanan diatas 15 psig.

b. Tanki bola ( spherical tank )

Pressure vessel yang digunakan untuk menyimpan gas – gas yang

dicairkan seperti LPG, O2, N2 dan lain – lain bahkan dapat

menyimpan gas cair tersebut hingga mencapai tekanan 75 psi,

volume tanki dapat mencapai 50000 barrel , untuk penyimpanan

LNG dengan suhu -190 ( cryogenic ) tanki dibuat berdinding

double dimana diantara kedua dinding tersebut diisi dengan

isolasi seperti polyurethane foam , tekanan penyimpanan diatas

15 psig.

c. Dome Roof tank

Untuk menyimpan bahan – bahan yang mudah terbakar, meledak

, dan mudah menguap seperti gasoline, bahan disimpan dengan

tekanan rendah 0.5 – 15 psig.

Terdapat juga tanki penyimpanan khusus yang digunakan untuk

menyimpan liquid ( H2, N2, O2, Ar, CO2 ) pada temperature yang

sangat rendah ( cryogenic ) , dimana untuk jenis tanki ini

diperlukan isolasi ( seperti pada spherical tank ) dan dioperasikan

pada tekanan rendah.

Pada umumnya untuk penyimpanan tangki digunakan bahan padat.

A.  Karakteristik zat padat

Partikel zat padat secara individu dikarakteristikan dengan ukuran,

bentuk dan densitasnya. Umumnya bentuk partikel dikarakteristikan

sebagai kebolaan yang tidak bergatung pada ukuran partikel. Sedangkan

ukuran partikel pada umumnya dameter dapat ditentukan untuk setiap

partikel yang eksidimensional. Partikel yang tidak ekidimensional , yaitu

lebih panjang pada satu arah ketimbang pada arah yang lain.

Sifat-sifat partikel padat

a.  Densitas : massa persatuan volume.

b. Gavitasi spesifik adalah rasio antara densitas material

terhadap  densitas bahan referen dan tidak mempunyai satuan.

c.  Densitas nyata adalah total massa per satuan total volume.

d.  Kekerasan adalah ketahanan bahan untuk identitasnya. Kekerasan

bahan mineral atau logam biasanya dinyatakan dalam skala Moh’s ,

dimana makin besar skalanya, maka semakin tinggi kekerasannya.

B. Penyimpanan Zat Padat

Penyimpanan zat padat dalam storage  sering mengalami kesukaran pada

saat pengeluaran kembali partikel padat tersebut. Beberapa faktor yang

harus diperhatikan terhadap zat padat dalam penyimpanan agar aliran

pengeluarannya dapat lancar adalah antara lain :

1. Ukuran zat padat yang disimpan

Ukuran partikel merupakan faktor yang paling umum dan dapat

dikendalikan serta merupakan faktor yang berpengaruh terhadap

kemampuan alir dari material. Umumnya , makin besar ukuran partikel

,maka makin besar material dari halangan dan makin mudah material

mengalir.

2. Kelembapan zat padat tersebut

Kebanyakan material menyerap uap air sampai batas tertentu, tetapi

penyerapan uap air lebih lanjut akn menyebabkan masalah yang tak

dapat diabaikan pada aliran zat padat tersebut. Kadar uap air yang

terkandung dapat dihilangkan dengan  cara pemanasan.

3. Temperatur

Temperatur tinggi akan merupakan masalah bagi pengairan material

yang mempunyai titik leleh rendah.

C. Peralatan

Penyimpanan bahan padat untuk jumlah besar dapat dilakukan di:

1. Alam bebas

Bahan-bahan yang stabil terhadap cuaca dapat disimpan/ditumpuk

dialam bebas. Yang perlu diperhatikan hanyalah sudut

kecondongannya, bila terlalu besar bisa terjadi kecelakaan karena

barang-barang yang disimpan dapat menekan dinding batas. Tinggi

penimbunan bahan-bahan tertentu, misal bahan organik, karbon, dan

briket harus diperhatikan karena pada tumpukan yang tinggi menjadi

panas karena beratnya dan dapat menyala.

2. Tempat yang beratap/hanggar

Penyimpanan bahan-bahan yg berpengaruh thd perubahan cuaca

secara langsung harus ditempatkan pada hanggar terbuka. Contoh

bahan-bahan ini: batu-batu, kayu, kardus, & produk dalam drum.

3. Gudang

Penyimpanan di  gudang tertutup disimpan terutama produk-produk

dalam drum, karung, kotak logam, karton, dsb. Gudang ini dapat

bertingkat atau hanya berlantai satu.

4. Bunker/silo

Silo adalah bejana tegak lurus untuk penyimpanan bahan-bahan padat

yg mengalir, mis: serbuk/butir. Pengisian dilakukan memakai

peralatan transportasi tertentu dan lubang pengeluaran terletak

disebelah bawah, biasanya dihubungkan dengan unit penyedot. Dalam

silo hanya bisa disimpan bahan-bahan yg tidak melekat. Contoh:

pupuk atau bahan sintetik disimpan dg cara ini. Drum-drum, kotak

logam, dan karung-karung yang telah diisi harus diberi label isi dan

jumlah.Tulisan harus dengan  cat dan tidak boleh terhapus.

Silo biasanya terbuat dari stainless steel (berlapis enamel) dimana

bagian bawah berbentuk kerucut untuk mempermudah pengeluaran

bahan. Frame penyangga dibuat dari rangka baja dengan kekuatan

yang sesuai.

Prinsip kerja silo : Silo selalu diisi dari atas dan pengeluarannya

melalui sebuah lubang pada sisi sebelah bawah.

Selain itu macam-macam storage dapat berupa :

A. Storage Piles

Storage Piles Merupakan cara penyimpanan yang murah dan

sederhana.

Prinsip Kerja : bahan yang akan disimpan dibuat dalam tumpukan-

tumpukan (piles) ditempat terbuka. Tumpukan-tumpukan tersebut

dibuat langsung dari bahan–bahan yang keluar dari belt conveyor

(alat ini terdiri dari endless belt / sabuk yang membawa solid dari

satu tempat ketempat yang lain. Belt conveyor membutuhkan

tenaga yang kecil dan dapat mengangkut material yang cukup

jauh). Bahan-bahan yang dapat disimpan dengan cara seperti ini

adalah bahan-bahan padat yang tak berpengaruh terhadap keadaan

cuaca. Contoh dari bahan tersebut adalah batubara, kerikil, pasir.

B. Bin

Alat ini berupa bejana berbentuk silinder atau segi empat terbuat

dari beton atau baja yang biasanya tidak terlalu tinggi dan agak

besar.

Prinsip Kerja : Pengeluaran zat padat pada bin dapat melalui setiap

bukaan yang terdapat di dekat dasar bin, dimana tekanan pada sisi

keluar lebih kecil dari tekanan vertikal pada ketinggian yang sama

sehingga bukaan tidak dapat tersumba

C. Hopper

Hopper adalah bin kecil dengan dasar agak miring dan digunakan

untuk menumpuk sementara sebelum zat diumpan ke dalam proses

Alat Penyimpan Zat Cair.

Prinsip Kerja : Mempermudah aliran padatan keluar dengan

memberi getaran dengan arah : Gyrating Hooper ,yaitu getaran

yang dikenakan tegak lurus terhadap saluran arus dan Whirpool

Hooper, yaitu mempunyai arah getaran kombinasi dari gerak

memulir dan mengangkat.

2.2 Jenis Tutup Tangki

Head adalah bagian tutup suatu bejana yang penggunaan disesuaikan dengan

tekan operasi bejana. Tutup bejana ini tebagi menjadi 6 bentuk yaitu:

a. Bejana ½ Bola (Hemispherical)

Suatu tutup bejana setengah bola adalah bentuk yang paling kuat, mampu

menahan tekan dua kali banyak dari bentuk tutup torispherical dilihat dari

ketebalan yang sama. Ongkos pembentukan suatu tutup bejana setengah

bola, bagaimanapun lebih tinggi dibandingkan dengan yang untuk suatu

tutup berbentuk torispherical. Tutup bejana yang setengah bola ini biasanya

digunakan pada tekan tinggi.

Dari berbagai macam pengujian, didapat bahwa untuk tekanan sama di

bagian yang silindris dan tutup setengah bola dari suatu bejana, ketebalan

dari tutup yang diperlukan adalah separuh silinder tangkinya.

Bagaimanapun, ketika pembesaran dari dua bagian berbeda, tekan

discontinuitas akan di-set ke arah tutup dan sampingan silinder. Untuk tidak

ada perbedaan di dalam pembesaran antara kedua bagian (ketegangan

diametral yang sama) dapat ditunjukkan bahwa untuk baja (perbandingan

Poisson D 0.3) perbandingan dari ketebalan tutup bejana setengah bola

ketebalan jumlah maksimumnya, secara normal sama dengan 0.6 (Brownell

dan Young 1959)

b. Bejana Ellips Piring (Ellipsoidal)

Tutup bejana Ellipsoidal yang standar dihasilkan dengan suatu

perbandingan poros utama dan kecil sebesar 2:1. dari perbandingan ini,

persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menghitung ketebalan

minimum yang diperlukan:

c= P . D2 JF−D . 2 P

c. Bejana Torispherical

Suatu bentuk torispherical, yang mana sering digunakan sebagai penutup

akhir dari bejana silindris, dibentuk dari bagian dari suatu torus dan bagian

dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati dari suatu bentuk lonjong tetapi

adalah lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya. Perbandingan

radius sendi engsel dan radius mahkota harus dibuat kurang dari 6/100

untuk menghindari tekuk. Tekan akan menjadi lebih tinggi di bagian torus

dibanding bagian yang berbentuk bola.

Tutup torispherical yang standar adalah penutup yang paling umum

digunakan sebagai penutup akhir untuk bejana yang beroperasi pada tekan

15 bar. Dia dapat digunakan untuk tekan yang lebih tinggi, tetapi di atas

10 bar, biayanya harus dibandingkan dengan suatu tutup ellipsoidal.

Diatas 15 bar, suatu tutup ellipsoidal pada umumnya terbuktikan sebagai

penutup paling hemat untuk digunakan.

Ada dua ujung batas tutup bejana torispherical: bahwa antar bagian yang

silindris dan tutupnya, adan itu adalah pada ujung dari radius mahkota dan

radius sendi engsel. Penekukan dan shear stress disebabkan oleh

pembesaran diferensial yang terjadi pada titik-titik ini harus

diperhitungkan di perancangan tutup bejana tersebut. Suatu pendekatan

yang diambil adalah menggunakan persamaan dasar untuk suatu bentuk

setengah bola dan untuk memperkenalkan konsentrasi tekan atau bentuk,

faktor yang memungkinkan tekan bias ditingkatkan dalam kaitan dengan

discontinuitas. Faktor konsentrasi tekanan adalah suatu fungsi dari radius

sendi engsel dan radfius mahkota.

c= P . R .C2 . F . J+P . λ .C−μ . 2

Dimana:

Cs = factor konsentrasi stress untuk tutup torispherical

Rc = radius mahkota

Rk = Radius sendi engsel

Untuk tutp yang dibentuk (tidak ada sambungan ditutup) faktor hubung J

sebesar 1.0.

d. Bejana Piring Standar (flanged standart dished & flanged shallow

dished heads)

Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang

menyimpan cairan yang mudah menguap (volatile), seperti: nafta, bensin,

alkohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana silinder tegak biasanya

digunakan sebagai bejana proses yang beroperasi pada tekan rendah

(vakum).

Jika diinginkan diameter tutup ≤ diameter shall maka digunakan flanged

standart dished sedangkan jika diinginkan diameter tutup ≥ diameter shell

maka digunakan flanged shallow dished head.

e. Bejana Konis

Tutup bejana konis biasanya digunakan sebagai penutup atas pada tangki

silinder tegak dengan alas flat bottom yang beroperasi pada tekan

atmosperik. Disamping itu juga digunakan sebagai tutup bawah pada alat-

alat proses seperti: evaporator, spray dryer, crystallizer, bin, hopper,

tangki pemisah dan lain-lain.

Besarnya sudut (α) yang dibentuk pada jenis konis pada tutup atas tangki

silinder tegak dengan alas flat bottom adalah < 450C (menurut Morris),

tetapi menurut Buthod & Megsey < 300C. sebaiknya menggunakan α <

300C, karena 300C < α < 600C adalah kemiringan sudut yang dibentuk tutp

konis untuk tutup bawah bejana (bin, hopper) yang mengalirkan cairan

300C < α < 450C dan 450C < α < 600C untuk mengalirkan butiran padatan.

f. Bejana Datar (flanged –only head)

Perancangan tutup bejana ini adalah yang paling ekonomis karena merupakan

gabungan antara flange dan flat plate.

Aplikasi dari flanged-only dapat digunakan sebagai tutup bejana penyimpan

jenis silinder horizontal yang beroperasi pada tekan atmosferik. Tipe bejana

dengan jenis tutup ini dapat digunakan unutk menyimpan fuel oil (minyak

bahan bakar), kerosin, minyak solar ataupun cairan yang mempunyai tekanan

uap rendah, disamping itu dapat juga digunakan sebagai tutup atas konis,

kisaran diameternya ≤ 20 ft.

Tutup bejana setengah bola, ellipsoidal dan torispherical secara bersama

dikenal sebagai tutup bejana yang bundar. Mereka dibentuk dengan menekan

atau memutar, diameter yang besar dibuat dari bagian pembentukan. Tutup

torispherical sering dikenal sebagai tutup bagian akhir. Ukuran yang lebih

disukai dari tutup bejana yang bundar diberikan didalam standard an kode.

Persamaan untuk ketebalan dinding pada table 2.1. Volume penuh Vo dan

permukaan S sebagai V/Vo yang akan berhubungan dengan kedalaman atau

ketinggian H/D pada vessel horizontal.

Kriteria dalam perancangan

Sebuah alat proses dapat rusak karena berbagai alsan :

1. Terjadinya deformasi elastis dan plastis yang berlebihan akibatnya alat

gagal melaksanakan fungsinyadan rusak yang membahayakan

Deformasi elastic terjadi ketika benda mendapat beban dalam batas

elastisnya. Hubungan antara stress f dan strain ε adalah linier dengan slope E

(modulu Elastisitas). Begitu juga dengan lenturan (defleksi) harus dibatasi .

Persamaan-persamaan yang digunakan :

(1) Stress axial ( tarik dan tekan )

ft = P/ A dan fc = - P/A

(2) Hubungan stress dan strain pada daerah elastic

f = E x ε

2. Instabilitas elastic

Adalah suatu fenomena yang berkaitan dengan struktur yang memiliki

kekakuan yang terbatas yang terkena beban tekan, momen lentur dan

kombinasi beban tersebut. Contoh yang khas terjadinya “backing” pada

bejana silindris dengan tekanan luar dan vakum. Hal ini biasanya berkaitan

dengan bejana yang berdinding tipis. Bentuk instabilitas elastisitas yang

paling sederhana adalah instabilitas pada kolom yang terjadi karena beban

tekan axial pada ujung-ujung kolom tersebut.

Stress kritis (fcr)yang terjadi diperkirakan dengan rumus EULER :

fcr = c2 E / (j/k)2

dimana:

c : konstanta yang harganya di pengaruhi kondisi ujung-ujung kolom

j/k : rasio

3. Instabilitas plastis

Criteria yang paling banyak digunakan adalah mempertahankan stress yang

terjadi berada dalam daerah elastis bejana konstruksi untuk mencegah

deformasi plastis yang terjadi jika yield point terlewati.

4. Brittle rupture

Kecenderungan untuk mempergunakan bejana berkonstruksi baja berkekuatan

tinggi dengan kualitas yang lebih rendah menaikkan kemungkinan failure

karena “rupture”.

5. Creep

Criteria perencanaan yang telah diuraikan pada dasra keadaan strain

(regangan) dibawah beban tidak berubah dengan waktu dan untuk bahan

ferrous dibawah beban sampai suhu 650O R. diluar suhu tersebut maka

material akan mengalami “creep” dibawah beban. Yang mengakibatkan

kenaikan strain dengan waktu. Laju creep tergantung pada material stress dan

suhu operasi.

6. Korosi

Adalah peristiwa pengrusakkan pada metal yang disebabkan karena peristiwa

kimiawi dan electron kimia.

Berbagai macam korosi yang dikenal, yaitu :

Uniform corrosion

Intergranular corrosion

Galvanic corrosion

Stress corrosion

Salah satu pencegahan korosi adalah penambahan tebal metal pada dinding

bejana.

2.3 Rumus atau Persamaan Yang Diperhitungan

Tipe-tipe tutup bejana memiliki perhitungan yang berbeda yaitu :

a. Bejana ½ Bola (Hemispherical)

Tutup bejana yang setengah bola ini biasanya digunakan pada tekan tinggi.

Th = PR/(2SE-0,2P)

b. Bejana Ellips Piring (Ellipsoidal)

Head tipe ini digunakan pada bejana yang beroperasi pada tekanan > 200

sampai 400 psig.

th = PD/(2SE-0,2P)

Tutup bejana Ellipsoidal yang standar dihasilkan dengan suatu

perbandingan poros utama dan kecil sebesar 2:1. Cara perancangan tutup

tipe Ellipsoidal adalah sebagai berikut :

1. Torispherical Head

Suatu bentuk torispherical, yang mana sering digunakan sebagai penutup

akhir dari bejana silindris, dibentuk dari bagian dari suatu torus dan bagian

dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati dari suatu bentuk lonjong tetapi

adalah lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya.

Th=0,885PL/(2SE-0,2P)

2. Bejana Piring Standar (Flanged Standart Dished & Flanged

Shallow Dished Heads)

Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang

menyimpan cairan yang mudah menguap (volatile), seperti: nafta,

bensin, alkohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana silinder tegak

Keterangan : * (on demand)d = inside diameterD = outside diameterS = thicknessR = dishing radiusr = knuckle radiush = straight flangeH = total depth

3. Bejana Konis (Conical Head)

Tutup bejana konis biasanya digunakan sebagai penutup atas pada

tangki silinder tegak dengan alas flat bottom yang beroperasi pada

tekan atmosperik. Disamping itu juga digunakan sebagai tutup

bawah pada alat-alat proses seperti: evaporator, spray dryer,

crystallizer, bin, hopper, tangki pemisah dan lain-lain.

Secara keseluuhan perhitungannya :

BAB III

PERANCANGAN

Rancanglah sebuah bejana untuk penyimpanan asam asetat. Waktu penyimpanan

asam asetat selama 10 hari.Laju alir massa bahan baku tersebut adalah 260

kg/jam.Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm.

Penyelesain :

Pertimbangan dalam menentukan jenis bejana :

1. Fungsi menyimpan bahan baku

2. Cair,berbahaya,beracun dan mudah menyala

3. Suhu kamar dan tekanan atmospheric

Berdasarkan pertimbangan diatas maka bejana yang paling cocok

digunakan adalah Bejana silinder tegak dengan tutup atas bentuk Conical dan

tutup bawah flat.Bahan konstruksi yang cocok untuk penyimpanan Asam

Asetat adalah Carbon Steel SA-285 Grade A.Karena asam asetat bersifat

korosif danmudah terbakar.

Data perhitungan

Tekanan = 1 atm = 14,7 psi

Suhu penyimpanan = 25 °C = 298,15 K

Lama persediaan = 7 hari = 168 jam

Laju alir massa F = 260000 gram/jam = 260 kg/jam

Densitas asam asetat = 1.045 gram/cm3 = 1045 kg/m3 = 0.0712 kg/in3

Kapasitas bejana

VL = Fρ

x lama penyimpanan

dimana VL = Volume cairan

F = laju alir massa

ρ = massa jenis asam asetat

VL = 260 kg/ jam

1045 kg/m3 x 240 jam

= 41,79904306 m3

= 1476,12 ft3

Laju alir bahan = 260 kg/jam = 43680 kg/7 hari

Kapasitas bejana untuk 7 hari = laju alir bahan

densitas asamasetat

= 43680 kg /7 hari

1045 kg /m3

= 41,79904306 m3 = 262,980 bbl

Kapasitas bejana untuk 7 hari dengan factor keamanan 20 % = 1,2 * 262,908 bbl

= 315,49 bbl

Dari appendix E (Brownwll and Young,1959)Kapasitas tangki = 335 bbl

Diameter (D) = 10 ft = 120 in = 3,048 m

Tinggi tangki (H) = 24 ft = 288 in = 7,3152 m

Jumlah plat = 4

Tebal Shell

Spesifikasi bahan yang digunakan (Brownell & Young,1959)

Jenis plate = Carbon Steel SA-285 Grade A

Tegangan yang diizinkan (f) = 11250 lb/in2

Jenis sambungan = doubled-walded balt-join

Efisiensi sambungan = 80 %

Factor korosi = 0,125 in

Perhitungan tekanan

P = Ph + Pop

Pop = 1 atm = 14,7 psi

g = 32,174 ft/s2

gc = 32,174 lbm.ft/lbf.s2

hl = 18,80408492ft

Ph = ρ x g

gc x hl

= 65,2371 lb/ft3 x 32,174 ft /s2

32,174 lbm .ft

lbf. s2 x 8,35737107ft

= 1226,723587lbf/ft2

= 8,5189138psi

P total = Ph + Pop

= 8,5189138 psi + 14,7 psi

= 23,2189138 psi

P desain dengan factor keamanan 20 % = 1,2 x P total

= 1.2 x 23,2189138 psi

= 27,86269656psi

P max = f . E . ts

r i+0,6 ts

dimana f = tegangan yang diizinkan

E = efesiensi sambungan

Ts = tebal shell

ri = jari-jari tangki

Pmax = 11250lb

¿2x0,8 x 0,311096995∈ ¿

90∈+¿¿¿

= 46,85120565 psi

Karena P max > P desain,maka desain dapat dilakukan :

Ts = P xr

S x E−0,6 P¿

+ C

dimana ts = tebal shell

P = tekanan desain dengan factor keamanan

r = jari-jari tangki

S = tegangan yang diizikan

E = efisiensi sambungan

C = factor korosi

Ts = 27,86269656 psi x60¿¿

+ 0,125 in

= 0,311096995 in = 0,025924749 ft

Tebal head

Besarnya sudut pada roof dapat dicari dari persamaan

Sin θ = D

430 x t

dimana t = tebal cone standar 1,25 in

Sin θ = 120∈ ¿430 x1,25∈¿¿

¿

Sin θ = 0,223255823

θ = 12,9°

jenis head yang digunakan adalah jenis conical head dengan kemiringan cone

= 12,9°

th = P x D

2 x cosθ x ((f x E )−0,6 x P) + C

=

27,86269656 psi x 120∈ ¿

2 xcos 12,9 x ((11250lb

¿2x0,8)−0,6 x27,86269656 psi)

¿

+ 0,125

= 0,321784789in

Tinggi head

OD = ID + 2 x ts

= 120 in + 2 x 0,311096995 in

= 120,6221988in

OA = (OD/2) x tan θ

= (120,6221988in/2) x tan 12,9°

= 13,813in

Tinggi tangki keseluruhan = OA + tinggi tangki + tebal shell

= 13,813 in + 288 in + 0,311096995 in

= 302,1241085in

Tutup bawah tangki

Karena bagian bawah tangki berbentuk flat/ datar,maka tebal tutup bawah

disamakan dengan dengan tebal shell atau bejana

= 0,311096995 in = 0,025924749 ft = 0,007901863 m

Di,opt = 0,363 mv0,45 ρ0,13

= 0,363 (0,058054226 m3/s)0,45 (1045 kg/m3)0,13

= 0,212036726 m = 8,3479 in

Digunakan pipa standar 10 in dengan spesifikasi (appendix K : Brownell and

Young,1959)

Schedule No. 60 OD = 10 in ID = 9,73 in A =

2,81 ft2

BAB IV

KESIMPULAN

1. Tangki adalah bagian dasar bagi banyak peralatan proses sebagai tempat

penyimpanan fluida dengan berbagai modifikasi yang diperlukan untuk

memungkinkannya berfungsi seperti yang diinginkan.

2. Tangki penyimpanan dapat dibagi dua berdasarkan tekanannya yaitu

tangki atmosferik dan tengki bertekanan.

3. Faktor- faktor yang perlu diperhatikan dalam merancang suatu bejana

adalah :

a. sifat-sifat material yang digunakan

b. stress (tegangan yang terjadi)

c. stabilitas, elastis dan estetika

d. tipe yang diinginkan

e. sifat fluida yang digunakan

f. suhu dan tekanan operasi

g. volume yang diperlukan (kapasitas)

DAFTAR PUSTAKA

http://blog.unsri.ac.id/chemeng%20sai/plant-design/tipe-tipe

tankipenyimpanan/mrdetail /5558/

Nana,zefrina.Tangki penyimapan bahan padat.2013.

http://zefdes.blogspot.com/2013/05/tangki-penyimpanan-bahan-

padatan.html

Sri Widharto, Inspeksi Teknik Buku 2, Pradnya Paramita, 2004

http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm

TUGAS PERANCANGAN ALAT PROSES

Oleh

Kelompok 2

Dedi Meier Silaban 1007113662Dwi Yuni Ernawati 1007113611Paul Destin Purba 1007113642Wahyu Hidayat 1007113616

Kelas A

JURUSAN SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2013