TUGAS PERANCANGAN ALATR PROSES

KELOMPOK 1

Hadian Sartoni 0807113661Ongki Alexander 0907121339

Desdi Arta Rahmad 0907136461 Arbhy Indera I 1007113576 Dwi Yuni Ernawati 1007113611 Wahyu Hidayat 1007113616

KELAS A

Rancanglah sebuah bejana untuk penyimpanan asam asetat. Waktu penyimpanan asam asetat selama 7 hari. Laju alir massa bahan baku tersebut adalah 260 kg/jam. Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm.

Soal 1

Penyeselaian

Pertimbangan dalam menentukan jenis bejana :1. Fungsi menyimpan bahan baku2. Cair,berbahaya,beracun dan mudah menyala3. 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 psiSuhu penyimpanan = 25 °C = 298,15 KLama persediaan = 7 hari = 168 jamLaju alir massa F = 260000 gram/jam = 260 kg/jamDensitas asam asetat = 1.045 gram/cm3 = 1045 kg/m3 = 0.0712 kg/in3

Kapasitas bejana

VL = x lama penyimpanan dimana VL = Volume cairanF = laju alir massaρ = massa jenis asam asetat

VL = x 168 jam

= 41,79904306 m3

= 1476,12 ft3

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

Kapasitas bejana untuk 7 hari =

=

= 41,79904306 m3 = 262,980 bblKapasitas bejana untuk 7 hari dengan factor keamanan 20 % adalah= 1,2 * 262,908 bbl= 315,49 bbl

Dari appendix E (Brownwll and Young,1959)Kapasitas tangki = 380 bblDiameter (D) = 15 ft = 180 in = 4,572 mTinggi tangki (H) = 12 ft = 144 in = 3,6576 mJumlah course = 2

Tebal ShellSpesifikasi bahan yang digunakan (Brownell & Young,1959)Jenis plate = Carbon Steel SA-285 Grade ATegangan yang diizinkan (f) = 11250 lb/in2

Jenis sambungan = doubled-walded balt-joinEfisiensi sambungan = 80 %Factor korosi = 0,125 in

Perhitungan tekananP = Ph + PopPop = 1 atm = 14,7 psig = 32,174 ft/s2

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

hl = 8,35737107 ft

Ph = ρ x x hl

= 65,2371 lb/ft3 x x 8,35737107 ft

= 545,2104832 lbf/ft2= 3,78618 psi

𝑉𝑙

( 3,142 )𝑥𝑑2

P total = Ph + Pop = 3,78618 psia + 14,7 psi

= 18,48618391 psiP desain dengan factor keamanan 20 % = 1,2 x P total = 1.2 x 18,48618391 psi

= 22,18342069 psiP max =

dimana f = tegangan yang diizinkan E = efesiensi sambunganTs = tebal shellri = jari-jari tangki

Pmax =

= 34,92457339 psi

11250𝑙𝑏𝑖𝑛2 𝑥0,8 𝑥 0,347162771𝑖𝑛

90 𝑖𝑛+¿¿

𝑓 .𝐸 . 𝑡𝑠𝑟 𝑖+0,6 𝑡𝑠

Ts = + C

dimana ts = tebal shellP = tekanan desain dengan factor keamananr = jari-jari tangkiS = tegangan yang diizikanE = efisiensi sambunganC = factor korosi

Ts = + 0,125 in

= 0,347162771 in = 0,02893 ft

Tebal shell dengan factor keamanan 20 % = 1,2 x 0,347162771 in = 0,416595325 in

22,18342069𝑝𝑠𝑖 𝑥90¿¿

𝑃 𝑥𝑟𝑆 𝑥𝐸− 0,6𝑃

Tebal head

Besarnya sudut pada roof dapat dicari dari persamaan

Sin θ =

Dimana t = tebal cone standar 1,25 in

Sin θ =

Sin θ = 0,334883734 θ = 19,565 °

𝐷430 𝑥𝑡

180 𝑖𝑛430 𝑥1,25 𝑖𝑛

jenis head yang digunakan adalah jenis conical head dengan kemiringan cone = 19,565 °th = + C

= + 0,125= 0,419185421 in

Tebal head dengan factor keamanan 20 % = 1,2 x 0,419185421 in = 0,503022505 in

Tinggi head OD = ID + 2 x ts

= 140 in + 2 x 0,347162771 in= 180,6943327 in

OA = (OD/2) x tan θ= (180,6943327 in/2) x tan 19,565 °= 32,10900454 in

Tinggi tangki keseluruhan = OA + diameter tangki + tebal shell= 32,10900454 in + 180 in + 0,347162771

in= 176,4757051 in

Tutup bawah tangki Karena bagian bawah tangki berbentuk flat/ datar, maka tebal tutup bawah disamakan dengan dengan tebal shell atau bejana = 0,347162771 in = 0,02893 ft = 0,00882 m

Menghitung tebal shell courseUntuk Course 1t1 = + 0,125

= + 0,125

= 0,127054939 in

Untuk Course 2T2 = + 0,125

= + 0,125

= 0,126022747 in

Nozzle pengisian Waktu pengisian = 3,5 jamVolume liquid = 41,79904306 m3

Laju alir pengisian (mv ) =

=

= 0,040637959 m3/s

Di,opt = 0,363 mv0,45 ρ0,13

= 0,363 (0,040637959 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 inA = 2,81 ft2

B

CA

D

E

F

G

H

Keterangan :A : Tebal shell = 0,347162771 in B : Diameter Bejana = 180 inC : Tinggi Bejana = 144 inD : Diameter Tutup Atas = 180,6943327 inE : Tinggi Tutup Atas = 32,10900454 inF : Tebal Tutup Atas = 0,419185421 inG : Tebal Tutup Bawah = 0,347162771 inH : Diameter Tutup Bawah = 180 in

Rancanglah sebuah bejana untuk penyimpanan etilen. Waktu penyimpanan etilen selama 7 hari. Laju alir massa bahan baku tersebut adalah 300 kg/jam, dan densitasnya 577 kg/m3. Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 15 atm.

SOAL 2

Penyelesain

Pertimbangan dalam menentukan jenis bejana :1. Bahan baku disimpan dalam fasa cair2. Kondisi operasi tangki pada tekanan 15 atm dan suhu 25 °C

Berdasarkan pertimbangan diatas maka bejana yang paling cocok digunakan adalah Bejana silinder tegak dengan jenis tutup elipsoidal pada bagian atas dan bawah. Bahan konstruksi yang cocok untuk penyimpanan etilen adalah carbon steel SA-285 Grade C.

Data perhitungan :Tekanan P = 15 atm = 220,5 psi Suhu penyimpanan T = 25 °C = 298,15 K = 77 FLama persediaan = 7 hari =168 jamLaju alir massa F = 300000 gram/jam = 300 kg/jamDensitas = 0,577 gtam/cm3 = 577 kg/m3 = 36,02909 lb/ft3

Kapasitas tangki

Volume cairan VL = x lama penyimpanan

= x 168 jam = 87,3483 m3 = 3084,68 ft3 = 549,387 bbl

Laju alir bahan = 300 kg/jam = 504400 kg/7 hari

Kapasitas bejana untuk 7 hari = laju alir bahan/densitas etilen = 504400 kg/7 hari /577 kg/m3

= 87,3484 m3 = 549,405 bbl

Kapasitas bejana untuk 7 hari dengan factor keamanan 20 %= 1,2 x kapasitas bejana untuk 7 hari= 1,2 x 549,405 bbl= 659,285 bbl

Dari appendix E (Brownell and Young,1959)

Kapasitas tangki = 670 bbl Diameter (D) = 20 ft = 240 in = 6,096 mTinggi tangki (H) = 12 ft = 144 in = 3,6576 mJumlah plat = 2

Perhitungan tebal shell

Spesifikasi bahan yang digunakan (brownell and Young)Jenis plate = carbon stell SA-285 grade CTegangan yang diizinkan (f) = 13750 lb/in2

Jenis sambungan = doubled-walded balt-joinEfisiensi sambungan = 80 %Factor korosi = 0,125

Perhitungan tekanan

P = Ph + PopPop = 15 atm = 220,5 psig = 32,174 ft/s2

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

hl = Vcairan/((3,14/4)*D^2) = 9,823824526 ft

Ph = ρ x x hl

= 36,02909 lb/ft3 x x 9,823824526 ft

= 353,8625732 lbf/ft2

= 2,45738 psiP total = Ph + Pop= 2,45738 psia + 220,5 psia= 222,957379 psiP desain dengan factor keamanan 20 % = 1,2 x P total = 1.2 x 222,957379 psi

= 267,549 psi

ts = Ts = + C

dimana ts = tebal shellP = tekanan desain dengan factor keamananr = jari-jari tangkiS = tegangan yang diizikanE = efisiensi sambunganC = factor korosi

ts = + 0,125 in

= 2,55974 in = 0,21331 ft =0,06502 m

Menentukan tebal headth = + C

= + 0,125 in

= 3,050831285 in

Menentukan tinggi tutup tangki

h =

= = 36,00000144 in

Hh = h + th

= 3,0508531285 in + 3,050831285 in = 39,05083273 in

Menentukan tinggi totalTh = H + 2Hh = 144 in + (2 x 39,05083273 in) = 222,1016712 in

Nozzle pengisian Waktu pengisian = 5,5, jamVolume liquid = 87,34835355 m3

Laju alir pengisian (mv ) =

= = 0,133448873 m3/s

Di,opt = 0,363 mv0,45 ρ0,13

= 0,363 (0,133448873 m3/s)0,45 (577 kg/m3)0,13

= 0,335159236 m = 13,1952 in di ambil 14 in

Digunakan pipa standar 10 in dengan spesifikasi (appendix K : Brownell and Young,1959)Schedule No. 60OD = 13,195245549 inID = 12,814 inA = 3,67 ft2

Menghitung tebal shell courseT = 0,000281185 (H – 1 ) x D + Ct1 = 0,000281185 ( 12-1) x 20 ft + 0,125 = 0,17161 ft = 2,05928 int2 = 0,000281185 ( 12-6)ft x 20 ft + 0,125 = 0,15042 ft = 1,80506 in

Rancanglah sebuah bejana untuk menyimpan bensin dengan kapasitas 5000 liter. Jika bejana beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm, dan lokasi yang tersedia tidak terlalu luas.

SOAL NO.3

Penyelesaian

Pertimbangan dalam mendesain bejana :

1.Fungsi dan lokasi bejanaFungsi bejana adalah untuk tempat penyimpanan produk (bensin).Lokasi yang tersedia adalah bejana tidak terlalu luas.Pilihan bejana adalah tangki silinder horizontal dengan tutup kedua ujungnya.2.Sifat fluida yang digunakan yaitu berupa cairan yang mudah menguap.3.Suhu dan tekanan yang beroperasiBejana beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm (suhu kamar)4.Penentuan jenis bejana dan jenis headBerdasarkan pertimbangan tersebut,maka bejana yang dipilih adalah silinder horizontal dengan tutup kedua ujungnya,dan jenis head (tutup) yang digunakan berbentuk flanged shallow dished head.5.Bahan kontruksi Bensin merupakan produk petrokimia,sehingga bahan kontruksi yang cocok adalah SA 283 grade C.Ini karena SA-283 Grade C yang memberikan nilai f yang lebih kecil.

Kapasitas bejanaBejana yang akan dirancang memiliki kapasitas 5000 liter = 5 m3 = 305119,9121 in3

Penentuan diameter dan tinggi bejana

Pperancangan = Poperasi + 10% P operasi

= 1 atm + 10% 1 atm = 1,1, atm =16,17 psi

Dari Wallas diperoleh :

= 3

L= 3DDengan D = diameter dalam (ID) bejanaL = tinggi/panjang bejana

Maka :V =

= 305119,9121 in3 =

D = 50,6011 in (ID) Maka, L = 3 x 50,6011 in = 151,8033 in

Penentuan tebal shell

Asumsi : tangki yang akan dirancang memiliki jumlah course = 1Stress yang diizinkan (f) = 12,650 psiEfisiensi pengelasan (E) = 0,85 Factor korosi (C) = 0,125 in T = + C

= + 0,125

= 0,16007 inDipilih komersial = 3/16 inUntuk mengetahui apakah tebal shell yang sudah dirancang dapat dipakai atau tidak,maka Pmax > P perancanganPmax =

= = 67,7711 psiKarena Pmax > Pperancangan makan desain dapat digunakan

Penentuan tebal headOutside diameterOD = ID + 2ts= 50,6011 in + 2 x 0,16007 in= 50,92124 in

Dari Tabel 5.7 (Brownell & Young)OD = 50,92124 in (dipilih OD = 54 in ),diperoleh :Icr = 3 r = 54

Dari Tabel 5.6 (Brownell & Young) dengan ts = 3/16 in diperoleh sf = 1,5 inTebal head (th) = + 0,125

= +0,125

= 0,19685 in= 0,2 in

Penentuan tinggi head (OA)OA = th+b+sfb = r –

AB = (ID)/2 – icr = - 3

= 24,55055 inBC = r – icr = 53 - 3

= 52,25 in

Maka b = 54 -

= 7,8769 inSehingga :

OA = th+b + sf = 0,2 in + 7,8769 in + 1,5 in = 9,5769 in

Menentukan panjang totalT = L + 2 OA = 151,8033 in + 2 x 9,5769 in = 170,9571 in

Rancanglah sebuah bejana untuk penyimpanan Karnel Palm Oil.Waktu penyimpanan Karnel Palm Oilselama 1 jam.Laju alir massa bahan baku tersebut adalah 240 kg/jam.Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm.

Soal no.4

Penyelesaian

Tekanan(P) = 1 atm =14,7 PsiSuhuPenyimpanan = 25oC =77oFLama Persediaan = 1 jamLajuAlir Massa = 240000 gram/jam= 240 Kg/jamDensitas = 901731 gram/cm3= 0.01478Kg/Inc3

PemilihanBejana :Bejana silinder terbuka dengan bottom berbentuk conicalPemilihanBahan Material Bejana :Material yang cocok untuk penyimpanan karnel palm oil adalah bahan berjenis Carbon Steel SA-283 Grade CPerhitunganKapasitasTangki :VolumCairanVL =( F / ρ ) * Lama PenyimpananVL = 26,61547623 m3= 167,401 bblKapasitasBejanauntuk 1 jam = lajualirbahan / densitas KPO= 26,61547623 m3 = 167,406 bblKapasitasBejanauntuk 1 jam dengan factor keamanan (20%) = 200,888 bbl

Dari Appendix E (Brownell and Young,1959) KapasitasTangki =170 bblDiameter(D) = 10 ft =353,147 mTinggitangki = 12 ft =423,776 mJumlah Plat = 2 Tebal Shellspesifikasibahan yang digunakan (Brownell & Young 1959)tegangan yang di izinkan ( f ) = 12650 lb/in2

jenissambungan = doubled-waldedbalt-joinefisiensisambungan = 80%Allowable vertical weld joint = 0,15625Butt-welded Courses = 72 in = 72000 ftFaktorKorosi = 0,125 in

PerhitunganTekanan

P = Ph + PopPop = 1 atm =32.174 ft/s2

Ph = ρ * (g/gc) * HLGc = 32.174lbm.ft/lbf.s2

hl (tinggi liquid)

Ph =

= 674,023949 lbf/ft2 = 4,68072psi

Ptotal = 19,3807219psiP desain dengan faktor keamanan = 1,2 *19,3807219 psi    = 44,53016 psikarena P maks> P desain, maka desain dapat dilakukan

Penentuan Tebal Shell

=

= 0,263076954 in = 0,02192 ft = 0,00668 m

PenentuanTebal bottom

Besarnya sudut pada roof dapat dicari dari persamaanSin θ = D/430*tt adalah tebal cone standar = 1,25 insin θ = 120/(430*1,25)θ = 12,9o

Jenis head yang digunakan adalah jenis conical head dengan kemiringan cone = 12,9o

Tebal Head = ((PxD/((2cos θ)(f*e)-0,6*p)) + C =0,27104 inTebal Head dengan faktor keamanan 20% = 0,32524 in

PerhitunganTangki Head

OD = ID + 2*ts = 120,527 inOA = (OD/2)* tan θ = 13,802 inTinggi tangki keseluruhan = 144 +13,802

= 157,802 in

B

CA

Keterangan :A : Tebal shell = 0,263076954 in B : Diameter Bejana = 120 inC : Tinggi Bejana = 144 inD : Diameter Tutup Bawah = 120,526159 inE : Tinggi Tutup Bawah = 13,8020877 inF : Tebal Tutup Atas Bawah = 0,27103988 in

D

EF