02 Vessel & Tangki

Tangki dan Tipe – tipe Tangki

2.1. Pendahuluan

Alat pemroses adalah alat yang digunakan pada suatu rangkaian proses dalam suatu pabrik, untuk menghasilkan suatu produk atau bahan jadi dari bahan baku.

Rangkaian proses terdiri dari : tahap penyiapan bahan baku, reaksi, pemisahan/pemurnian.

Kebanyakan alat proses berupa tangki baik bertekanan dalam atau bertekanan luar

Secara umum tangki dibedakan menjadi dua menurut kegunaannya, yaitu:

a) Tangki penyimpanan (Storage tank/vessel)

b) Tangki pemprosesan (Process tank/vessel)

Faktor utama yang mempengaruhi pemilihan

Fungsi dan lokasi vessel

Sifat fluida yang disimpan

Suhu operasi dan tekanan

Kapasitas produksi

Tipe Vessel Yang Umum Digunakan

Tangki terbuka dan tangki tertutup

Bentuk tangki silinder (vertikal atau horizontal) atau bola

Bentuk dasar (bottom) vessel

Bentuk tutup atas vessel

Open Vessel

Tanki untuk sistem operasi batch

Sebagai settling tank (sedimentation tank or clarifier)

Decanters

Reaktor kimia

Reservoir

Jenis ini dapat digunakan untuk menyimpan material yang tidak rusak karena air dan polusi udara serta cuaca.

Jika cairan dapat berubah karena pengaruh – pengaruh tersebut maka atap dibutuhkan.

Clossed Vessel

Untuk fluida yang bersifat mudah terbakar, bersifat toksik, dan gas harus menggunakan clossed vessel

Bahan-bahan kimia yang berbahaya

Petroluem (bahan yang mudah terbakar)

Atap bisa berupa fixed roof ataupun floating roof.

Fixed roof biasanya berbentuk dome atau cone

Fixed roofs membutuhkan ventilasi untuk menghindari perubahan tekanan akibat perubahan suhu, pengisian dan pengeluaran cairan didalam.

API Standard 2000, Venting Atmospheric and Low Pressure Storage Tanks, memberikan petunjuk praktis untuk mendesain ventilasi.

Fixed roof tank

Floating roof tank

Berdasarkan tekanannya

1. Bejana bertekanan dalam (internal pressure)

2. Bejana bertekanan luar/vakum (external pressure)

Atmospheric tanks: These tanks are the most common. Although they are called atmospheric, they are usually operated at internal pressure slightly above atmospheric pressure. The fire codes define an atmospheric tank as operating from atmospheric up to 3.5 kN/m2 (0.0345 atm)above atmospheric pressure.

Low-pressure tanks: Within the context of tanks, low pressure means that tanks are designed for a pressure higher than atmospheric tanks. This also means that these tanks are relatively high-pressure tanks. Tanks of this type are designed to operate from atmospheric pressure up to about 100 kN/m2 (1.1 atm).

Pressure vessels (high-pressure tanks): Since high-pressure tanks are really pressure vessels, the term high-pressure tank is not frequently used; instead they are called only vessels.

Berdasarkan tebal dinding

1. Berdinding tipis

A pressure vessel is assumed to be a thin walled pressure vessel when the thickness of the vessel is less than 1/20 of its radius.

2. Berdinding tebal

Berdasarkan peletakannya

1. Tangki Horisontal

2. Tangki vertikal

Berdasarkan tinggi

1. Tangki pendek

2. Tangki tinggi

Stress pada dinding bejana

Axial stress

Circumferensial stress

2.2. Vessel & Tangki Pendek2.2.1. Kode desain tangki

2.2.2. Desain dimensi tangki

a. Desain diameter tangki

b. Desain tinggi tangki

2.2.3. Desain tangki bertekanan

a. Desain tebal bagian silinder

- gaya dan stress pada bagian silinder

- faktor pengelasan

- faktor korosi

- pengembangan pers. desain tebal bg silinder

b. Desain tebal bagian tutup

- tutup berbentuk piring

- tutup berbentuk corong

c. Desain nozzle dan penguatnya

- lubang pemasukan & pengeluaran ( nozzle)

- manhole dan handhole

2.2.4. Desain tebal bejana bertekanan luar

a. Faktor yang mempengaruhi tebal

b. Penguat keliling

2.2.5. Penyangga tipe leg and lug

a. Desain Leg

b. Desain Lug

Standar Desain Tangki

2.2.1. Kode Desain TangkiDalam desain tangki, ada beberapa kode yang dapat digunakan. Kode tersebut sangat menentukan persamaan dan ukuran yang digunakan dalam desain tersebut. Selain itu, kode tersebut memberikan petunjuk keselamatan (safety).

Beberapa kode yang biasa digunakan

a. BS 1500 and 515, kode yang dikeluarkan Inggris (British Standard)

b. IS 2825 – 1979, kode yang dikeluarkan India (Indian standard)

c. ASME section VIII, kode AS (American Society Mechanical Engineering)

d. API, kode AS (American Petroleum Institute)

Pemakaian kode beragam, antara lain

a. ASME code welding qualification utk boilerb. ASA Code utk pipa bertekananc. API Code utk pengelasan tangki penyimpan minyak bumi

Pemakaian kode dapat dilihat padaa. Dimensi Flanged and dished head – ASME Code

Standard Straight Flange – ASME Codeb. Properties dari Cabon Steel – API Standart

Spesifikasi low Alloy Steel – API Standart

Dimensi tangki – API Standard

American Petroleum Institute (API)

Institut ini telah mengembangkan standar untuk tangki atmosferis, diantaranya adalah:

1. API Specification 12B, Bolted Production Tanks

2. API Specification 12D, Large Welded Production Tanks

3. API Specification 12F, Small Welded Production Tanks

4. API Standard 650, Steel Tanks for Oil Storage

American Water Works Association (AWWA)

Asosiasi ini mengembangkan standar untuk penyimpanan air. Daftar lengkap setiap tahun diterbitkan didalam the AWWA Handbook (annually).

AWWA D100, Standard for Steel Tanks—Standpipes, Reservoirs, and Elevated Tanks for Water Storage contains rules for design and fabrication.

Meskipun AWWA ini dikhususkan untuk penyimpanan air, namun bisa juga digunakan untuk mendesain penyimpanan cairan lain.

Desain Tangki

Bagian tangki yang didesain umumnya adalah :

Diameter tangki

Tinggi bagian silinder

Tinggi tutup bawah

Tinggi tutup atas

Tebal silinder

Tebal tutup bawah

Tebal tutup atas

Dimensi tersebut harus disesuaikan dengan kondisi proses dan dimensinya harus disesuaikan dengan standar atau kode tertentu.

2.2.2. Desain dimensi tangkia. Desain Diameter tangki

Pada umumnya tangki dipakai untuk keperluan proses kimia, sehingga untuk mendesain diameter dan tinggi bagian silinder didasarkan pada jumlah volume liquid yang menempati tangki. Waktu tinggal di dalam bejana juga menentukan jumlah liquid yang akan berada di dalam bejana, yang dihitung dengan persamaan :

V = Q x

V 3

Q 3

Volume total tangki dapat dihitung disesuaikan dengan proses atau fungsi tangki, apakah sebagai penampung, pengaduk, pemanas/pendingin, atau kontaktor gas liquid.

V total = Vruangkosong + Vperalatandalamtangki + Vcairantangki

Volume total juga termasuk volume pada bagian tutup bawah, bagian silinder, dan bagian tutup atas.

V total = Vtutupatas + Vsilinder + Vtutupbawah Vol tutup atas

Vol silinder

Vol tutup bawah

Contoh perhitungan

Perhitungan volume bagian bawah (V1)

asumsi V1 = luas alas x (1/3 ) x tinggi

=

Standar dished head

conical

Volume bagian silinder (V2)

Volume bagian tutup atas (V3)

diambil d = r, dan h =0,169 d

Volume total tangki

d

b. Desain tinggi bagian tangkiTinggi bagian tutup bawah

Tinggi bagian silinder, diambil 1,5 x diameter tangki atau dihitung berdasarkan pada proses yang berlaku pada tangki tersebut. Untuk kontaktor, diameter tangki dihitung berdasarkan supervicial velocity.

Tinggi bagian tutup atas

Soal latihan 1. Sebuah tangki digunakan untuk menampung liquid dengan laju

alir 125 ft3/jam dengan waktu tinggal rata-rata 1 jam. Tutup atas berbentuk standard dished head dan tutup bawah berbentuk conical dengan sudut 1200. Desainlah dimensi bejana tersebut.

2. Sebuah tangki digunakan untuk menampung liquid 125 ft3, dengan tutup atas berbentuk standar dished head dan tutup bawah berbentuk conical dengan sudut 900. Apabila liquida hanya menempati bagian silinder dan bagian tutup bawah, sehingga tinggi liquida di bagian silinder dengan diameter tangki berbanding 6:5, dan ruang kosong diperkirakan 30% dari volume liquid, desainlah dimensi bejana tersebut.