![Appendix Lengkap - Baru [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/appendix-lengkap-baru.jpg)
10 0 7 MB
No 1 2 3 4 Σ
X 2003 2004 2005 2006 8018
Y 2008404 3359339 254149 447943 6069835
X.Y 4022833212 6732115356 509568745 898573658 12163090971
X12 4012009 4016016 4020025 4024036 16072086
n = banyaknya data = Σx/n x rata - rata =
=
8018
/
4
=
2004.5
Σy/n
=
6069835
/
4
=
1517458.75
y rata - rata
=
4
Persamaan garis yang mewakili data -data diatas ditentukan dengan : y
=
b=
a
+
bx
n ∑ xiyi−∑ x ∑ y n ∑ xi 2 −( ∑ xi )2
=
5( 5(
12163090971 16072086
=
60815454855 80360430
=
12147517825
-
) )
-
( (
48667937030 64288324
8018 8018
. .
6069835 8018
) )
16072106 =
755.8136951685
a
=
( y rata -rata) - (b x rata-rata)
=
1517458.75 -
(
755.8136952 .
=
1517458.75 -
1515028.5519653
=
2430.198035
2004.5
Persamaan garis menjadi : y
=
2430.198035 +
755.8136952 x
Untuk produksi 2010 adalah : y
=
2430.198035 +
=
1521615.725
755.8136952 .
2010
)
APPENDIX A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi Waktu operasi Satuan massa
= = =
30,000 ton / tahun 24 jam / hari ; 300 hari/tahun kilogram
Komposisi bahan baku : Komposisi : (PT. Kendali Multiguna) Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
% Berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
1. HAMMER CRUSHER Fungsi : Menghancurkan kaolin dari ukuran 2 in menjadi 1/8 in Feed ( F) HAMMER CRUSHER Recycle ®
Kriteria desain : Ukuran feed : 2 in s/d 10 mesh (Perry 7ed : 20-28) Kapasitas : 40 s/d 60 ton/jam (Perry 7ed : 20-30) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (atmospheric pressure) Suhu operasi : 30 C Feed masuk :
1000
Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3
kg/ jam kaolin % berat Berat (kg/jam) 84.21 842.1 0.18 1.8
Produk Solid (F') Ukuran 1/8 in
TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
0.8 7.2 3.4 3.8 1.5 139.4 1000
Asumsi % oversize pada screen =
5 %
Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95 %
Neraca massa total : F
+
1000
R
=
R
=
0.05
F'
F
=
1000
kg
+
R
F'
0.05
F'
=
F'
=
=
0.05
F'
=
0.05
x
F' 1052.6316 kg
1052.6316 kg =
52.6316
kg
Komposisi produk keluar hammer crusher : Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
Feed (kg/jam) 842.1 1.8 0.8 7.2 3.4 3.8 1.5 139.4 1000
% berat Produk (kg/jam) 84.21 886.4211 0.18 1.8947 0.08 0.8421 0.72 7.5789 0.34 3.5789 0.38 4.0000 0.15 1.5789 13.94 146.7368 100 1052.6316
Komposisi recycle =
Produk -
Komponen Produk (kg/jam) Al2O3.2SiO2 886.4211 Fe2O3 1.8947 TiO2 0.8421 CaO 7.5789 MgO 3.5789 K2O 4.0000 Na2O 1.5789 CO2 146.7368 Total 1052.6316
Feed Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) 842.1 44.3211 1.8 0.0947 0.8 0.0421 7.2 0.3789 3.4 0.1789 3.8 0.2000 1.5 0.0789 139.4 7.3368 1000 52.6316
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin dari stock pile Kaolin menuju Screen Al2O3.2SiO2 842.1 Al2O3.2SiO2 886.4211 Fe2O3 1.8 Fe2O3 1.8947 TiO2 0.8 TiO2 0.8421 CaO 7.2 CaO 7.5789 MgO 3.4 MgO 3.5789 K2O 3.8 K2O 4.0000 Na2O 1.5 Na2O 1.5789 CO2 139.4 CO2 146.7368 1000 1052.6316 Kaolin dari recycle screen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
2. SCREEN
44.3211 0.0947 0.0421 0.3789 0.1789 0.2000 0.0789 7.3368 52.6316 1052.6316
1052.6316
Fungsi : Memisahkan ukuran 1/8 in Feed masuk (F')
Oversize ke Hammer crusher ®
SCREEN
Undersize (1/8 in) (P) menuju rotary kiln Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 886.4211 1.8947 0.8421 7.5789 3.5789 4.0000 1.5789 146.7368 1052.6316
% berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada hammer crusher : F' R
= =
1052.6316 kg 52.6316 kg
F'
=
1052.6316 = P
=
R
+
P
52.6316 1000
+
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P
-
R
Komponen Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) Al2O3.2SiO2 886.4211 44.3211 842.1000 Fe2O3 1.8947 0.0947 1.8000 TiO2 0.8421 0.0421 0.8000 CaO 7.5789 0.3789 7.2000 MgO 3.5789 0.1789 3.4000 K2O 4.0000 0.2000 3.8000 Na2O 1.5789 0.0789 1.5000 CO2 146.7368 7.3368 139.4000 Total 1052.6316 52.6316 1000.0000
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari hammer crusher Al2O3.2SiO2 886.4211 Fe2O3 1.8947 TiO2 0.8421 CaO 7.5789 MgO 3.5789 K2O 4.0000 Na2O 1.5789 CO2 146.7368 1052.6316
Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin menuju rotary kiln Al2O3.2SiO2 842.1000 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 CO2 139.4000 1000.0000 Kaolin menuju hammer crusher SiO2 44.3211 Fe2O3 0.0947 TiO2 0.0421 CaO 0.3789 MgO 0.1789 K2O 0.2000 Na2O 0.0789 CO2 7.3368
Total
52.6316 1052.6316
1052.6316
3. ROTARY KILN Fungsi : Kalsinasi kaolin menjadi alumina udara panas udara panas Feed
ROTARY KILN produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm (100 mesh) % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 1100oC
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) ( (Ulrich 141)
Feed masuk : Komponen Berat (kg/jam) Al2O3.2SiO2 842.1000 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 CO2 139.4000 Total 1000 Reaksi yang terjadi :
Al2O3.2SiO2(s)
Komponen Al2O3.2SiO2 Al2O3 SiO2 Tinjauan reaksi : Berat Al2O3.2SiO2
Al2O3 (s)
BM 222 102 60
=
842.1000
kg
+
2 SiO3(s)
mol Al2O3.2SiO2
Produk Al2O3
Produk SiO2
=
842.1000 222
=
=
(1:1) x 3.7932 =
=
3.7932 x
=
(2:1) x 3.7932 =
=
7.58649 x
102
60 =
3.7932
mol
3.7932 mol =
386.9108
kg
7.58649 mol 455.1892
kg
Produk reaksi bersifat solid Komponen Berat (kg/jam) Al2O3 386.9108 SiO2 455.1892 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 Total 860.6000 Produk reaksi bersifat gas Komponen Berat (kg/jam) CO2 ### Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
(Petrochemical Handbook : 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) padatan (kg/jam) 386.9108 0.3869 386.5239 455.1892 0.4552 454.7340 1.8000 0.0018 1.7982 0.8000 0.0008 0.7992 7.2000 0.0072 7.1928 3.4000 0.0034 3.3966 3.8000 0.0038 3.7962 1.5000 0.0015 1.4985 860.6000 0.8606 859.7394
Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari screen Al2O3.2SiO2 842.1000 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 CO2 139.4000 ###
Total
1000.0000
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 386.5239 SiO2 454.7340 Fe2O3 1.7982 TiO2 0.7992 CaO 7.1928 MgO 3.3966 K2O 3.7962 Na2O 1.4985 859.7394 Campuran menuju cyclone Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018 TiO2 0.0008 CaO 0.0072 MgO 0.0034 K2O 0.0038 Na2O 0.0015 CO2 139.4000 140.2606 1000.0000
4. CYCLONE Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
CYCLONE
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Udara panas
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan kiln Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
Berat (kg/jam) 0.3869 0.4552 0.0018 0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 139.4000 140.2606
Effisiensi cyclone : 95% Maka kehilangan padatan = Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(Tekanan atmospheric)
( Ludwig : 165) 5%
Feed (kg/jam) 0.3869 0.4552 0.0018 0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 0.8606
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary kiln Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018 TiO2 0.0008 CaO 0.0072
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) 0.0193 ### 0.0228 ### 0.0001 ### 0.0000 ### 0.0004 ### 0.0002 ### 0.0002 ### 0.0001 ### 0.04303 ###
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 ### SiO2 ### Fe2O3 ### TiO2 ### CaO ###
MgO K2O Na2O CO2
0.0034 0.0038 0.0015 ### 140.2606
MgO K2O Na2O
### ### ### ###
Limbah gas Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
140.2606
0.0193 0.0228 0.0001 0.0000 0.0004 0.0002 0.0002 0.0001 ### 139.4430 140.2606
5. ROTARY COOLER udara panas udara bebas campuran padatan
ROTARY COOLER produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 40oC Total feed masuk = Komponen Al2O3 SiO2
(100 mesh)
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
feed dari kiln +
feed dari cyclone
Feed dari kiln Feed dari cyclone (kg/jam) (kg/jam) 386.5239 0.3676 454.7340 0.4324
Feed total (kg/jam) 386.8915 455.1664
Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
1.7982 0.7992 7.1928 3.3966 3.7962 1.4985 ###
Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
0.0017 0.0008 0.0068 0.0032 0.0036 0.0014 ###
1.7999 0.8000 7.1996 3.3998 3.7998 1.4999 860.5570
(Petrochemical Handbook : 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk padatan (kg/jam) Padatan (kg/jam) (kg/jam) 386.8915 0.3869 386.5046 455.1664 0.4552 454.7113 1.7999 0.0018 1.7981 0.8000 0.0008 0.7992 7.1996 0.0072 7.1924 3.3998 0.0034 3.3964 3.7998 0.0038 3.7960 1.4999 0.0015 1.4984 860.5570 0.8606 859.6964
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari rotary kiln Al2O3 386.5239 SiO2 454.7340 Fe2O3 1.7982 TiO2 0.7992 CaO 7.1928 MgO 3.3966 K2O 3.7962 Na2O 1.4985 859.7394 Alumina dari cyclone 1 Al2O3 0.3676 SiO2 0.4324 Fe2O3 0.0017
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke Ball mill Al2O3 386.5046 SiO2 454.7113 Fe2O3 1.7981 TiO2 0.7992 CaO 7.1924 MgO 3.3964 K2O 3.7960 Na2O 1.4984 859.6964 Alumina menuju cyclone 2 Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018
TiO2 CaO MgO K2O Na2O
0.0008 0.0068 0.0032 0.0036 0.0014 0.8176 860.5570
Total
TiO2 CaO MgO K2O Na2O
0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 0.8606 860.5570
6. CYCLONE-2 Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
CYCLONE
Udara panas
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (Tekanan atmospheric) Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan cooler Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 0.3869 0.4552 0.0018 0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 0.8606
Effisiensi cyclone : 95% Maka kehilangan padatan =
( Ludwig : 165) 5%
Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Feed (kg/jam)
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) 0.3869 0.0193 0.3675 0.4552 0.0228 0.4324 0.0018 0.0001 0.0017 0.0008 0.0000 0.0008 0.0072 0.0004 0.0068 0.0034 0.0002 0.0032 0.0038 0.0002 0.0036 0.0015 0.0001 0.0014 0.8606 0.04303 0.8175
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary cooler Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018 TiO2 0.0008 CaO 0.0072 MgO 0.0034 K2O 0.0038 Na2O 0.0015 0.8606
Total
0.8606
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke ball mill Al2O3 0.3675 SiO2 0.4324 Fe2O3 0.0017 TiO2 0.0008 CaO 0.0068 MgO 0.0032 K2O 0.0036 Na2O 0.0014 0.8175 Limbah gas Al2O3 0.0193 SiO2 0.0228 Fe2O3 0.0001 TiO2 0.0000 CaO 0.0004 MgO 0.0002 K2O 0.0002 Na2O 0.0001 0.0430 0.8606
7. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh
Feed (F) BALL MILL
Recycle ®
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 32oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Feed dari rotary Feed dari cooler (kg/jam) cyclone (kg/jam) 386.5046 0.3675 454.7113 0.4324 1.7981 0.0017 0.7992 0.0008 7.1924 0.0068 3.3964 0.0032 3.7960 0.0036 1.4984 0.0014 859.6964 0.8175
95%
Neraca massa total :
F
+
R
=
R
=
+
860.5139
0.05 +
F' 0.05 F' 0.05
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai =
F
Produk solid (F')
F' =
F'
F'
=
F'
F'
=
905.8041
Feed total (kg/jam) 386.8721 455.1437 1.7998 0.7999 7.1993 3.3997 3.7996 1.4999 860.5139
Komposisi recycle = Terdiri dari: Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Produk -Feed
Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) 386.8721 407.2338 20.3617 455.1437 479.0986 23.9549 1.7998 1.8945 0.0947 0.7999 0.8420 0.0421 7.1993 7.5782 0.3789 3.3997 3.5786 0.1789 3.7996 3.9996 0.2000 1.4999 1.5788 0.0789 860.5139 905.8041 45.2902
Neraca massa : Komponen Masuk Alumina dari rotary cooler Al2O3 386.5046 SiO2 454.7113 Fe2O3 1.7981 TiO2 0.7992 CaO 7.1924 MgO 3.3964 K2O 3.7960 Na2O 1.4984 859.6964 Alumina dary cyclone -2 Al2O3 0.3675 SiO2 0.4324 Fe2O3 0.0017 TiO2 0.0008 CaO 0.0068 MgO 0.0032 K2O 0.0036 Na2O 0.0014 0.8175 Alumina recycle Al2O3 20.3617 SiO2 23.9549 Fe2O3 0.0947
Komponen Keluar Alumina menuju screen Al2O3 407.2338 SiO2 479.0986 Fe2O3 1.8945 TiO2 0.8420 CaO 7.5782 MgO 3.5786 K2O 3.9996 Na2O 1.5788 905.8041
TiO2 CaO MgO K2O Na2O
0.0421 0.3789 0.1789 0.2000 0.0789 45.2902 905.8041
Total
905.8041
8. SCRREN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
Oversize keBell mill (R)
SCREEN
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 407.2338 479.0986 1.8945 0.8420 7.5782 3.5786 3.9996 1.5788 905.8041
Asumsi ukuran oversize =
5%
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930 0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
(Perry 6ed : 21-14)
Berat ukuran undersize =
Feed - berat oversize
Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill : F' R
= =
905.8041 45.2902 R
+
kg kg
F'
=
P
905.8041
=
52.6316
P
=
853
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO3 CaO MgO K2O Na2O Total
+
-
R
Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) 407.2338 20.3617 386.8721 479.0986 23.9549 455.1437 1.8945 0.0947 1.7998 0.8420 0.0421 0.7999 7.5782 0.3789 7.1993 3.5786 0.1789 3.3997 3.9996 0.2000 3.7996 1.5788 0.0789 1.4999 905.8041 45.2902 860.5139
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari ball mill Al2O3 407.2338 SiO2 479.0986 Fe2O3 1.8945 TiO2 0.8420 CaO 7.5782 MgO 3.5786 K2O 3.9996
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina menuju reaktor Al2O3 386.8721 SiO2 455.1437 Fe2O3 1.7998 TiO2 0.7999 CaO 7.1993 MgO 3.3997 K2O 3.7996
Na2O
Total
1.5788 905.8041
Na2O
1.4999 860.5139 Alumina menuju ball mill Al2O3 20.3617 SiO2 23.9549 Fe2O3 0.0947 TiO2 0.0421 CaO 0.3789 MgO 0.1789 K2O 0.2000 Na2O 0.0789 45.2902 905.8041
905.8041
9. TANGKI PENGENCER H2SO4 H2SO4 yang dibutuhkan adalah =
2748.5072 kg
Asam sulfat yang dijual adalah 98 % maka dilakukan pengenceran hingga 70 % Komponen H2SO4 H2O H2O Total
Masuk 2748.5072 56.0920
Komponen H2SO4 H2O
1121.8397 3926.4389
Keluar 2748.5072 1177.9317
3926.4389
10. REAKTOR Fungsi : Mereaksikan alumina dengan asam sulfat untuk membentuk aluminium sulfat H2SO4
Alumina
Kriteria design :
REAKTOR
Produk
Diameter maksimum Diamension Ratio , H/D
:4 m : 2-Jan
(Ulrich T 4-18) (Ulrich T 4-18)
Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu operasi : 110oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 386.8721 455.1437 1.7998 0.7999 7.1993 3.3997 3.7996 1.4999 860.5139
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930 0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
Perbandingan asam sulfat dan kaolin 2140 lb : 670 lb
(keyes p.75)
Maka kebutuhan asam sulfat :
=
2140 670
Asam sulfat dengan kadar 70% =
=
=
=
Al2O3 yang sisa
:
2748.5072
70%
3926.4389 kg 1177.9317 kg
Reaksi utama: (Konversi 98 %) Al2O3 + 3H2SO4 Al2O3 yang bereaksi
860.5139
2748.5072 =
Sisanya H2O
x
Al2(SO4)3
386.8721 102
x
1471.9346
+
3 H2O
98% 1471.9346
3.7170 kmol
=
379.1347
kg
=
386.8721
-
379.1347
H2SO4 bereaksi
=
7.7374
=
3 x
=
3.7170 =
11.1510
kmol
1092.8000 kg
Al2(SO4)3 yang terbentuk = H2O yang terbentuk
kg
3.7170 kmol
=
11.1510
=
1271.2163 kg
kmol=
200.7184
kg
Reaksi samping : (konversi 98 %) 1) SiO2 + 2H2SO4
Si(SO4)2
+
2H2O
2)
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
3)
TiO2
+
2H2SO4
Ti(SO4)2
+
2H2O
4)
CaO
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
5)
MgO
+
H2SO4
MgSO4
+
H2O
6)
K2O
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
7)
Na2O
+
H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
1)
SiO2
+
2H2SO4
Si(SO4)2
+
2H2O
SiO2 yang bereaksi :
455.1437 60
x
98%
1903.1074
kg kg
SiO2 yang sisa
=
7.4340
=
446.0408
kg
=
455.1437
-
=
9.1029
H2SO4 yang bereaksi =
2 x
kmol
446.0408
kg 7.4340
=
14.8680
kmol
1903.1074
=
2)
1457.0666 kg
Si(SO4)2 yang terbentuk
=
7.4340
kmol
=
1635.4829
H2O yang terbentuk
=
14.8680
kmol
=
267.6245
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
Fe2O3 yang bereaksi :
1.7998 160
x
+
5.0048
3H2O
98%
kg kg
Fe2O3 yang sisa
=
0.0110
kmol
=
1.7638
kg
=
1.7998
-
=
0.0360
kg
H2SO4 yang bereaksi =
3 x
=
3)
1.7638
0.0110
3.2410
=
0.0331
kmol
kg
2.7045
Fe2(SO4)3 yang terbentuk =
0.0110
kmol
=
4.4096
H2O yang terbentuk
0.0331
kmol
=
0.5953
TiO2
+
=
2H2SO4
Ti(SO4)2
TiO2 yang bereaksi :
0.7999 80
x
98%
=
0.0098
kmol
=
0.7839
kg
=
0.7999
-
=
0.0160
+
2H2O kg kg
TiO2 yang sisa
5.0048
0.7839 kg
2.7045
H2SO4 yang bereaksi =
2 x
=
0.0098
1.9206
=
0.0196
kmol
kg 19.4021
4)
Ti(SO4)2 yang terbentuk
=
0.0098
kmol
=
2.3518
H2O yang terbentuk
=
0.0196
kmol
=
0.3528
CaO
+
H2SO4
CaSO4
CaO yang bereaksi :
CaO yang sisa
7.1993 56
x
=
0.1260
kmol
=
7.0553
kg
=
7.1993
-
=
0.1440
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
+
H2O
98% 19.4021
7.0553
0.1260
=
12.3468
kg
CaSO4 yang terbentuk =
0.1260
kmol
=
0.1260
kmol
=
17.1343
kg 11.4943
H2O yang terbentuk
5)
MgO
+
=
0.1260
kmol
H2SO4
=
MgSO4
MgO yang beraksi :
3.3997 40
x
98%
2.2678
+
kg
H2O kg 11.4943 kg
MgO yang sisa
=
0.0833
kmol
=
3.3317
kg
=
3.3997
-
=
0.0680
kg
3.3317
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
= MgSO4 yang terbentuk
0.0833
8.1626 =
=
0.0833
kmol
kg
0.0833
kmol
=
9.9950 7.6057
H2O yang terbentuk
6)
K2O
+
=
0.0833
H2SO4
K2O yang bereaksi
kmol
=
K2(SO4) =
3.7996 94
x
1.4993
+
H2O
98%
kg 7.6057 kg
K2O yang sisa
=
0.0396
kmol
=
3.72363
kg
=
3.7996
-
=
0.0760
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
7)
3.7236
0.0396
3.8821
=
0.0396
kmol
kg
K2SO4 yang terbentuk
=
0.0396
kmol
=
6.8927
H2O yang terbentuk
=
0.0396
kmol
=
0.7130
Na2O
+
H2SO4
Na2O yang bereaksi
Na2(SO4) =
1.4999 62
x
98%
+
H2O
3.7932 kg 3.7932 kg
Na2O yang sisa
=
0.0237
kmol
=
1.4699
kg
=
1.4999
-
1.4699
=
0.0300
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
kg 0.0237
2.3233
=
0.0237
kmol
kg
Na2SO4 yang terbentuk
=
0.0237
kmol
=
3.3664
H2O yang terbentuk
=
0.0237
kmol
=
0.4267
H2SO4 total :
1092.8000 + 12.3468 =
H2SO4 sisa =
8.1626
+
3.2410
+
1.9206
3.8821
+
2.3233
166.7643
kg
2581.7429 kg
2748.5072 -
Jumlah H2O total : 200.7184 2.2678 = Neraca massa :
+
1457.0666 +
2581.7429 =
+
267.6245
+
0.5953
+
0.3528
+
1.4993
+
0.7130
+
0.4267 +
1652.1293 kg
Komponen Masuk Komponen Keluar Alumina dari ball mill Filtrat menuju Filter prees Al2O3 386.8721 Al2O3 7.7374 SiO2 455.1437 SiO2 9.1029 Fe2O3 1.7998 Fe2O3 0.0360 TiO2 0.7999 TiO2 0.0160 CaO 7.1993 CaO 0.1440 MgO 3.3997 MgO 0.0680 K2O 3.7996 K2O 0.0760 Na2O 1.4999 Na2O 0.0300 Total 860.5139 Al2(SO4)3 1271.2163 Penambahan H2SO4 70 % Si(SO4)2 1635.4829 H2SO4 2748.5072 Fe2(SO4)3 4.4096 H2O 1177.9317 Ti(SO4)2 2.3518 Total 3926.4389 CaSO4 17.1343 MgSO4 9.9950
1177.9317
K2SO4 Na2SO4 H2O H2SO4 Total
4786.9528
6.8927 3.3664 1652.1293 166.7643 4786.9528
10. FILTER PRESS Fungsi : Memisahkan padatan dan air yang terikut
Feed
FILTER PRESS
Filtrat
cake Kriteria design : 5 % filtrat terikut pada cake Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm Suhu masuk = 110 oC Suhu keluar = 99 oC Feed masuk : Feed Berat (kg/jam) Al2O3 7.7374 SiO2 9.1029 Fe2O3 0.0360 TiO2 0.0160 CaO 0.1440 MgO 0.0680 K2O 0.0760 Na2O 0.0300 Al2(SO4)3 1271.2163 Si(SO4)2 1635.4829 Fe2(SO4)3 4.4096 Ti(SO4)2 2.3518 CaSO4 17.1343 MgSO4 9.9950 K2SO4 6.8927
Filtrat Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O H2SO4
Berat (kg/jam) 1271.2163 1635.4829 4.4096 2.3518 2.6748 9.9950 6.8927 3.3664 1652.1293 166.7643
Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CaSO4
Berat (kg/jam) 7.7374 9.1029 0.0360 0.0160 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 14.4595
Na2SO4 H2O H2SO4 Total
3.3664 1652.1293 166.7643 4786.9528
sebesar 5 % filtrat terikut cake :
4755.2831
4755.2831 x
Dengan komposisi sebagai berikut : Komponen Filtrat masuk Al2(SO4)3 1271.2163 Si(SO4)2 1635.4829 Fe2(SO4)3 4.4096 Ti(SO4)2 2.3518 CaSO4 2.6748 MgSO4 9.9950 K2SO4 6.8927 Na2SO4 3.3664 H2O 1652.1293 H2SO4 166.7643 Total 4755.2831
5%
Filtrat terikut 63.5608 81.7741 0.2205 0.1176 0.1337 0.4998 0.3446 0.1683 82.6065 8.3382 237.7642
=
31.6698
237.7642
kg
Filtrat keluar 1207.6555 1553.7088 4.1891 2.2342 2.5411 9.4953 6.5480 3.1981 1569.5229 158.4261 4517.5189
Neraca massa : Komponen Filtrat dari reaktor Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O H2SO4
Masuk 7.7374 9.1029 0.0360 0.0160 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 1271.2163 1635.4829 4.4096 2.3518 17.1343 9.9950 6.8927 3.3664 1652.1293 166.7643
Komponen Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O H2SO4
Keluar 7.7374 9.1029 0.0360 0.0160 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 63.5608 81.7741 0.2205 0.1176 14.5932 0.4998 0.3446 0.1683 82.6065 8.3382
Kelarutan s s s s s s s s 89 s 0.1619 74 24.1 42
4786.9528
Total
269.4339
Filtrat menuju Thickener Al2(SO4)3 1207.6555 Si(SO4)2 1553.7088 Fe2(SO4)3 4.1891 Ti(SO4)2 2.2342 CaSO4 2.5411 MgSO4 9.4953 K2SO4 6.5480 Na2SO4 3.1981 H2O 1569.5229 H2SO4 158.4261 4517.5189 4786.9528 4786.9528
11. THICKENER Fungsi : Memisahkan padatan dan liquid secara sedimentasi
Feed
THICKENER
Filtrat
cake Kriteria design : % solid pada feed : minimum 11 % Waktu pengendapan : 3 - 5 jam
(Perry 7 ed : 18-72) (Perry 7 ed : 18-72)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Waktu tinggal :
(atmospheric pressure) (Perry 7 ed : 18-72)
1 atm 3 jam
Penurunan suhu karena alat dan bahan = 10 % dari suhu masuk Suhu masuk : 99 oC Suhu keluar : 89 oC Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3
Berat (kg/jam) 1207.6555
(Ulrich :432)
Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O H2SO4 Total
1553.7088 4.1891 2.2342 2.5411 9.4953 6.5480 3.1981 1569.5229 158.4261 4517.5189
Penambahan reaktan pembantu : 1. Untuk mengendapkan besi, maka ditambahkan barium sulfat 2. Untuk mempercepat pengendapan, ditambahkan glue 3. Penambahan glue = 0.4 tiap 1000 kg aluminium sulfat Reaksi yang terjadi : Fe2(SO4)3 + 3 BaS Komponen Fe2(SO4)3 BaS Fe2S3 BaSO4
Fe2S3
= =
4.1891 4.1891 400
Kebutuhan BaS
=
3 x
=
0.0314
=
1 x
=
0.0105
=
3 x
=
0.0314
Produk BaSO4
3 BaSO4
BM 400 169 208 233
Tinjauan reaksi : Berat Fe2(SO4)3 Mol Fe2(SO4)3
Produk Fe2S3
+
Kebutuhan Barium Sulfat :
kg =
0.0105 x
0.0105
= 169
0.0105 x 0.0105 x
= 208 = 233
kmol
0.0314 = 0.0105 = 0.0314 =
kmol 5.3097 kmol 2.1783 kmol 7.3204
Kebutuhan Barium Sulfat Kadar BaS
= =
5.3097 99.90%
Berat total BaS
=
5.3097
Berat Na2SO4 pada BaS kadar 99.9 %
kg
x
= =
100 99.9 5.3150 0.0053
=
5.3150
kg
5.3097
0.4831
kg
Penambahan Glue : Penambahan glue = 0.4 kg tiap 1000 kg aluminium sulfat Berat Al2(SO4)3
=
1207.6555
Kebutuhan glue
=
1207.6555 1000
kg x
0.4 =
Komposisi Glue : Komponen Protein NaCl H2O Total Total H2O
= = =
% Berat 90% 1% 9% 100%
Berat (kg/jam) 0.4348 0.0048 0.0435 0.4831
H2O pada feed + 1569.5229 + 1569.5664 kg
H2O pada glue 0.0435
Komposisi produk setelah reaksi : (Perry 7 ed ; tabel 2-1 pada suhu operasi 89 oC ) Kelarutan dalam H2O Komponen Berat (kg/jam) kg/ 100 kg H2O Al2(SO4)3 1207.6555 80.8 Si(SO4)2 1553.7088 larut sempurna Ti(SO4)2 2.2342 larut sempurna CaSO4 2.5411 0.1619 MgSO4 9.4953 74 K2SO4 6.5480 22.8 Na2SO4 3.2034 43 H2O 1569.5664 H2SO4 158.4261 larut sempurna
Fe2S3 BaSO4 NaCl Glue Total
2.1783 7.3204 0.0048 0.4348 4523.3169
tidak larut 0.000719 40.07 mengendap
Tinjauan kelarutan bahan dalam air : Al2(SO4)3 : Berat air =
1569.5664 kg
Kelarutan Al2(SO4)3
=
Al2(SO4)3 terlarut :
1569.5664 x 100 1207.6555 kg
Berat Al2(SO4)3
=
80.8
kg/100 kg H2O 80.8
=
1268.2096 kg
Maka Al2(SO4)3 larut semua dalam air Ca(SO4) Berat air =
1569.5664 kg
Kelarutan Ca(SO4)
=
Ca(SO4) terlarut :
0.1619 1569.5664 x 100 2.5411 kg
Berat Ca(SO4) =
kg/100 kg H2O 0.1619 =
2.5411
kg
Maka Ca(SO4) larut semua dalam air Mg(SO4) Berat air =
1569.5664 kg
Kelarutan Mg(SO4) Mg(SO4) terlarut : Berat Mg(SO4) =
=
74
1569.5664 x 100 9.4953 kg
Maka Mg(SO4) larut semua dalam air K2(SO4) Berat air =
kg/100 kg H2O
1569.5664 kg
74
=
1161.4791 kg
Kelarutan K2(SO4) K2(SO4) terlarut : Berat K2(SO4) =
=
22.8
kg/100 kg H2O
1569.5664 x 100 6.5480 kg
22.8
=
357.8611
kg
674.9135
kg
0.0113
kg
Maka K2(SO4) larut semua dalam air Na2(SO4) Berat air = 1569.5664 kg Kelarutan Na2(SO4) = 43 Na2(SO4) terlarut : Berat Na2(SO4) =
kg/100 kg H2O
1569.5664 x 100 3.2034 kg
43
=
Maka Na2(SO4)3 larut semua dalam air Ba(SO4) Berat air = 1569.5664 kg Kelarutan Ba(SO4) = 0.00072 kg/100 kg H2O Ba(SO4) terlarut : Berat Ba(SO4) =
1569.5664 x 100 7.3204 kg
0.00072 =
Maka Ba(SO4) tidak larut dalam air Komposisi bahan bersifat solid : Komponen Fe2S3 Ba(SO4) Protein Total
Berat (kg/jam) 2.1783 7.3204 0.4348 9.9335
Komponen bahan bersifat liquid : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Ti(SO4)2
Berat (kg/jam) 1207.6555 1553.7088 2.2342
Fraksi berat 0.2676 0.3442 0.0005
Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) NaCl H2O H2SO4 Total
2.5411 9.4953 6.5480 3.2034 0.0048 1569.5664 158.4261 4513.3834
0.0006 0.0021 0.0015 0.0007 0.0000011 0.3478 0.0351 1
Asumsi liquid terikut solid = 10 % dari liquid pada feed ( Perry ed 6 ; 19-87) Berat liquid =
4513.3834
Berat liquid terikut solid =
4513.3834 x
Berat liquid yang terikut overflow =
10%
4513.3834 -
=
451.3383 451.3383
=
4062.0451 kg
Terdiri dari : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Ti(SO4)2 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) NaCl H2O H2SO4 Total
Fraksi berat 0.26757 0.34424 0.00050 0.00056 0.00210 0.00145 0.00071 0.0000011 0.34776 0.03510 1
Feed (kg/jam) Liquid pada underflow (kg/jam) 1207.6555 120.7655 1553.7088 155.3709 2.2342 0.2234 2.5411 0.2541 9.4953 0.9495 6.5480 0.6548 3.2034 0.3203 0.0048 0.0005 1569.5664 156.9566 158.4261 15.8426 4513.3834 451.3383
Asumsi impurities yang sedikit jumlahnya dianggap air, maka komposisi liquid overflow : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat (kg/jam) 1086.8899 1398.3379 1576.8173 4062.0451
Neraca Massa Komponen
Masuk (kg/jam)
Komponen
Keluar (kg/jam)
Liquid pada overf
Filtrat dari Filter Press Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) H2O H2SO4
Protein NaCl H2O BaS Na2SO4
Total
Menuju evaporator 1207.6555 Al2(SO4)3 1553.7088 Si(SO4)2 4.1891 H2O 2.2342 2.5411 Limbah padat 9.4953 Protein 6.5480 Fe2S3 3.1981 BaSO4 1569.5229 158.4261 Liquid pada underflow 4517.5189 Al2(SO4)3 Si(SO4)2 0.4348 Ti(SO4)2 0.0048 Ca(SO4) 0.0435 Mg(SO4) 5.3097 K2(SO4) 0.0053 Na2(SO4) 5.7980 NaCl H2O H2SO4 4523.3169
1086.8899 1398.3379 1576.8173 4062.0451 0.4348 2.1783 7.3204 9.9335 120.7655 155.3709 0.2234 0.2541 0.9495 0.6548 0.3203 0.0005 156.9566 15.8426 451.3383 4523.3169
12. EVAPORATOR Fungsi : Memekatkan bahan sampai kadar 42 %
H2O
Al2(SO4)3 26,76 Feed
EVAPORATOR
Produk Al2(SO4)3 42%
Kriteria design : Diameter maksimum : 4m Dimension rasio : 1:02 % Pemekatan untuk single efek : maksimum 60 %
(Ulrich : T. 4-18) (Ulrich : T. 4-18) (Badger :204)
kadar: 0.2676
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi : Kadar pemekatan :
1 atm 90oC 42.00%
(Atmospheric pressure) (Kirk Othmer , Vol 2 :247) (Kirk Othmer , Vol 2 : 59)
Feed masuk dari Thickener Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat (kg) 1086.8899 1398.3379 1576.8173 4062.0451
Fraksi berat 0.2676 0.3442 0.3882 1
Kadar pemekatan : 42% Neraca massa = F= XF=
F . Xf
=
L.XL
+
V.XV
4062.0451 0.2676
Asumsi aluminium sulfat tidak menguap, maka XV XL F. XF V. XV
= = =
Maka L =
0.4200 4062.0451 x 0 F . XF XL
Berat larutan pekat :
=
0.2676
1086.8899 0.4200
0
=
1086.8899 kg
=
2587.83313 kg
2587.83313 kg
Berat Al2(SO4)3 pada feed :
1086.8899 kg
Berat H2O pada produk akhir :
2587.83313 -
Berat H2O pada feed
:
1576.8173 kg
Penguapan H2O
:
1576.8173 -
2485.2278 =
102.6053
102.6053
1474.2120 kg
=
Neraca massa : Komponen
Masuk
Komponen
Keluar
kg
Filtrat dari Thickener Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O
Total
Menuju Evaporator 2 1086.8899 Al2(SO4)3 1398.3379 Si(SO4)2 1576.8173 H2O 4062.0451 Uap air : H2O 4062.0451
1086.8899 1398.3379 kadar : 102.6053 2587.8331
0.42
1474.2120 4062.0451
13. KRISTALISER
Feed
S C
KRISTALISER
(mother liquor) (kristal Al2(SO4)3)
Larutan Aluminium sulfat didinginkan sampai suhu 20oC selama pendinginan 0% total H2O menguap Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat 1086.8899 1398.3379 102.6053 2587.8331
Dari data Krik Othmer p 245 pada suhu 20oC Al2(SO4)3 = 23.9 kg/ 100kg air Dari data Perry ed 6 p 3-17 dan 3-31 pada suhu 20oC Si(SO4)2 = terlarut sempurna dalam air dingin H2SO4 = terlarut sempurna dalam air dingin Dari data diatas dapat diketahui bahwa kelarutan Al2(SO4)3 terhadap air sebesar : 102.6053 Al2(SO4)3
=
23.9 100
x
102.6053
=
24.5227
kg
Dari hasil perhitungan kelarutan diketahui bahwa aluminium kristal yang hanya bisa menjadi kristal
kg
Al2(SO4)3
= =
1086.8899 1062.3672 kg
24.5227
Neraca massa : Komponen Masuk Komponen Filtrat dari Evaporator 2 Mother liquor : Al2(SO4)3 1086.8899 Al2(SO4)3 Si(SO4)2 1398.3379 Si(SO4)2 H2O 102.6053 H2O 2587.8331 Kristal Al2(SO4)3.18H2O Total 2587.8331
Keluar 24.5227 1398.3379 102.6053 1525.4659 1062.3672 2587.8331
14. CENTRIFUGE
Feed
Filtrat CENTRIFUGE
Mother liquor Produk kristal yang terbentuk : 1062.3672 kg Jumlah total larutan yang ada : 2587.8331 = 1525.4659 kg
1062.3672
Anggapan bahwa kristal mengandung 5 % liquid (Perry ed 6) Larutan yang terikut kristal : 5% x 1525.4659 = 76.2733 kg Terdiri dari : Komponen feed Mother Liquor Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Kristal Al2(SO4)3.18H2O
Berat (kg/jam) 24.5227 1398.3379 102.6053 1062.3672
Mother liquor Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O
Berat (kg/jam) 23.2965 1328.4210 97.4750
Produk Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3.18H2O
2587.8331 Neraca massa : Komponen Mother Liquor Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Kristal Al2(SO4)3.18H2O
Total
Masuk
1449.1926
Komponen Mother Liquor 24.5227 Al2(SO4)3 1398.3379 Si(SO4)2 102.6053 H2O 1525.4659 Menuju Ball mill 1062.3672 Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3.18H2O 2587.8331
Keluar 23.2965 1328.4210 97.4750 1449.1926 1.2261 69.9169 kadar air 5.1303 0.004505606 1062.3672 memenuhi standart 1138.6405 2587.8331
15. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh Feed (F) BALL MILL
Produk solid (F')
Recycle ( R )
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 32oC
Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed total (kg/jam) 1.2261 69.9169 5.1303
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
Al2(SO4)3.18H2O Total
1062.3672 1138.6405
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95%
Neraca massa total : F
F
+
R
=
R
=
+
860.5139
0.05 +
Komposisi recycle =
F' 0.05 F' 0.05
F' =
F'
F'
=
F'
F'
=
905.8041
Produk -Feed
Terdiri dari: Komponen Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) Al2(SO4)3 1.2261 1.2907 0.0645 Si(SO4)2 69.9169 73.5967 3.6798 H2O 5.1303 5.4003 0.2700 Al2(SO4)3.18H2O 1062.3672 1118.2813 55.9141 Total 1138.6405 1198.5690 59.9284 1138.6405 Neraca massa : Komponen Masuk Alumina dari Balmill Al2(SO4)3 1.2261 Si(SO4)2 69.9169 H2O 5.1303 Al2(SO4)3.18H2O 1062.3672 1138.6405 Alumina Recycle Al2(SO4)3 0.0645 Si(SO4)2 3.6798 H2O 0.2700
Komponen Keluar Alumina menuju screen Al2(SO4)3 1.2907 Si(SO4)2 73.5967 H2O 5.4003 Al2(SO4)3.18H2O 1118.2813
Al2(SO4)3.18H2O
55.9141 59.9284 1198.5690
Total
1198.5690
18. SCRREN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
Oversize keBell mill (R)
SCREEN
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed masuk : Komponen Feed (kg/jam) Al2(SO4)3 1.2907 Si(SO4)2 73.5967 H2O 5.4003 Al2(SO4)3.18H2O 1118.2813 Total 1198.5690
% berat 0.1077 6.1404 0.4506 93.3014 100.0000
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill :
F' R
= = F'
1198.5690 kg 59.9284 kg =
1198.5690 = P
=
R
+
P
59.9284 1139
+
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P
-
R
Komponen Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) Al2(SO4)3 1.2907 0.0645 1.2261 Si(SO4)2 73.5967 3.6798 69.9169 H2O 5.4003 0.2700 5.1303 Al2(SO4)3.18H2O 1118.2813 55.9141 1062.3672 Total 1198.5690 59.9284 1138.6405
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Alumina dari ball mill Alumina menuju silo Al2(SO4)3 1.2907 Al2(SO4)3 1.2261 Si(SO4)2 73.5967 Si(SO4)2 69.9169 H2O 5.4003 H2O 5.1303 Al2(SO4)3.18H2O 1118.2813 Al2(SO4)3.18H2O 1062.3672 1198.5690 1138.6405 Alumina menuju ball mi Al2(SO4)3 0.0645 Si(SO4)2 3.6798 H2O 0.2700 Al2(SO4)3.18H2O 55.9141 59.9284 Total 1198.5690 1198.5690 Tinjauan kapasitas produksi : Untuk :
1000 =
kg kaolin didapat produk aluminium sulfat : 1138.6405
kg/jam
=
27327.37293
kg/hari
( 24 jam proses)
=
8198211.879
kg/thn
(300 hari kerja)
=
8198.211879
ton/tahun
Rencana Kapasitas produksi
:
30000
Maka faktor scale up pabrik
:
30000 8198.211879
Maka kaolin yang harus disiapkan
:
ton/thn =
3.6593
3.6593
x
1000
kg =
3659.3346 kg/jam
THANK'Z MY GOD : JESUS CHRIST WHO HAS HELPED ME TO DO
1903.1074
1903.1074
5.0048
5.0048
2.7045
Berat (kg/jam) 7.7374 9.1029 0.0360 0.0160 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 14.4595
31.6698
diketahui data kelarutan terlebih dahulu!!!!!
sehingga tahu mana yang solid dan mana yang filtrat!!!
PENTING BANGET!!!!!
1470.39512
Mg 2.674797414 1222.575717 398.1631728 693.8943261
8.2606467394
Liquid pada overflow (kg/jam) 1086.8899 1398.3379 2.0108 2.2870 8.5457 5.8932 2.8831 0.0043 1412.6097 142.5835 4062.0451
Produk
(SO4)3 SO4)2 O (SO4)3.18H2O
Berat (kg/jam) 1.22613 69.91690 5.13027 1062.36724
uhi standart
1138.64054 2587.83313
kg/jam
ED ME TO DO MY FINAL TASK :)
dahulu!!!!!
n mana yang filtrat!!!!
APPENDIX A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi Waktu operasi Satuan massa
= = =
30,000 ton / tahun 24 jam / hari ; 300 hari/tahun kilogram
Komposisi bahan baku : Komposisi : (PT. Kendali Multiguna) Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
% Berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
1. HAMMER CRUSHER Fungsi : Menghancurkan kaolin dari ukuran 2 in menjadi 1/8 in Feed ( F) HAMMER CRUSHER Recycle ( R )
Kriteria desain : Ukuran feed : 2 in s/d 10 mesh (Perry 7ed : 20-28) Kapasitas : 40 s/d 60 ton/jam (Perry 7ed : 20-30) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (atmospheric pressure) Suhu operasi : 30 oC Feed masuk : 3659.33 kg/ jam kaolin
Produk Solid (F') Ukuran 1/8 in
Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
% berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
Berat (kg/jam) 3081.5256267915 6.5868021948 2.9274676421 26.3472087791 12.441737479 13.9054713001 5.489001829 510.1112366402 3659.3345526559
Asumsi % oversize pada screen =
5 %
Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95 %
Neraca massa total : F
+
R
=
R
=
F
=
3659.33 +
R
F' 0.05
F'
3659.33 kg 0.05
F'
=
F'
=
=
0.05
F'
=
0.05
x
F' 3851.9311 kg
3851.9311 kg =
192.5966
kg
Komposisi produk keluar hammer crusher : Komponen Feed (kg/jam) Al2O3.2SiO2 3081.5256267915 Fe2O3 6.5868021948 TiO2 2.9274676421 CaO 26.3472087791 MgO 12.441737479
% berat Produk (kg/jam) 84.21 3243.7112 0.18 6.9335 0.08 3.0815 0.72 27.7339 0.34 13.0966
K2O Na2O CO2 Total
13.9054713001 5.489001829 510.1112366402 3659.3345526559
Komposisi recycle =
Produk -
0.38 0.15 13.94 100
14.6373 5.7779 536.9592 3851.9311
Feed
Komponen Produk (kg/jam) Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Al2O3.2SiO2 3243.7112 3081.5256267915 162.1856 Fe2O3 6.9335 6.5868021948 0.3467 TiO2 3.0815 2.9274676421 0.1541 CaO 27.7339 26.3472087791 1.3867 MgO 13.0966 12.441737479 0.6548 K2O 14.6373 13.9054713001 0.7319 Na2O 5.7779 5.489001829 0.2889 CO2 536.9592 510.1112366402 26.8480 Total 3851.9311 3659.3345526559 192.5966
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari stock pile Al2O3.2SiO2 3081.5256267915 Fe2O3 6.5868021948 TiO2 2.9274676421 CaO 26.3472087791 MgO 12.441737479 K2O 13.9054713001 Na2O 5.489001829 CO2 510.1112366402 3659.3345526559 Kaolin dari recycle Al2O3.2SiO2 162.1856 Fe2O3 0.3467 TiO2 0.1541 CaO 1.3867 MgO 0.6548
Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin menuju Screen Al2O3.2SiO2 3243.7112 Fe2O3 6.9335 TiO2 3.0815 CaO 27.7339 MgO 13.0966 K2O 14.6373 Na2O 5.7779 CO2 536.9592 3851.9311
K2O Na2O CO2
0.7319 0.2889 26.8480 192.5966 3851.9311
Total
3851.9311
2. SCREEN Fungsi : Memisahkan ukuran 1/8 in Feed masuk (F')
Oversize ke Hammer crusher ( R )
SCREEN
Undersize (1/8 in) (P) menuju rotary kiln Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 3243.7112 6.9335 3.0815 27.7339 13.0966 14.6373 5.7779 536.9592 3851.9311
% berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada hammer crusher : F' R
= = F'
3851.9311 kg 192.5966 kg =
3851.9311 = P
=
R
+
P
192.5966
+
P
=
F'
3659.33 kg
Komposisi produk screen : P
-
R
Komponen Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) Al2O3.2SiO2 3243.7112 162.1856 3081.5256 Fe2O3 6.9335 0.3467 6.5868 TiO2 3.0815 0.1541 2.9275 CaO 27.7339 1.3867 26.3472 MgO 13.0966 0.6548 12.4417 K2O 14.6373 0.7319 13.9055 Na2O 5.7779 0.2889 5.4890 CO2 536.9592 26.8480 510.1112 Total 3851.9311 192.5966 3659.3346
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari hammer crusher Al2O3.2SiO2 3243.7112 Fe2O3 6.9335 TiO2 3.0815
Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin menuju rotary kiln Al2O3.2SiO2 3081.5256 Fe2O3 6.5868 TiO2 2.9275
CaO MgO K2O Na2O CO2
Total
27.7339 13.0966 14.6373 5.7779 536.9592 3851.9311
3851.9311
CaO MgO K2O Na2O CO2
26.3472 12.4417 13.9055 5.4890 510.1112 3659.3346 Kaolin menuju hammer crusher SiO2 162.1856 Fe2O3 0.3467 TiO2 0.1541 CaO 1.3867 MgO 0.6548 K2O 0.7319 Na2O 0.2889 CO2 26.8480 192.5966 3851.9311
3. ROTARY KILN Fungsi : Kalsinasi kaolin menjadi alumina udara panas udara panas Feed
ROTARY KILN produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm (100 mesh) % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 1100oC
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) ( (Ulrich 141)
Feed masuk : Komponen Berat (kg/jam) Al2O3.2SiO2 3081.5256
Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
6.5868 2.9275 26.3472 12.4417 13.9055 5.4890 510.1112 3659.3345526559
Reaksi yang terjadi :
Al2O3.2SiO2(s)
Komponen Al2O3.2SiO2 Al2O3 SiO2
Al2O3 (s)
2 SiO3(s)
BM 222 102 60
Tinjauan reaksi : Berat Al2O3.2SiO2 mol Al2O3.2SiO2
= =
Produk Al2O3
=
(1:1) x 13.8807 =
13.8807 mol
=
13.8807 x
=
=
(2:1) x 13.8807 =
=
27.7615 x
Produk SiO2
+
3081.5256 kg 3081.5256 = 222
Produk reaksi bersifat solid Komponen Berat (kg/jam) Al2O3 1415.8361 SiO2 1665.6895 Fe2O3 6.5868 TiO2 2.9275 CaO 26.3472 MgO 12.4417 K2O 13.9055 Na2O 5.4890 Total 3149.2233
102
60 =
13.8807
mol
1415.8361 kg
27.7615 mol 1665.6895 kg
Produk reaksi bersifat gas Komponen Berat (kg/jam) CO2 ### Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
(Petrochemical Handbook: 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) padatan (kg/jam) 1415.8361 1.4158 1414.4203 1665.6895 1.6657 1664.0238 6.5868 0.0065868022 6.5802 2.9275 0.0029274676 2.9245 26.3472 0.0263472088 26.3209 12.4417 0.0124417375 12.4293 13.9055 0.0139054713 13.8916 5.4890 0.0054890018 5.4835 3149.2233 3.149223316 3146.0741
Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari screen Al2O3.2SiO2 3081.5256 Fe2O3 6.5868 TiO2 2.9275 CaO 26.3472 MgO 12.4417 K2O 13.9055 Na2O 5.4890 CO2 510.1112 ###
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 1414.4203 SiO2 1664.0238 Fe2O3 6.5802 TiO2 2.9245 CaO 26.3209 MgO 12.4293 K2O 13.8916 Na2O 5.4835 3146.0741 Campuran menuju cyclone Al2O3 1.4158 SiO2 1.6657 Fe2O3 0.0065868022 TiO2 0.0029274676
CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
3659.3346
0.0263472088 0.0124417375 0.0139054713 0.0054890018 510.1112 513.2605 3659.3346
4. CYCLONE- 1 Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
Udara panas
CYCLONE
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan kiln Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2
Berat (kg/jam) 1.4158 1.6657 0.0065868022 0.0029274676 0.0263472088 0.0124417375 0.0139054713 0.0054890018 510.1112
(Tekanan atmospheric)
Total
513.2605
Effisiensi cyclone : 95% Maka kehilangan padatan = Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
( Ludwig : 165) 5%
Feed (kg/jam) 1.4158 1.6657 0.0065868022 0.0029274676 0.0263472088 0.0124417375 0.0139054713 0.0054890018 3.1492
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary kiln Al2O3 1.4158 SiO2 1.6657 Fe2O3 0.0065868022 TiO2 0.0029274676 CaO 0.0263472088 MgO 0.0124417375 K2O 0.0139054713 Na2O 0.0054890018 CO2 ### 513.2605
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) 0.0708 ### 0.0833 ### 0.0003 ### 0.0001 ### 0.0013 ### 0.0006 ### 0.0007 ### 0.0003 ### 0.15746 ###
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 ### SiO2 ### Fe2O3 ### TiO2 ### CaO ### MgO ### K2O ### Na2O ### ### Limbah gas Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O
0.0708 0.0833 0.0003 0.0001 0.0013 0.0006 0.0007
Na2O CO2 Total
0.0003 510.1112 510.2687 513.2605
513.2605
5. ROTARY COOLER udara panas
udara bebas campuran padatan
ROTARY COOLER produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 35oC Total feed masuk = Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(100 mesh)
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
feed dari kiln +
feed dari cyclone
Feed dari kiln Feed dari cyclone (kg/jam) (kg/jam) 1414.4203 1.3450 1664.0238 1.5824 6.5802 0.0063 2.9245 0.0028 26.3209 0.0250 12.4293 0.0118 13.8916 0.0132 5.4835 0.0052 ### ###
Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
Feed total (kg/jam) 1415.7653 1665.6062 6.5865 2.9273 26.3459 12.4411 13.9048 5.4887 3149.0659
(Petrochemical Handbook: 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk padatan (kg/jam) Padatan (kg/jam) (kg/jam) 1415.7653 1.4158 1414.3495 1665.6062 1.6656 1663.9406 6.5865 0.0066 6.5799 2.9273 0.0029 2.9244 26.3459 0.0263 26.3195 12.4411 0.0124 12.4287 13.9048 0.0139 13.8909 5.4887 0.0055 5.4832 3149.0659 3.1491 3145.9168
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari rotary kiln Al2O3 1414.4203 SiO2 1664.0238 Fe2O3 6.5802 TiO2 2.9245 CaO 26.3209 MgO 12.4293 K2O 13.8916 Na2O 5.4835 3146.0741 Alumina dari cyclone 1 Al2O3 1.3450 SiO2 1.5824 Fe2O3 0.0063 TiO2 0.0028 CaO 0.0250 MgO 0.0118 K2O 0.0132 Na2O 0.0052 2.9918 Total 3149.0659
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke Ball mill Al2O3 1414.3495 SiO2 1663.9406 Fe2O3 6.5799 TiO2 2.9244 CaO 26.3195 MgO 12.4287 K2O 13.8909 Na2O 5.4832 3145.9168 Alumina menuju cyclone 2 Al2O3 1.4158 SiO2 1.6656 Fe2O3 0.0066 TiO2 0.0029 CaO 0.0263 MgO 0.0124 K2O 0.0139 Na2O 0.0055 3.1491 3149.0659
6. CYCLONE-2 Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
CYCLONE
Udara panas
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (Tekanan atmospheric) Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan cooler Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 1.4158 1.6656 0.0066 0.0029 0.0263 0.0124 0.0139 0.0055 3.1491
Effisiensi cyclone : 95% Maka kehilangan padatan = Terdiri dari : Komponen
( Ludwig : 165) 5%
Feed (kg/jam)
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam)
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
1.4158 1.6656 0.0066 0.0029 0.0263 0.0124 0.0139 0.0055 3.1491
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary cooler Al2O3 1.4158 SiO2 1.6656 Fe2O3 0.0066 TiO2 0.0029 CaO 0.0263 MgO 0.0124 K2O 0.0139 Na2O 0.0055 3.1491
Total
3.1491
0.0708 0.0833 0.0003 0.0001 0.0013 0.0006 0.0007 0.0003 0.15745
1.3450 1.5823 0.0063 0.0028 0.0250 0.0118 0.0132 0.0052 2.9916
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke ball mill Al2O3 1.3450 SiO2 1.5823 Fe2O3 0.0063 TiO2 0.0028 CaO 0.0250 MgO 0.0118 K2O 0.0132 Na2O 0.0052 2.9916 Limbah gas Al2O3 0.0708 SiO2 0.0833 Fe2O3 0.0003 TiO2 0.0001 CaO 0.0013 MgO 0.0006 K2O 0.0007 Na2O 0.0003 0.1575 3.1491
7. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh Feed (F) BALL MILL
BALL MILL
Recycle ( R )
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Feed dari rotary Feed dari cooler (kg/jam) cyclone (kg/jam) 1414.3495 1.3450 1663.9406 1.5823 6.5799 0.0063 2.9244 0.0028 26.3195 0.0250 12.4287 0.0118 13.8909 0.0132 5.4832 0.0052 3145.9168 2.9916
95%
Neraca massa total :
F
+
R
=
R
=
+
3148.9084 +
0.05
F' 0.05 F' 0.05
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai =
F
Produk solid (F')
F'
F' =
F'
=
F'
Feed total (kg/jam) 1415.6945 1665.5230 6.5861 2.9272 26.3446 12.4405 13.9041 5.4885 3148.9084
F' Komposisi recycle = Terdiri dari: Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
=
3314.6404
Produk -Feed
Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) 1415.6945 1490.2048 74.5102 1665.5230 1753.1821 87.6591 6.5861 6.9328 0.3466 2.9272 3.0812 0.1541 26.3446 27.7311 1.3866 12.4405 13.0953 0.6548 13.9041 14.6359 0.7318 5.4885 5.7773 0.2889 3148.9084 3314.6404 165.7320
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari rotary cooler Al2O3 1414.3495 SiO2 1663.9406 Fe2O3 6.5799 TiO2 2.9244 CaO 26.3195 MgO 12.4287 K2O 13.8909 Na2O 5.4832 3145.9168 Alumina dary cyclone -2 Al2O3 1.3450 SiO2 1.5823 Fe2O3 0.0063 TiO2 0.0028 CaO 0.0250 MgO 0.0118 K2O 0.0132 Na2O 0.0052
Komponen Keluar(kg/jam) Alumina menuju screen Al2O3 1490.2048 SiO2 1753.1821 Fe2O3 6.9328 TiO2 3.0812 CaO 27.7311 MgO 13.0953 K2O 14.6359 Na2O 5.7773 3314.6404
2.9916 Alumina recycle Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
74.5102 87.6591 0.3466 0.1541 1.3866 0.6548 0.7318 0.2889 165.7320 3314.6404
Total
3314.6404
8. SCRREN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
Oversize keBell mill (R)
SCREEN
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 1490.2048 1753.1821 6.9328 3.0812
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930
CaO MgO K2O Na2O Total
27.7311 13.0953 14.6359 5.7773 3314.6404
0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill : F' R
= = F'
3314.6404 kg 165.7320 kg =
3314.6404 = P
=
R
+
P
52.6316 3262
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO3 CaO MgO K2O Na2O Total
+
-
R
Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) 1490.2048 74.5102 1415.6945 1753.1821 87.6591 1665.5230 6.9328 0.3466 6.5861 3.0812 0.1541 2.9272 27.7311 1.3866 26.3446 13.0953 0.6548 12.4405 14.6359 0.7318 13.9041 5.7773 0.2889 5.4885 3314.6404 165.7320 3148.9084
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari ball mill Al2O3 1490.2048 SiO2 1753.1821 Fe2O3 6.9328 TiO2 3.0812 CaO 27.7311 MgO 13.0953 K2O 14.6359 Na2O 5.7773 3314.6404
Total
3314.6404
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina menuju reaktor Al2O3 1415.6945 SiO2 1665.5230 Fe2O3 6.5861 TiO2 2.9272 CaO 26.3446 MgO 12.4405 K2O 13.9041 Na2O 5.4885 3148.9084 Alumina menuju ball mill Al2O3 74.5102 SiO2 87.6591 Fe2O3 0.3466 TiO2 0.1541 CaO 1.3866 MgO 0.6548 K2O 0.7318 Na2O 0.2889 165.7320 3314.6404
9. TANGKI PENGENCER H2SO4 H2SO4 yang dibutuhkan adalah =
10057.7074 kg
Asam sulfat yang dijual adalah 98 % maka dilakukan pengenceran hingga 70 % Komponen H2SO4 H2O H2O Total
Masuk (kg/jam) Komponen 10057.7074 H2SO4 205.2593 H2O 4105.1867 14368.1535
Keluar(kg/jam) 10057.7074 4310.4460
14368.1535
10. REAKTOR Fungsi : Mereaksikan alumina dengan asam sulfat, membentuk aluminium sulfat H2SO4
Alumina
Produk
REAKTOR
Kriteria design : Diameter maksimum Diamension Ratio , H/D
:4 m : 2
/
(Ulrich T 4-18) 1 (Ulrich T 4-18)
Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu operasi : 110oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 1415.6945 1665.5230 6.5861 2.9272 26.3446 12.4405 13.9041 5.4885 3148.9084
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930 0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
Perbandingan asam sulfat dan kaolin 2140 lb : 670 lb Maka kebutuhan asam sulfat :
2140 670
x
(keyes p.75)
3148.9084 =
10057.7074
Asam sulfat dengan kadar 70% =
10057.7074 =
Sisanya H2O
4310.4460 kg
Reaksi utama: (Konversi 98 %) Al2O3 + 3H2SO4
Al2O3 yang sisa
H2SO4 bereaksi
Al2(SO4)3
=
1415.6945 102
=
13.6018 kmol
x
=
1387.3806 kg
=
1415.6945 -
=
28.3139
=
3 x
=
+
3 H2O
98%
1387.3806
kg
13.6018 =
40.8053
kmol
3998.9206 kg
Al2(SO4)3 yang terbentuk = H2O yang terbentuk
70%
14368.1535 kg
=
Al2O3 yang bereaksi
:
13.6018 kmol
=
40.8053
=
kmol=
4651.8056 kg 734.4956
kg
Reaksi samping : (konversi 98 %) 1) SiO2 + 2H2SO4
Si(SO4)2
+
2H2O
2)
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
3)
TiO2
+
2H2SO4
Ti(SO4)2
+
2H2O
4)
CaO
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
5)
MgO
+
H2SO4
MgSO4
+
H2O
6)
K2O
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
7)
Na2O
+
H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
1)
SiO2
+
2H2SO4
Si(SO4)2
+
2H2O
SiO2 yang bereaksi :
=
SiO2 yang sisa
1665.5230 60
x
27.2035
kmol
=
1632.2125 kg
=
1665.5230 -
=
33.3105
H2SO4 yang bereaksi =
2 x
=
98%
1632.2125
kg 27.2035
=
54.4071
kmol
5331.8942 kg
Si(SO4)2 yang terbentuk
=
27.2035
kmol
=
5984.7792 kg
H2O yang terbentuk
=
54.4071
kmol
=
979.3275
2)
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2O3 yang bereaksi :
Fe2O3 yang sisa
Fe2(SO4)3 6.5861 160
x
=
0.0403
kmol
=
6.4544
kg
=
6.5861
-
=
0.1317
kg
98%
6.4544
+
kg
3H2O
H2SO4 yang bereaksi =
3 x
=
0.0403
11.8600
=
0.1210 kmol
kg
Fe2(SO4)3 yang terbentuk =
0.0403
kmol
=
16.1361
kg
H2O yang terbentuk
0.1210
kmol
=
2.1784
kg
3)
TiO2
+
=
2H2SO4
Ti(SO4)2
TiO2 yang bereaksi :
TiO2 yang sisa
2.9272 80
x
=
0.0359
kmol
=
2.8686
kg
=
2.9272
-
=
0.0585
kg
H2SO4 yang bereaksi =
2 x
=
2H2O
98%
2.8686
0.0359
7.0281
+
=
0.0717
kmol
kg
Ti(SO4)2 yang terbentuk
=
0.0359
kmol
=
8.6059
kg
H2O yang terbentuk
=
0.0717
kmol
=
1.2909
kg
4)
CaO
+
H2SO4
CaO yang bereaksi :
CaSO4 26.3446 56
x
=
0.4610
kmol
=
25.8177
kg
98%
+
H2O
CaO yang sisa
=
26.3446
-
=
0.5269
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
25.8177
0.4610
=
0.4610
kmol
=
45.1809
kg
CaSO4 yang terbentuk =
0.4610
kmol
=
62.7001
kg
H2O yang terbentuk
0.4610
kmol
=
8.2985
kg
5)
MgO
+
=
H2SO4
MgSO4
MgO yang beraksi :
MgO yang sisa
12.4405 40
x
=
0.3048
kmol
=
12.1917
kg
=
12.4405
-
=
0.2488
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
H2O
98%
12.1917
0.3048
29.8696
+
=
0.3048
kmol
kg
MgSO4 yang terbentuk
=
0.3048
kmol
=
36.5751
kg
H2O yang terbentuk
=
0.3048
kmol
=
5.4863
kg
6)
K2O
+
H2SO4
K2O yang bereaksi
=
K2(SO4) 13.9041 94
x
98%
+
H2O
K2O yang sisa
=
0.1450
=
13.62600
kg
=
13.9041
-
=
0.2781
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
kmol
13.6260
0.1450
14.2058
=
0.1450
kmol
kg
K2SO4 yang terbentuk
=
0.1450
kmol
=
25.2226
kg
H2O yang terbentuk
=
0.1450
kmol
=
2.6092
kg
7)
Na2O
+
H2SO4
Na2O yang bereaksi
Na2(SO4)
=
5.4885
x
=
0.0868
kmol
=
5.3787
kg
=
5.4885
-
=
0.1098
kg
+
H2O
98%
62
Na2O yang sisa
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
5.3787
0.0868
8.5018
=
0.0868
kmol
kg
Na2SO4 yang terbentuk
=
0.0868
kmol
=
12.3189
kg
H2O yang terbentuk
=
0.0868
kmol
=
1.5616
kg
H2SO4 total :
3998.9206 + 45.1809 =
H2SO4 sisa =
+
29.8696
+
11.8600
+
7.0281
14.2058
+
8.5018
9447.4611 kg
10057.7074 -
Jumlah H2O total : 734.4956
= Neraca massa :
5331.8942 +
9447.4611 =
610.2463
kg
+
979.3275
+
2.1784
+
1.2909
+
8.2985
+
5.4863
+
2.6092
+
1.5616 +
4310.4460
6045.6940 kg
Komponen Masuk(kg/jam) Komponen Keluar(kg/jam) Alumina dari ball mill Filtrat menuju Filter prees Al2O3 1415.6945 Al2O3 28.3139 SiO2 1665.5230 SiO2 33.3105 Fe2O3 6.5861 Fe2O3 0.1317 TiO2 2.9272 TiO2 0.0585 CaO 26.3446 CaO 0.5269 MgO 12.4405 MgO 0.2488 K2O 13.9041 K2O 0.2781 Na2O 5.4885 Na2O 0.1098 Total 3148.9084 Al2(SO4)3 4651.8056 Penambahan H2SO4 70 % Si(SO4)2 5984.7792 H2SO4 10057.7074 Fe2(SO4)3 16.1361 H2O 4310.4460 Ti(SO4)2 8.6059 Total 14368.1535 CaSO4 62.7001 MgSO4 36.5751 K2SO4 25.2226 Na2SO4 12.3189 H2O 6045.6940 H2SO4 610.2463 Total 17517.0619 17517.0619
11. FILTER PRESS Fungsi : Memisahkan padatan dan air yang terikut
Feed
FILTER PRESS
Filtrat
cake Kriteria design : 5 % filtrat terikut pada cake Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm Suhu masuk = 110 oC Suhu keluar = 99 oC Feed masuk : Feed Berat (kg/jam) Al2O3 28.3139 SiO2 33.3105 Fe2O3 0.1317 TiO2 0.0585 CaO 0.5269 MgO 0.2488 K2O 0.2781 Na2O 0.1098 Al2(SO4)3 4651.8056 Si(SO4)2 5984.7792 Fe2(SO4)3 16.1361 Ti(SO4)2 8.6059 CaSO4 62.7001 MgSO4 36.5751 K2SO4 25.2226 Na2SO4 12.3189 H2O 6045.6940 H2SO4 610.2463
Filtrat Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O H2SO4
Berat (kg/jam) 4651.8056 5984.7792 16.1361 8.6059 9.7880 36.5751 25.2226 12.3189 6045.6940 610.2463
Total Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CaSO4
17517.0619
17401.1716
Berat (kg/jam) 28.3139 33.3105 0.1317 0.0585 0.5269 0.2488 0.2781 0.1098 52.9121
Total 115.8903 sebesar 5 % filtrat terikut cake : 17401.1716 x Dengan komposisi sebagai berikut : Komponen Filtrat masuk Al2(SO4)3 4651.8056 Si(SO4)2 5984.7792 Fe2(SO4)3 16.1361 Ti(SO4)2 8.6059 CaSO4 9.7880 MgSO4 36.5751 K2SO4 25.2226 Na2SO4 12.3189 H2O 6045.6940 H2SO4 610.2463 Total 17401.1716 Neraca massa :
5% =
Filtrat terikut 232.5903 299.2390 0.8068 0.4303 0.4894 1.8288 1.2611 0.6159 302.2847 30.5123 870.0586
870.0586
kg
Filtrat keluar 4419.2154 5685.5402 15.3292 8.1756 9.2986 34.7463 23.9615 11.7030 5743.4093 579.7340 16531.1130
Komponen Masuk(kg/jam) Komponen Keluar(kg/jam) Filtrat dari reaktor Cake Al2O3 28.3139 Al2O3 28.3139 SiO2 33.3105 SiO2 33.3105 Fe2O3 0.1317 Fe2O3 0.1317 TiO2 0.0585 TiO2 0.0585 CaO 0.5269 CaO 0.5269 MgO 0.2488 MgO 0.2488 K2O 0.2781 K2O 0.2781 Na2O 0.1098 Na2O 0.1098 Al2(SO4)3 4651.8056 Al2(SO4)3 232.5903 Si(SO4)2 5984.7792 Si(SO4)2 299.2390 Fe2(SO4)3 16.1361 Fe2(SO4)3 0.8068 Ti(SO4)2 8.6059 Ti(SO4)2 0.4303 CaSO4 62.7001 CaSO4 53.4015 MgSO4 36.5751 MgSO4 1.8288 K2SO4 25.2226 K2SO4 1.2611 Na2SO4 12.3189 Na2SO4 0.6159 H2O 6045.6940 H2O 302.2847 H2SO4 610.2463 H2SO4 30.5123 17517.0619 985.9489 Filtrat menuju Thickener Al2(SO4)3 4419.2154 Si(SO4)2 5685.5402 Fe2(SO4)3 15.3292 Ti(SO4)2 8.1756 CaSO4 9.2986 MgSO4 34.7463 K2SO4 23.9615 Na2SO4 11.7030 H2O 5743.4093 H2SO4 579.7340 16531.1130 Total 17517.0619 17517.0619
12. THICKENER Fungsi : Memisahkan padatan dan liquid secara sedimentasi
Feed
THICKENER
Filtrat
cake Kriteria design : % solid pada feed : minimum 11 % Waktu pengendapan : 3 - 5 jam
(Perry 7 ed : 18-72) (Perry 7 ed : 18-72)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Waktu tinggal :
(atmospheric pressure) (Perry 7 ed : 18-72)
1 atm 3 jam
Penurunan suhu karena alat dan bahan = 10 % dari suhu masuk Suhu masuk : 99 oC Suhu keluar : 89 oC Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O H2SO4 Total
Berat (kg/jam) 4419.2154 5685.5402 15.3292 8.1756 9.2986 34.7463 23.9615 11.7030 5743.4093 579.7340 16531.1130
Penambahan reaktan pembantu : 1. Untuk mengendapkan besi, maka ditambahkan barium sulfat 2. Untuk mempercepat pengendapan, ditambahkan glue 3. Penambahan glue = 0.4 tiap 1000 kg aluminium sulfat
(Ulrich :432)
Reaksi yang terjadi : Fe2(SO4)3 + 3 BaS Komponen Fe2(SO4)3 BaS Fe2S3 BaSO4
Fe2S3
= =
15.3292 15.3292 400
Kebutuhan BaS
=
3 x
=
0.1150
=
1 x
=
0.0383
=
3 x
=
0.1150
Produk BaSO4
Kebutuhan Barium Sulfat : Kebutuhan Barium Sulfat = Kadar BaS = Berat total BaS
3 BaSO4
BM 400 169 208 233
Tinjauan reaksi : Berat Fe2(SO4)3 Mol Fe2(SO4)3
Produk Fe2S3
+
=
kg =
0.0383
0.0383 x
0.1150
169
0.0383 x
x
19.4298 99.90% 19.4298
= =
=
= 0.0383
208
0.0383
Berat Na2SO4 pada BaS kadar 99.9 %
=
kmol
=
= 0.1150
233
kmol 19.4298 kmol 7.9712 kmol
=
26.7879
=
19.4493
kg
19.4298
kg
x
100 99.9 19.4493 0.0194
Penambahan Glue : Penambahan glue = 0.4 kg tiap 1000 kg aluminium sulfat
Berat Al2(SO4)3
=
4419.2154
Kebutuhan glue
=
4419.2154 1000
kg x
0.4 =
1.7677
Komposisi Glue : Komponen Protein NaCl H2O Total Total H2O
= = =
% Berat 90% 1% 9% 100%
Berat (kg/jam) 1.5909 0.0177 0.1591 1.7677
H2O pada feed + 5743.4093 + 5743.5684 kg
H2O pada glue 0.1591
Komposisi produk setelah reaksi : (Perry 7 ed ; tabel 2-1 pada suhu operasi 89 oC ) Kelarutan dalam H2O Komponen Berat (kg/jam) kg/ 100 kg H2O Al2(SO4)3 4419.2154 80.8 Si(SO4)2 5685.5402 larut sempurna Ti(SO4)2 8.1756 larut sempurna CaSO4 9.2986 0.1619 MgSO4 34.7463 74 K2SO4 23.9615 22.8 Na2SO4 11.7224 43 H2O 5743.5684 H2SO4 579.7340 larut sempurna Fe2S3 7.9712 tidak larut BaSO4 26.7879 0.000719 NaCl 0.0177 40.07 Glue 1.5909 mengendap Total 16552.3300 Tinjauan kelarutan bahan dalam air : Al2(SO4)3 : Berat air =
5743.5684 kg
kg
Kelarutan Al2(SO4)3
=
Al2(SO4)3 terlarut :
5743.5684 x 100 4419.2154 kg
Berat Al2(SO4)3
=
80.8
kg/100 kg H2O 80.8
=
4640.8033 kg
Maka Al2(SO4)3 larut semua dalam air Ca(SO4) Berat air =
5743.5684 kg
Kelarutan Ca(SO4)
=
Ca(SO4) terlarut :
0.1619 5743.5684 x 100 9.2986 kg
Berat Ca(SO4) =
kg/100 kg H2O 0.1619 =
9.2988
kg
Maka Ca(SO4) larut semua dalam air Mg(SO4) Berat air =
5743.5684 kg
Kelarutan Mg(SO4)
=
Mg(SO4) terlarut :
74
kg/100 kg H2O
5743.5684 x 100 34.7463 kg
Berat Mg(SO4) =
74
=
4250.2406 kg
Maka Mg(SO4) larut semua dalam air K2(SO4) Berat air =
5743.5684 kg
Kelarutan K2(SO4) K2(SO4) terlarut : Berat K2(SO4) =
=
22.8
kg/100 kg H2O
5743.5684 x 100 23.9615 kg
22.8
=
1309.5336 kg
Maka K2(SO4) larut semua dalam air Na2(SO4) Berat air = 5743.5684 kg Kelarutan Na2(SO4) = 43 Na2(SO4) terlarut : Berat Na2(SO4) =
kg/100 kg H2O
5743.5684 x 100 11.7224 kg
43
=
2469.7344 kg
Maka Na2(SO4)3 larut semua dalam air Ba(SO4) Berat air = 5743.5684 kg Kelarutan Ba(SO4) = 0.00072 kg/100 kg H2O Ba(SO4) terlarut : Berat Ba(SO4) =
5743.5684 x 100 26.7879 kg
0.00072 =
Maka Ba(SO4) tidak larut dalam air Komposisi bahan bersifat solid : Komponen Fe2S3 Ba(SO4) Protein Total
Berat (kg/jam) 7.9712 26.7879 1.5909 36.3500
Komponen bahan bersifat liquid : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Ti(SO4)2 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4)
Berat (kg/jam) 4419.2154 5685.5402 8.1756 9.2986 34.7463 23.9615 11.7224
Fraksi berat 0.2676 0.3442 0.0005 0.0006 0.0021 0.0015 0.0007
0.0413
kg
NaCl H2O H2SO4 Total
0.0177 5743.5684 579.7340 16515.9800
0.0000011 0.3478 0.0351 1
Asumsi liquid terikut solid = 10 % dari liquid pada feed ( Perry ed 6 ; 19-87) Berat liquid =
16515.9800
Berat liquid terikut solid =
16515.9800 x
Berat liquid yang terikut overflow = =
10%
16515.9800 14864.3820 kg
=
1651.5980 1651.5980
Terdiri dari : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Ti(SO4)2 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) NaCl H2O H2SO4 Total
Fraksi berat 0.26757 0.34424 0.00050 0.00056 0.00210 0.00145 0.00071 0.0000011 0.34776 0.03510 1
Liquid pada underflow (kg/jam) 441.9215 568.5540 0.8176 0.9299 3.4746 2.3961 1.1722 0.0018 574.3568 57.9734
Feed (kg/jam) 4419.2154 5685.5402 8.1756 9.2986 34.7463 23.9615 11.7224 0.0177 5743.5684 579.7340 16515.9800 Liquid pada overflow (kg/jam) 3977.2938 5116.9862 7.3580 8.3687 31.2717 21.5653 10.5502 0.0159 5169.2116 521.7606
1651.5980
14864.3820
Asumsi impurities yang sedikit jumlahnya dianggap air, komposisi liquid overflow: Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat (kg/jam) 3977.2938 5116.9862 5770.1020 14864.3820
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Filtrat dari Filter Press Menuju evaporator Al2(SO4)3 4419.2154 Al2(SO4)3 3977.2938 Si(SO4)2 5685.5402 Si(SO4)2 5116.9862 Fe2(SO4)3 15.3292 H2O 5770.1020 Ti(SO4)2 8.1756 14864.3820 Ca(SO4) 9.2986 Limbah padat Mg(SO4) 34.7463 Protein 1.5909 K2(SO4) 23.9615 Fe2S3 7.9712 Na2(SO4) 11.7030 BaSO4 26.7879 H2O 5743.4093 36.3500 H2SO4 579.7340 Liquid pada underflow 16531.1130 Al2(SO4)3 441.9215 Si(SO4)2 568.5540 Protein 1.5909 Ti(SO4)2 0.8176 NaCl 0.0177 Ca(SO4) 0.9299 H2O 0.1591 Mg(SO4) 3.4746 BaS 19.4298 K2(SO4) 2.3961 Na2SO4 0.0194 Na2(SO4) 1.1722 21.2170 NaCl 0.0018 H2O 574.3568 H2SO4 57.9734 1651.5980 Total 16552.3300 16552.3300
13. EVAPORATOR
Fungsi : Memekatkan bahan sampai kadar 42 %
H2O
Al2(SO4)3 26,76 Feed
Produk Al2(SO4)3 42%
EVAPORATOR
Kriteria design : Diameter maksimum : 4m Dimension rasio : 1:02 % Pemekatan untuk single efek : maksimum 60 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi : Kadar pemekatan :
1 atm 82oC 42.00%
(Ulrich : T. 4-18) (Ulrich : T. 4-18) (Badger :204)
(Atmospheric pressure) (Kirk Othmer , Vol 2 :247) (Kirk Othmer , Vol 2 : 59)
Feed masuk dari Thickener Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat (kg) 3977.2938 5116.9862 5770.1020 14864.3820
Fraksi berat 0.2676 0.3442 0.3882 1
Kadar pemekatan : 42% Neraca massa = F= XF=
F . Xf
=
L.XL
+
V.XV
14864.3820 0.2676
Asumsi aluminium sulfat tidak menguap, maka XV XL
=
0.4200
0
F. XF V. XV
= =
Maka L =
14864.3820 x 0 F . XF XL
Berat larutan pekat :
=
0.2676
3977.2938 0.4200
=
3977.2938 kg
=
9469.747188 kg
9469.747188 kg
Berat Al2(SO4)3 pada feed :
3977.2938 kg
Berat H2O pada produk akhir : 9469.747188 = 375.4672 kg Berat H2O pada feed
:
5770.1020 kg
Penguapan H2O
:
5770.1020 5394.6348 kg
=
9094.2800
375.4672
Neraca massa : Komponen Masuk(kg/jam) Filtrat dari Thickener Al2(SO4)3 3977.2938 Si(SO4)2 5116.9862 H2O 5770.1020 14864.3820
Komponen Menuju Kristaliser Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Uap air : H2O
Total
Keluar(kg/jam) 3977.2938 5116.9862 375.4672 9469.7472 5394.6348 14864.3820
14864.3820
14. KRISTALISER
Feed
KRISTALISER
C
S (mother liquor) (kristal Al2(SO4)3)
Larutan Aluminium sulfat didinginkan sampai suhu 20oC selama pendinginan 0% total H2O menguap Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat 3977.2938 5116.9862 375.4672 9469.7472
Dari data Krik Othmer p 245 pada suhu 20oC Al2(SO4)3 = 23.9 kg/ 100kg air
?????????????
Dari data Perry ed 6 p 3-17 dan 3-31 pada suhu 20oC Si(SO4)2 = terlarut sempurna dalam air dingin H2SO4 = terlarut sempurna dalam air dingin Dari data diatas dapat diketahui bahwa kelarutan Al2(SO4)3 terhadap air sebesar : 375.4672 kg Al2(SO4)3 = 23.9 x 375.4672 = 89.7367 100
kg
Dari hasil perhitungan kelarutan diketahui bahwa aluminium kristal yang bisa menjadi kristal : Al2(SO4)3 = 3977.2938 89.7367 = 3887.5572 kg Neraca massa : Komponen Masuk(kg/jam) Komponen Filtrat dari Evaporator Mother liquor : Al2(SO4)3 3977.2938 Al2(SO4)3 Si(SO4)2 5116.9862 Si(SO4)2 H2O 375.4672 H2O 9469.7472 Kristal Al2(SO4)3 (s) Total 9469.7472
Keluar(kg/jam) 89.7367 5116.9862 375.4672 5582.1900 3887.5572 9469.7472
15. CENTRIFUGE
Feed
CENTRIFUGE
Filtrat
Mother liquor Produk kristal yang terbentuk : 3887.5572 kg Jumlah total larutan yang ada : 9469.7472 = 5582.1900 kg
3887.5572
Anggapan bahwa kristal mengandung 5 % liquid (Perry ed 6) Larutan yang terikut kristal : 5% x 5582.1900 = 279.1095 kg Terdiri dari : Komponen feed Mother Liquor Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Kristal Al2(SO4)3 (s) Total
Produk Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3 (s)
Berat (kg/jam) 89.7367 5116.9862 375.4672 3887.5572 9469.7472
Berat (kg/jam) 4.48683 255.84931 18.77336 3887.55717 4166.66667
Mother liquor Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O
Berat (kg/jam) 85.2498 4861.1369 356.6938
5303.0805
Neraca massa : Komponen Masuk(kg/jam) Mother Liquor Al2(SO4)3 89.7367 Si(SO4)2 5116.9862 H2O 375.4672 5582.1900 Kristal Al2(SO4)3 (s) 3887.5572
Total
Komponen Mother Liquor Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O
Keluar(kg/jam)
85.2498 4861.1369 356.6938 5303.0805 Menuju Ball mill Al2(SO4)3 4.4868 Si(SO4)2 255.8493 H2O 18.7734 Al2(SO4)3 (s) 3887.5572 4166.6667 9469.7472 9469.7472
16. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh Feed (F) Recycle ( R )
BALL MILL
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 32oC
Feed masuk : Komponen
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed total
Produk solid (F')
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
(kg/jam) 4.4868 255.8493 18.7734 3887.5572 4166.6667
Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3 (s) Total
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95%
Neraca massa total : F
F
+
R
=
R
=
+
0.05
3148.9084 +
Komposisi recycle = Terdiri dari: Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3 (s) Total
F' 0.05 F' 0.05
F' =
F'
F'
=
F'
F'
=
3314.6404
Produk -Feed
Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) 4.4868 4.7230 0.2361 255.8493 269.3151 13.4658 18.7734 19.7614 0.9881 3887.5572 4092.1654 204.6083 4166.6667 4385.9649 219.2982
Neraca massa : Komponen Masuk(kg/jam) Komponen Keluar(kg/jam) Alumina dari Balmill Alumina menuju screen Al2(SO4)3 4.4868 Al2(SO4)3 4.7230 Si(SO4)2 255.8493 Si(SO4)2 269.3151
H2O Al2(SO4)3 (s)
18.7734 H2O 3887.5572 Al2(SO4)3 (s) 4166.6667 Alumina Recycle Al2(SO4)3 0.2361 Si(SO4)2 13.4658 H2O 0.9881 Al2(SO4)3 (s) 204.6083 219.2982 Total 4385.9649
19.7614 4092.1654
4385.9649
17. SCRREN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
Oversize keBell mill (R)
SCREEN
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3 (s) Total
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 4.7230 269.3151 19.7614 4092.1654 4385.9649
% berat 0.1077 6.1404 0.4506 93.3014 100.0000
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill : F' R
= = F'
4385.9649 kg 219.2982 kg =
4385.9649 = P
=
R
+
P
219.2982
P
=
F'
4166.67 kg
Komposisi produk screen : P Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3 (s) Total
+
-
R
Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) 4.7230 0.2361 4.4868 269.3151 13.4658 255.8493 19.7614 0.9881 18.7734 4092.1654 204.6083 3887.5572 4385.9649 219.2982 4166.6667
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari ball mill Al2(SO4)3 4.7230 Si(SO4)2 269.3151 H2O 19.7614 Al2(SO4)3 (s) 4092.1654 4385.9649
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina menuju silo Al2(SO4)3 4.4868 Si(SO4)2 255.8493 H2O 18.7734 Al2(SO4)3 (s) 3887.5572 4166.6667 Alumina menuju ball mill
Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Al2(SO4)3 (s) Total
4385.9649
0.2361 13.4658 0.9881 204.6083 219.2982 4385.9649
Tinjauan kapasitas produksi : Untuk : 3659.334553 kg kaolin didapat produk aluminium sulfat : =
4166.6667
kg/jam
=
100000
kg/hari
( 24 jam proses)
=
30000000
kg/thn
(300 hari kerja)
=
30000
ton/tahun
THANK'Z MY GOD : JESUS CHRIST WHO HAS HELPED M
Oversize keBell mill (R)
komposisi liquid overflow:
Oversize keBell mill (R)
IST WHO HAS HELPED ME TO DO MY FINAL TASK :)
diketahui data kelarutan terlebih dahulu!!!!! sehingga tahu mana yang solid dan mana yang filtrat!!!!
PENTING BANGET!!!!!
Mg
30.2284700407
APPENDIX B PERHITUNGAN NERACA PANAS Satuan Waktu operasi Suhu Refference
: : :
kilo kalori / jam 1 jam proses 25oC = 298.15 K
Persamaan panas untuk kondisi aliran steady ; Q = ∆H
∆H =
n . Cp. ∆T
Dengan
Cp =
:
A
Dengan
+ :
=
∫
n
T
Cp dT
( Himmelblau : 386)
T ref
∆H =
panas
;
kkal
n
berat bahan
;
kmol
Cp =
spesifik heat
;
kkal/kmol Kelvin
Tref =
suhu refference
;
Kelvin
T
suhu bahan
;
Kelvin
=
=
B.T +
C.T2
Cp
=
+
D.T3
( Sherwood, Appendix A)
Specific heat
;
kkal/kamol.Kelvin
A,B,C,D =
Konstanta specific heat ;
Konstanta spesific heat
T
Suhu bahan
Kelvin
=
;
Data konstanta A,B,C,D Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO
BM 222 160 80 56
A 40.79 41.17 11.81 10
B 0.004763 0.01882 0.00754 0.00484
C -992800 -979500 -41900 -108000
D
MgO K2O Na2O CO2 Al2O3 SiO2 H2SO4 Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 BaS Fe2S3 BaSO4 Protein NaCl Al2(SO4)3 H2O (G) H2O (L)
40 94 62 44 102 60 98 342 284 400 240 136 120 174 142 169 112 233 75 58.5 342 18 18
10.86 4.97 5.01 10.34 22.08 10.87 58 63.5 32.4 66.2 35.7 18.52 26.7 33.1 32.8 39.8 10.7 21.35 5.542 10.79 63.5 8.22 7.701
0.001197
-208700
0.00536 0.00274 0.008971 0.008712
-195500 -522500 -241200
0.02197
-156800
0.01336 0.0141 0.02483 -0.00000139 0.0042 0.00015 0.0004505
0.00000134 0.00000251
-4.03E-09
-8.59E-10
Data konstanta specific heat dari Perry ed 7 ; tabel 2-194 Data konstanta spesific heat Glue dan H2O liquid dari Sherwood Appendic A
1. ROTARY KILN Fungsi : Kalsinasi kaolin menjadi alumina udara panas ( 1113,4oC) udara panas (1200oC) Feed (30oC)
ROTARY KILN produk (1100oC)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi :
1 atm 1100 oC =
2012
oF
Penentuan suhu udara :
Udara masuk pada suhu : 1200 oC = 2192 oF ( dry bulb) dengan kelembaban rata - ra didapatkan wet bub = 1991.4 oF, dimana udara mempunyai humidity sebesar : = 0.0179 lb H2O ( Humidity Chart) lb udara kering Perhitungan suhu udara panas keluar dari kiln (tG2)
NTU
=
ln
tg1 - tw tg2 - tw
(Badger, hal 508)
NTU
=
total Number of Transfer Unit ( 1,5 - 2 : Badger 508)
tG1
=
suhu udara masuk ;
oF
tG2
=
suhu udara keluar ;
oF
tw
=
suhu wet bulb
;
oF
=
1.5 maka :
1.5 =
Keterangan :
Diambil NTU
didapat : tG2
=
ln
2192 tG2
2036.17 oF =
-
1991.4 1991.4
1113.43 oC
Entalpi masuk : Entalpi bahan dari screen pada suhu 30oC :
Massa bahan :
∆H =
n
∫
Cp. dT
Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total :
Berat (kg/jam) 3081.5256 6.5868 2.9275 26.3472 12.4417 13.9055 5.4890 510.1112366402 3659.3346
BM 222 160 80 56 40 94 62 44
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3.2SiO2
=
30 oC = A ( T- Tref)
303.15 K +
T ref
=
T
Cp dT
Fe2O3
B ( T2 - Tref2) 2
40.79 ( 303,15 - 298,15)
-
∫
kmol 13.8807 0.0412 0.0366 0.4705 0.3110 0.1479 0.0885 11.5934
-992800
[
=
203.9500
+
=
156.1889
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
+
T ref
=
1 303.15
7.1600
-979500
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
41.17 ( 303,15 - 298,15)
-
+
[
=
205.8500
+
=
179.9558
kkal/kmol
+
1 303.15
28.2912
-
-
∫
T
Cp dT
TiO2
=
A ( T- Tref)
T ref
=
11.81 ( 303,15 - 298,15)
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
[
=
59.0500
+
=
68.0666
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
+
T ref
=
T
Cp dT
MgO
-108000
11.3345
[
50.0000
+
=
51.3012
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
T ref
=
-208700
-
+
1 303.15
7.2757
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
10.86 ( 303,15 - 298,15)
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
=
+
+
1 303.15
10.00 ( 303,15 - 298,15)
-
∫
B ( T2 - Tref2) 2
[
=
54.3000
+
=
44.5542
kkal/kmol
+
1 303.15
1.7994
-
-
∫ ∫
T
Cp dT
K2O
=
A ( T- Tref)
T ref
T
Cp dT
Na2O
=
4.97
=
24.8500
=
A ( T- Tref)
kkal/kmol +
T ref
=
∫
(303,15 - 298,15)
T
Cp dT
CO2
5.01
( 303,15 - 298,15)
=
25.05
=
33.1074
=
A ( T- Tref)
+
Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2
∫
T
8.05742
+
B ( T2 - Tref2) 2
10.34 ( 303,15 - 298,15)
-
-195500
[
=
51.7000
+
=
45.0040
kkal/kmol
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
156.1889 179.9558 68.0666 51.3012 44.5542 24.8500 33.1074 45.0040
+
kkal/kmol
T ref
=
B ( T2 - Tref2) 2
+
1 303.15
4.1189
-
-
Entalpi bahan :
∆H
∆H =
Al2O3.2SiO2
n
∫
T
Cp dT
T ref
=
13.8807
kmol
x
156.1889
kkal/kmol
∆H
Fe2O3
=
0.0412
kmol
x
179.9558
kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.0366
kmol
x
68.0666
kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.4705
kmol
x
51.3012
kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.3110
kmol
x
44.5542
kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.1479
kmol
x
24.8500
kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.0885
kmol
x
33.1074
kkal/kmol
∆H
CO2
=
11.5934
kmol
x
45.0040 kkal/kmol Entalpi total
Entalpi keluar : 1. Entalpi bahan ke Rotary Cooler pada suhu :
1100
oC :
∆H =
Massa bahan : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 1414.4203 1664.0238 6.5802 2.9245 26.3209 12.4293 13.8916 5.4835 3146.0741
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
BM 102 60 160 80 56 40 94 62
1100
kmol 13.8669 27.7337 0.0411 0.0366 0.4700 0.3107 0.1478 0.0884
oC =
1373.15 K
n
∫
T
Cp dT
Al2O3
=
A ( T- Tref)
T ref
=
= = T
Cp dT
SiO2
=
23736
A ( T- Tref)
=
+
Fe2O3
=
-241200
11685
= Cp dT
+
A ( T- Tref)
=
TiO2
8058.8624 -
B ( T2 - Tref2) 2
-
7826.1965 -
+
B ( T2 - Tref2) 2
-979500
44257.7500 +
=
58592.2673 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
+
1 [ 1373.15
=
=
+
1 [ 1373.15
41.17 ( 1373,15 - 298,15)
-
Cp dT
-
18878.1123 kkal/kmol
T ref
T
1 1373.15
10.87 ( 1373,15- 298,15)
-
∫
+
[
+
30422.9007 kkal/kmol
=
∫
-522500
T ref
T
B ( T2 - Tref2) 2
22.08 ( 1373,15- 298,15)
-
∫
+
-
16906.4530 -
B ( T2 - Tref2)
∫
2
T ref
=
11.81 ( 1373,15 - 298,15)
-
∫
T
Cp dT
CaO
12695.7500 +
=
19359.0916 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
+
T ref
T
Cp dT
MgO
-108000
=
14814.3045 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
=
T ref
Cp dT
K2O
-208700
B ( T2 - Tref2) 2
11674.5000 +
=
12201.7966 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
1 [ 1373.15
=
=
-
4347.8870 -
10.86 ( 1373,15 - 298,15)
-
+
1 [ 1373.15
10750.0000 +
T ref
T
B ( T2 - Tref2) 2
=
=
-
6773.3611 -
10.00 ( 1373,15 - 298,15)
-
∫
1 [ 1373.15
=
=
∫
-41900
+
1075.2935 -
-
=
4.97
=
∫
T
Cp dT
Na2O
=
(1373,15 - 298,15)
5342.7500 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
T ref
=
5.01
=
5385.75
= Komponen
∫
T
B ( T2 - Tref2) 2
(1373,15 - 298,15)
+
+
4815.0153
10200.7653 kkal/kmol
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
30422.9007 18878.1123 58592.2673 19359.0916 14814.3045 12201.7966 5342.7500 10200.7653
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆ H Al2O3
=
13.8669
kmol
x
30422.9007 kkal/kmol
∆H
SiO2
=
27.7337
kmol
x
18878.1123 kkal/kmol
∆H
Fe2O3
=
0.0411
kmol
x
58592.2673 kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.0366
kmol
x
19359.0916 kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.4700
kmol
x
14814.3045 kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.3107
kmol
x
12201.7966 kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.1478
kmol
x
5342.7500 kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.0884
kmol
x
10200.7653 kkal/kmol Entalpi total
2. Entalpi bahan ke cyclone pada suhu
Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
Berat (kg/jam) 1.4158 1.6657 0.0066 0.0029 0.0263 0.0124 0.0139 0.0055 510.1112 513.2605
1113.4 oC :
BM 102 60 160 80 56 40 94 62 44
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
=
A ( T- Tref)
+
T ref
= = T
Cp dT
SiO2
=
T ref
=
1386.55 K B ( T2 - Tref2) 2
22.08 ( 1386,55- 298,15)
-
∫
n
kmol 0.0139 0.0278 0.00004 0.00004 0.0005 0.0003 0.0001 0.0001 11.5934
1113.4 oC =
=
∫
∆H =
-522500
24032
+
+
1 [ 1386.55
-
8224.7361 -
30880.9691 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2) 2
10.87 ( 1386,55- 298,15)
+
-
= =
∫
T
Cp dT
Fe2O3
=
11831
A ( T- Tref)
+
T ref
= = T
Cp dT
TiO2
=
-979500
44809
+
A ( T- Tref)
=
CaO
+
B ( T2 - Tref2) 2
-41900
=
19656.4652 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
+
1 [ 1386.55
12854.0040 +
T ref
-
17254.4346 -
=
=
+
1 [ 1386.55
11.81 ( 1386,55 - 298,15)
-
Cp dT
B ( T2 - Tref2) 2
59485.0331 kkal/kmol
T ref
T
-
7987.2813 -
41.17 ( 1386,55- 298,15)
-
∫
+
1 [ 1386.55
19183.1575 kkal/kmol
=
∫
-241200
+
-
6912.7756 -
B ( T2 - Tref2) 2
10.00 ( 1386,55 - 298,15)
+
-
∫
T
Cp dT
MgO
-108000
=
10884.0000 +
=
15037.0359 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
=
Cp dT
K2O
=
12367.9843 kkal/kmol
=
+
1 [ 1386.55
11820.0240 +
-
1097.4260 -
A ( T- Tref)
T ref
= T
Cp dT
Na2O
=
4.97
(1386,55 - 298,15)
5409.3480 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
T ref
=
5.01
=
5452.88
=
∫
B ( T2 - Tref2) 2
=
=
∫
-208700
-
4437.3785 -
10.86 ( 1386,55 - 298,15)
-
∫
+
T ref
T
1.00 [ 1386.55
T T ref
Cp dT
CO2
=
B ( T2 - Tref2) 2
(1386,55 - 298,15)
+
+
4914.121646
10367.0056 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2) 2
=
10.34 ( 1386,55 - 298,15)
-
Komponen
∫
T
-195500
+
1 [ 1386.55
=
11254.0560 +
=
13251.4129 kkal/kmol
-
2512.0696 -
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2
30880.9691 19183.1575 59485.0331 19656.4652 15037.0359 12367.9843 5409.3480 10367.0056 13251.4129
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆ H Al2O3
=
0.0139
kmol
x
30880.9691 kkal/kmol
∆H
SiO2
=
0.0278
kmol
x
19183.1575 kkal/kmol
∆H
Fe2O3
=
0.00004
kmol
x
59485.0331 kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.00004
kmol
x
19656.4652 kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.0005
kmol
x
15037.0359 kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.0003
kmol
x
12367.9843 kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.0001
kmol
x
5409.3480 kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.0001
kmol
x
10367.0056 kkal/kmol
∆H
CO2
=
Total entalpi keluar
0.0884
kmol
x
13251.4129 kkal/kmol Entalpi total
=
Entalpi menuju rotary cooler
=
960994.3431 +
=
963143.3596 kkal
+
Entalpi menuju cyclone
∆H
o
2149.016545
Panas reaksi : Berdasarkan Himmelblau halaman 456 Panas reaksi standart, 25oC ∆ H reaksi pada suhu standart : ∆H
o R
25oC
=
[
∆H
o F
25oC
produk] -
[
F
25oC
reaktan]
Reaksi yang akan terjadi : (Kirk Othmer Vol 14 :633) Al2O3.2SiO2(s) Data
∆H
o F
Komponen Al2O3.2SiO2 Al2O3 SiO2
Al2O3 (s)
komponen : ∆H
o F
+
(Perry 7ed ; T 2.220)
(kkal/mol) -648.7 -399.09 -202.46
Tinjauan panas reaksi : mol Al2O3.2SiO2
=
13.8807 kmol
=
13880.74607 mol
mol Al2O3
=
13.8807 kmol
=
13880.74607 mol
mol SiO2
=
27.7615 kmol
=
27761.49213 mol
2 SiO3(s)
∆H
o F
25oC
=
[(
13.8807
x
-399.09
)
[(
13.8807
x
-648.7
)]
+
(
27.7615
-2155.81867 kkal
Neraca energi total : Asumsi Q loss =
5% Q steam
[Kehilangan maskimum =
10%
:
∆ H bahan masuk +
Q supply
=
∆ H bahan keluar
+ ∆ H reaksi
2744.269536 +
Q supply
=
963143.3596
+ 2155.818672
Q supply
=
1013215.693 kkal
Q loss
=
50660.78467 kkal
Kebutuhan udara : Panas yang dibutuhkan Cp udara
=
M udara
=
=
1013215.693 kkal/jam
0.3 kkal/kgoC
( Perry 6ed ; fig3-12)
Q Cp x ∆ T
=
1013215.6934453 0,3 x (1113,4 - 30)
=
3117.394909
Kebutuhan fuel oil : Digunakan Petroleum Fuels Oil 33oAPI (0,22% sulfur)
(Perry 7ed; T. 27-6)
dari Perry 7ed; Fig 27-3, didapat :
=
Heating value
=
ρ
gr/cc
=
0.86
sg
=
0.86
0.86
gr/cc
137273 Btu/gal =
maka Heating Value bahan bakar
54 lb/cuft =
=
7.2 lb/gal
137273 7.2
=
19065.69444 Btu/lb
=
10562.39472 kkal/kg
Kebutuhan fuel oil : Digunakan Petroleum Fuels Oil 33o API dengan heating value = Panas yang dibutuhkan =
1013215.693 kkal/jam
Kebutuhan fuel oil
1013215.693 kkal/jam = 10562.39472 kkal/kg
=
10562.39472
95.9267
kg/jam
Neraca Energi : Komponen Masuk(kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam) Komponen dari Screen Alumina menuju Rotary cooler Al2O3.2SiO2 2168.0179 Al2O3 421870.2672 Fe2O3 7.4083 SiO2 523560.4805 TiO2 2.4908 Fe2O3 2409.6859 CaO 24.1365 TiO2 707.7055 MgO 13.8583 CaO 6962.9510 K2O 3.6761 MgO 3791.4935 Na2O 2.9311 K2O 789.5656 CO2 521.7506 Na2O 902.1940 2744.2695 960994.3430923 Alumina menuju cyclone Q supply 1013215.6934 Al2O3 428.65089 SiO2 532.55308 Fe2O3 2.44885 TiO2 0.71930 CaO 7.07471 MgO 3.84698 K2O 0.80021 Na2O 0.91781 CO2 1172.00472 2149.01655 ∆ H Reaksi Q loss Total
1015959.9630
2155.8186716081 50660.784672266 1015959.9630
2. ROTARY COOLER Fungsi : Mendinginkan alumina yang sudah dikalsinasi
udara panas
(264,96oC) udara bebas
campuran padatan ( 1100oC)
ROTARY COOLER produk
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi :
1 atm 35 oC
Penentuan suhu udara :
Udara masuk pada suhu = 30 oC = 86 oF ( dry bulb) dengan kelembaban rata -rata = 70 % didapatkan wet bub = 77 oF, dimana udara mempunyai humidity sebesar : = 0.02 lb H2O ( Humidity Chart) lb udara kering Perhitungan suhu udara panas keluar dari kiln (tG2)
NTU
=
ln
tg1 - tw tg2 - tw
(Badger, hal 508)
NTU
=
total Number of Transfer Unit ( 1,5 - 2 : Badger 508)
tG1
=
suhu udara masuk ;
oF
tG2
=
suhu udara keluar ;
oF
Keterangan :
tw Diambil NTU
=
suhu wet bulb
;
=
1.5 maka :
1.5 =
didapat : tG2
=
oF ln
2012 tG2
508.92 oF =
-
77 77
264.956 oC
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Rotary kiln pada suhu 1100oC ∆ H =
Entalpi masuk
=
Entalpi produk bawah rotary kiln
Entalpi masuk
=
960994.3431 kkal
2. Entalpi bahan dari cyclone pada suhu 1113,4oC :
∆H =
Massa bahan : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 1.3450 1.5824 0.0063 0.0028 0.0250 0.0118 0.0132 0.0052 2.9918
BM 102 60 160 80 56 40 94 62
kmol 0.01319 0.02637 0.00004 0.00003 0.00045 0.00030 0.00014 0.00008
Data kapasitas panas bahan pada suhu 1113,4oC (1386,55 K) Komponen Al2O3 SiO2
∫
T
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
30880.9691 19183.1575
n
∫
n
T
Cp
T ref
∫
T T ref
Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
59485.0331 19656.4652 15037.0359 12367.9843 5409.3480 10367.0056
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆H
Al2O3
=
0.01319
kmol
x
30880.9691 kkal/kmol
∆H
SiO2
=
0.02637
kmol
x
19183.1575 kkal/kmol
∆H
Fe2O3
=
0.00004
kmol
x
59485.0331 kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.00003
kmol
x
19656.4652 kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.00045
kmol
x
15037.0359 kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.00030
kmol
x
12367.9843 kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.00014
kmol
x
5409.3480 kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.00008
kmol
x
10367.0056 kkal/kmol Entalpi total
Total entalpi masuk
=
entalpi dari rotary kiln +
=
960994.34 +
=
961922.50
entalpi dari cyclone
928.1612
Entalpi keluar : 1. Entalpi bahan ke ballmill pada suhu 35oC : ∆ H =
Massa bahan :
n
∫
T T ref
Cp dT
Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 1414.3495 1663.9406 6.5799 2.9244 26.3195 12.4287 13.8909 5.4832 3145.9168
BM 102 60 160 80 56 40 94 62
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
=
35
oC =
A ( T- Tref)
+
T ref
=
T
Cp dT
SiO2
308.15 K B ( T2 - Tref2) 2
22.08 ( 308,15- 298,15)
-
∫
kmol 13.8662 27.7323 0.0411 0.0366 0.4700 0.3107 0.1478 0.0884
-522500
=
221
=
191.1248
=
A ( T- Tref)
+
1 308.15
27.1956
+
-241200
=
109
=
108.8573
-
B ( T2 - Tref2) 2
10.87 ( 308,15- 298,15)
-
-
kkal/kmol
T ref
=
[
+
+
[
1 308.15
26.4104
kkal/kmol
+
-
-
∫
T
Cp dT
Fe2O3
=
A ( T- Tref)
T ref
=
T
Cp dT
TiO2
=
412
=
362.1405
=
A ( T- Tref)
=
Cp dT
CaO
+
Cp dT
MgO
-
B ( T2 - Tref2) 2
-41900
[
118.1000
+
=
136.3970
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
+
-108000
22.8575
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
[
=
100.0000
+
=
102.9173
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
+
+
1 308.15
10.00 ( 308,15 - 298,15)
-
-
kkal/kmol
T ref
T
57.0528
=
=
∫
+
[
+
1 308.15
11.81 ( 308,15 - 298,15)
-
∫
-979500
T ref
T
B ( T2 - Tref2) 2
41.17 ( 308,15- 298,15)
-
∫
+
+
1.00 308.15
14.6725
-
-
B ( T2 - Tref2)
∫
2
T ref
=
10.86 ( 308,15 - 298,15)
-
∫ ∫
T
Cp dT
K2O
-208700
[
=
108.6000
+
=
89.5130
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
+
1 308.15
3.6287
-
-
T ref
T
Cp dT
Na2O
=
4.97
(308,15 - 298,15)
=
49.7000
=
A ( T- Tref)
kkal/kmol +
T ref
=
Komponen
∫
T
50.10
=
66.3488
T ref
191.1248 108.8573 362.1405 136.3970 102.9173 89.5130 49.7000 66.3488 ∆H =
n
∫
(308,15 - 298,15)
=
Cp dT ( kkal/kmol)
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Entalpi bahan :
5.01
T
Cp dT
B ( T2 - Tref2) 2
+
16.24884
kkal/kmol
+
∫
n
Cp dT T ref
∆H
Al2O3
=
13.86617
kmol
x
191.1248
kkal/kmol
∆H
SiO2
=
27.73234
kmol
x
108.8573
kkal/kmol
∆H
Fe2O3
=
0.04112
kmol
x
362.1405
kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.03655
kmol
x
136.3970
kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.46999
kmol
x
102.9173
kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.31072
kmol
x
89.5130
kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.14778
kmol
x
49.7000
kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.08844
kmol
x
66.3488 kkal/kmol Entalpi total
2. Entalpi bahan ke cyclone pada suhu 264,96oC∆ H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
Massa bahan : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 1.4158 1.6656 0.0066 0.0029 0.0263 0.0124 0.0139 0.0055 3.1491
BM 102 60 160 80 56 40 94 62
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T T ref
Cp dT
Al2O3
=
kmol 0.0139 0.0278 0.0000 0.0003 0.0002 0.0003 0.0001 0.0001
264.956 oC =
538.11 K
A ( T- Tref)
B ( T2 - Tref2) 2
+
=
22.08 ( 538,11- 298,15)
-
=
5298
=
∫
T
Cp dT
SiO2
=
A ( T- Tref)
+
T ref
=
Cp dT
Fe2O3
=
-241200
2608
= T
+
A ( T- Tref)
=
T
Cp dT
TiO2
=
T ref
=
-
B ( T2 - Tref2) 2
[
+
1 538.11
874.0931
+
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
41.17 ( 538,11- 298,15)
-
=
900.0791
-
3121.6604 kkal/kmol
T ref
=
1 538.11
10.87 ( 538,11- 298,15)
-
∫
+
[
5416.8233 kkal/kmol
=
∫
-522500
+
-979500
9879
+
[
+
1 538.11
-
1888.2498 -
10302.2358 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2) 2
11.81 (538,11 - 298,15)
+
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
=
2833.8751 +
=
3527.7115 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
T
Cp dT
MgO
-108000
2723.6332 kkal/kmol
=
+
K2O
-208700
485.6073
+
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
[
=
2605.9173 +
=
2413.8737 kkal/kmol
=
-
1.00 538.11
10.86 ( 538,11 - 298,15)
-
Cp dT
[
=
A ( T- Tref)
-
B ( T2 - Tref2) 2
2399.5556 +
T ref
T
756.5039
=
=
1 538.11
10.00 ( 538,11 - 298,15)
-
∫
+
T ref
=
∫
[
1 538.11
120.0975
A ( T- Tref)
T ref
=
4.97
=
1192.5791 kkal/kmol
+
(538,11 - 298,15)
-
-
∫
T
Cp dT
Na2O
=
A ( T- Tref)
+
T ref
=
5.01
=
1202.18
= Komponen
∫
T
B ( T2 - Tref2) 2
(538,11 - 298,15)
+
+
537.779966
1739.9573 kkal/kmol
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
5416.8233 3121.6604 10302.2358 3527.7115 2723.6332 2413.8737 1192.5791 1739.9573
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆H
Al2O3
=
0.0139
kmol
x
5416.8233 kkal/kmol
∆H
SiO2
=
0.0278
kmol
x
3121.6604 kkal/kmol
∆H
Fe2O3
=
0.0000
kmol
x
10302.2358 kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.0003
kmol
x
3527.7115 kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.0002
kmol
x
2723.6332 kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.0003
kmol
x
2413.8737 kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.0001
kmol
x
1192.5791 kkal/kmol
∆H
Na2O
=
Total entalpi keluar
=
0.0001
kmol
x
Entalpi ke ball mill+
=
5778.3131 +
=
5943.4287 kkal
1739.9573 kkal/kmol Entalpi total
Entalpi ke cyclone 165.1156
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk 961922.50
=
∆ H bahan keluar +
=
5943.4287
=
955979.08 kkal
Panas yang dibutuhkan
=
955979.08 kkal
Cp udara
=
0.24
kkal/kgoC
M udara
=
Q Cp x ∆ T
Q terserap
+
Q terserap Q terserap
Kebutuhan udara :
(Perry 6ed ; fig 3-12)
=
955979.076 0,24 x ( 287,6 - 30)
=
16953.18989 kg/jam
Neraca Energi : Komponen Masuk (kkal/j) Alumina dari Rotary Kiln Al2O3 421870.2672 SiO2 523560.4805 Fe2O3 2409.6859 TiO2 707.7055 CaO 6962.9510
Komponen Keluar (kkal/j) Alumina ke Ball Mill Al2O3 2650.1692 SiO2 3018.8693 Fe2O3 14.8928 TiO2 4.9860 CaO 48.3703
MgO K2O Na2O
3791.4935 789.5656 902.1940 960994.3431 Alumina dari Cyclone 1 Al2O3 407.2183 SiO2 505.9254 Fe2O3 2.3264 TiO2 0.6833 CaO 6.7210 MgO 3.6546 K2O 0.7602 Na2O 0.8719 928.1612
MgO K2O Na2O
27.8132 7.3444 5.8678 5778.3131 Alumina ke Cyclone 2 Al2O3 75.1858 SiO2 86.6576 Fe2O3 0.4241 TiO2 1.1618 CaO 0.6051 MgO 0.7508 K2O 0.1764 Na2O 0.1540 165.1156 Q terserap
Total
961922.5043
955979.076 961922.5043
3. REAKTOR Fungsi : Mereaksikan alumina dengan sulfuric acid membentuk aluminium sulfat
H2SO4 (30oC) Air pendingin 30oC ( Ulrich :427)
Alumina ( 35oC)
REAKTOR
Air pendingin 45oC (Ulrich : 427) Kondisi operasi : Tekanan operasi :
1 atm
Aluminium sulfat (110oC)
Suhu operasi
:
110oC
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari rotary cooler dan cyclone pada suhu 35oC : ∆ H = Massa bahan : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 1415.6945 1665.5230 6.5861 2.9272 26.3446 12.4405 13.9041 5.4885 3148.9084
BM 102 60 160 80 56 40 94 62
Data kapasitas panas bahan pada suhu : Komponen
∫
T
35
n
kmol 13.8794 27.7587 0.0412 0.0366 0.4704 0.3110 0.1479 0.0885
oC =
308.15 K
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
191.1248 108.8573 362.1405 136.3970 102.9173 89.5130 49.7000 66.3488
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆H
Al2O3
=
13.8794
kmol
x
191.1248
kkal/kmol
∆H
SiO2
=
27.7587
kmol
x
108.8573
kkal/kmol
∆H
Fe2O3
=
0.0412
kmol
x
362.1405
kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.0366
kmol
x
136.3970
kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.4704
kmol
x
102.9173
kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.3110
kmol
x
89.5130
kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.1479
kmol
x
49.7000
kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.0885
kmol
x
66.3488 kkal/kmol Entalpi total
2. Entalpi H2SO4 dari Tangki pengencer H2SO4 pada suhu 30oC :
∆H =
Massa bahan : Komponen H2SO4 H2O
Berat (kg/jam) 10057.7074 4310.4460 14368.1535
BM 98 18
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
H2SO4
=
30
oC =
303.15 K
A ( T- Tref)
T ref
=
58 (303,15-298,15)
=
∫
kmol 102.6297 239.4692
T
Cp dT
H2O
=
290
kkal/mol
A ( T- Tref)
+
T ref
=
7.70
-
B ( T2 - Tref2) 2
( 303,15 - 298,15)
0.00000251
[
1 303.15
+
-
∫
Komponen
T
=
38.5050
+
0.6772
=
39.1822
kkal/kmol
-
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
H2SO4 H2O
290.0000 39.1822
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆H
H2SO4
=
102.6297
kmol
x
290.0000
kkal/kmol
∆H
H2O
=
239.4692
kmol
x
39.1822
kkal/kmol
Total entalpi masuk
:
Entalpi dari Rotary Cooler + =
5783.8080 +
=
44929.3460 kkal
Entalpi dari Tangki H2SO4
39145.5381
Entalpi Keluar : Entalpi bahan menuju Filter Press pada suhu 110oC : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2
Berat (Kg/jam) 28.3139 33.3105 0.1317 0.0585 0.5269 0.2488 0.2781 0.1098 4651.8056 5984.7792
BM 102 60 160 80 56 40 94 62 342 220
∆H =
kmol 0.2776 0.5552 0.0008 0.0007 0.0094 0.0062 0.0030 0.0018 13.6018 27.2035
n
∫
T T ref
Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2(SO4) H2O H2SO4 Total
16.1361 8.6059 62.7001 36.5751 25.2226 12.3189 6045.6940 610.2463 17517.0619
400 240 136 120 174 142 18 98
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
110
A ( T- Tref)
=
22.08 (
+
T ref
T
Cp dT
SiO2
-522500
1876.8000 +
=
1747.7796 kkal
=
A ( T- Tref)
=
10.87 (
+
T ref
T
Cp dT
Fe2O3
383.15 K
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
=
-
∫
oC =
=
-
∫
0.0403 0.0359 0.4610 0.3048 0.1450 0.0868 335.8719 6.2270
[
=
923.9500
+
=
996.7378
kkal
=
A ( T- Tref)
+
1 383.15
259.7575
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
-241200
298.15
[
298.15
1 383.15
252.2581
-
-
B ( T2 - Tref2)
∫
2
T ref
=
41.17 (
-
∫
T
Cp dT
TiO2
3499.4500 +
=
3315.5687 kkal
=
A ( T- Tref)
=
11.81 (
+
T ref
T
Cp dT
CaO
-41900
=
1190.9959 kkal A ( T- Tref)
=
10.00 (
+
T ref
T T ref
Cp dT
MgO
=
850.0000
+
=
909.7836
kkal
=
A ( T- Tref)
+
1 383.15
-
-
B ( T2 - Tref2) 2 298.15
1 383.15
218.3226
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
-108000
298.15
544.9378
[
1003.8500 +
=
[
383.15 -
=
-
∫
-979500
=
-
∫
383.15 -
[
298.15
1 383.15
140.1434
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
=
10.86 (
-
∫
T
Cp dT
K2O
923.1000
+
=
802.4715
kkal
=
A ( T- Tref) 4.97
T
Cp dT
Na2O
=
(
1 383.15
34.6594
383.15 -
422.45
-
-
+
T ref
T
Cp dT
Al2(SO4)3
298.15
kkal
A ( T- Tref)
=
5.01
=
425.8500
+
=
581.0501
kkal
=
A ( T- Tref)
(
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
298.15
155.2001
T ref
=
63.5
=
∫
[
298.15
T ref
=
∫
-208700
=
=
∫
383.15 -
T
Cp dT
Si(SO4)2
(
383.15 -
5397.5
kkal
=
A ( T- Tref)
=
32.40 (
T ref
-
298.15
+
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
0
[
298.15
1
-
[
∫
T
Cp dT
Fe2(SO4)3
=
2754.0000 +
=
2754.0000 kkal
=
66.2
T
Cp dT
Ti(SO4)2
(
383.15 -
5627
A ( T- Tref)
=
35.70 (
+
T ref
T
Cp dT
CaSO4
0
[
3034.5000 +
=
3034.5000 kkal
=
A ( T- Tref)
=
18.52 (
+
T ref
T
Cp dT
MgSO4
-156800
1574.2000 +
=
2093.6763 kkal A ( T- Tref)
298.15
1 383.15
0.0000
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
=
=
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
=
-
298.15
kkal
=
-
∫
-
T ref
=
∫
0.0000
A ( T- Tref)
=
∫
383.15
[
298.15
1 383.15
636.1468
-
-
∫
T ref
=
26.7
=
∫
T
Cp dT
K2(SO4)
=
2269.5
33.1
T
Cp dT
Na2SO4
=
(
2813.5
kkal
383.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
32.8
= T
Cp dT
H2O
=
(
2788
383.15 -
+
T ref
7.70
-
T
Cp dT
H2SO4
298.15
kkal
A ( T- Tref)
=
∫
298.15
T ref
=
∫
383.15 -
A ( T- Tref)
=
∫
(
(
B ( T2 - Tref2) 2
383.15 -
0.00000251
=
654.5850
+
=
667.6293
kkal
=
A ( T- Tref)
[
298.15
1 383.15
13.0443
-
-
T ref
= = Data kapasitas panas bahan pada suhu : Komponen
∫
T T ref
58
(
4930 110 oC =
Cp dT ( kkal/kmol)
383.15 kkal 383.15 K
298.15
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 H2O H2SO4 Entalpi bahan :
1747.7796 996.7378 3315.5687 1190.9959 909.7836 802.4715 422.45 581.0501 5397.5 2754.0000 5627 3034.5000 2093.6763 2269.5 2813.5 2788 667.6293 4930 ∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆H
Al2O3
=
0.2776
kmol
x
1747.7796 kkal/kmol
∆H
SiO2
=
0.5552
kmol
x
996.7378
∆H
Fe2O3
=
0.0008
kmol
x
3315.5687 kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.0007
kmol
x
1190.9959 kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.0094
kmol
x
909.7836
kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.0062
kmol
x
802.4715
kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.0030
kmol
x
422.4500
kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.0018
kmol
x
581.0501
kkal/kmol
=
13.6018
kmol
x
5397.5000 kkal/kmol
∆ H Al2(SO4)3
kkal/kmol
∆H
Si(SO4)2
=
27.2035
kmol
x
2754.0000 kkal/kmol
∆ H Fe2(SO4)3
=
0.0403
kmol
x
5627.0000 kkal/kmol
∆H
Ti(SO4)2
=
0.0359
kmol
x
3034.5000 kkal/kmol
∆H
CaSO4
=
0.4610
kmol
x
2093.6763 kkal/kmol
∆H
MgSO4
=
0.3048
kmol
x
2269.5000 kkal/kmol
∆H
K2(SO4)
=
0.1450
kmol
x
2813.5000 kkal/kmol
∆H
Na2SO4
=
0.0868
kmol
x
2788.0000 kkal/kmol
∆H
H2O
=
335.8719
kmol
x
667.6293
∆H
H2SO4
=
6.2270
kmol
x
4930.0000 kkal/kmol Entalpi total
kkal/kmol
Panas reaksi : Berdasarkan himmelblau halaman 456 : Panas reaksi standart 25oC ∆ H reaksi pada suhu standart : ∆H
o R
25oC
=
[
∆H
o F
25oC
produk] -
[
∆H
o F
25oC
reaktan]
Reaksi yang terjadi : 1) Al2O3 + 3H2SO4
Al2(SO4)3
+
3 H2O
2)
SiO2
+
2H2SO4
Si(SO4)2
+
2H2O
3)
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
4)
TiO2
+
2H2SO4
Ti(SO4)2
+
2H2O
5)
CaO
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
6)
MgO
+
H2SO4
MgSO4
+
H2O
7)
K2O
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
8)
Na2O
+
H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
o
komponen :
Data
∆H
F
Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2(SO4) H2O H2SO4
∆H
o
(Perry 7ed ; T 2.220)
(kkal/mol) -399.09 -202.46 -198.5 -225 -151.7 -143.84 -86.2 -99.45 -820.99 -164.2 -221.3 -192.2 -336.58 -304.94 -342.65 -330.5 -68.32 -193.69
F
Tinjauan panas reaksi : 1)
Al2O3
+
3H2SO4
Al2(SO4)3
+
mol Al2SO3
=
13.6018
kmol
=
1360180% mol
mol H2SO4
=
40.8053
kmol
=
40805.3126 mol
mol Al2(SO4)3
=
13.6018
kmol
=
13601.77087 mol
mol H2O
=
40.8053
kmol
=
40805.3126 mol
3 H2O
∆H
2)
o R
25oC
SiO2
=
[(
13601.7709 x
-820.99
) +(
40805.3126
[(
13601.8000 x
-399.09
) +(
40805.3126
=
-622813.461 kkal
+
2H2SO4
Si(SO4)2
+
2H2O
mol SiO2
=
27.2035
kmol
=
27203.54173 mol
mol H2SO4
=
54.4071
kmol
=
54407.08346 mol
mol Si(SO4)2
=
27.2035
kmol
=
27203.54173 mol
mol H2O
=
54.4071
kmol
=
54407.08346 mol
∆H
3)
o R
25oC
Fe2O3
=
[(
27203.5417 x
-164.2
) +(
54407.0835
[(
27203.5417 x
-202.46
) +(
54407.0835
=
7861823.561 kkal
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
mol Fe2O3
=
0.0403
kmol
=
40.34012913 mol
mol H2SO4
=
0.1210
kmol
=
121.0203874 mol
mol Fe2(SO4)3
=
0.0403
kmol
=
40.34012913 mol
mol H2O
=
0.1210
kmol
=
121.0203874 mol
[(
40.3401
x
-221.3
) +(
121.0204
[(
40.3401
x
-198.5
) +(
121.0204
∆H
4)
o R
25oC
TiO2
=
=
14252.57102 kkal
+
2H2SO4
Ti(SO4)2
+
2H2O
mol TiO2
=
0.0359
kmol
=
35.85789256 mol
mol H2SO4
=
0.0717
kmol
=
71.71578512 mol
mol Ti(SO4)2
=
0.0359
kmol
=
35.85789256 mol
mol H2O
=
0.0717
kmol
=
71.71578512 mol
[(
35.8579
x
-225
) +(
71.7158
[(
35.8579
x
-192.2
) +(
71.7158
∆H
o R
25oC
=
7814.8691 kkal
= 5)
CaO
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
mol CaO
=
0.4610
kmol
=
461.0300472 mol
mol H2SO4
=
0.4610
kmol
=
461.0300472 mol
mol CaSO4
=
0.4610
kmol
=
461.0300472 mol
mol H2O
=
0.4610
kmol
=
461.0300472 mol
[(
461.0300
x
-336.58
) +(
461.0300
[(
461.0300
x
-151.7
) +(
461.0300
∆H
6)
o R
25oC
MgO
=
=
-27435.8981 kkal
+
H2SO4
MgSO4
+
mol MgO
=
0.3048
kmol
=
304.7920867 mol
mol H2SO4
=
0.3048
kmol
=
304.7920867 mol
mol MgSO4
=
0.3048
kmol
=
304.7920867 mol
mol H2O
=
0.3048
kmol
=
304.7920867 mol
H2O
∆H
7)
o R
25oC
K2O
=
[(
304.7921
x
-304.94
) +(
304.7921
[(
304.7921
x
-143.84
) +(
304.7921
=
-10890.2213 kkal
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
mol K2O
=
0.1450
kmol
=
144.957438 mol
mol H2SO4
=
0.1450
kmol
=
144.957438 mol
mol K2(SO4)
=
0.1450
kmol
=
144.957438 mol
mol H2O
=
0.1450
kmol
=
144.957438 mol
[(
144.9574
x
-342.65
) +(
144.9574
[(
144.9574
x
-86.2
) +(
144.9574
∆H
8)
o R
25oC
Na2O
=
=
-19001.0210 kkal
+
H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
mol Na2O
=
0.0868
kmol
=
86.75296587 mol
mol H2SO4
=
0.0868
kmol
=
86.75296587 mol
mol Na2(SO4)
=
0.0868
kmol
=
86.75296587 mol
mol H2O
=
0.0868
kmol
=
86.75296587 mol
[(
86.7530
x
-330.5
) +(
86.7530
[(
86.7530
x
-99.45
) +(
86.7530
∆H
o R
25oC
=
= ∆ H Reaksi-1
-9168.0534 kkal =
-622813.461 kkal
∆ H Reaksi-2
=
7861823.561 kkal
∆ H Reaksi-3
=
14252.57102 kkal
∆ H Reaksi-4
=
7814.8691 kkal
∆ H Reaksi-5
=
-27435.8981 kkal
∆ H Reaksi-6
=
-10890.2213 kkal
∆ H Reaksi-7
=
-19001.0210 kkal
∆ H Reaksi-8 ∆ H Reaksi
= =
-9168.0534 kkal + 7194582.346 kkal
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk + 44929.3460 +
∆ H reaksi
=
∆ H bahan keluar +
7194582.346 =
406971.603 +
Q terserap =
Q terserap Q terserap
6832540.09 kkal
Kebutuhan Air Pendingin : Air Pendingin masuk
=
30 oC
(Ulrich ; 427)
Air Pendingin keluar
=
45 oC
(Ulrich ; 427)
Cp H2O
=
1 kkal/kgoC
Massa air pendingin
=
Q Cp x ( T2 - T1)
=
(Perry 6ed ; fig 3-11) = 1x
6832540.09 ( 45 -
455502.6726 kg
Neraca Energi : Komponen Masuk(kkal/j) Alumina dari Rotary cooler
Komponen Keluar(kkal/j) Al2(SO4)3menuju Filter Press
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
2652.6894 3021.7401 14.9069 4.9907 48.4163 27.8397 7.3514 5.8734 5783.8080 H2SO4 dari Tangki Pengencer H2SO4 29762.6036 H2O 9382.9344 39145.5381
∆ H Reaksi Total
7194582.3460611 7239511.6921
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 H2O H2SO4
485.1612 553.3633 2.7296 0.8716 8.5600 4.9916 1.2497 1.0287 73415.5583 74918.5539 226.9939 108.8108 965.2477 691.7256 407.8378 241.8673 224237.9278 30699.124 406971.6029
Q terserap
6832540.09 7239511.6921
4. FILTER PRESS Fungsi : Memisahkan padatan dan air yang terikut
Feed 110oC
FILTER PRESS
cake Kriteria design : 5 % filtrat terikut pada cake Kondisi operasi : Tekanan operasi =
1 atm
Filtrat 99oC
Suhu masuk Suhu keluar
= =
110 oC 99 oC
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Reaktor pada suhu 110oC
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
: ∆H =
n
∫
T T ref
Entalpi keluar dari reaktor 406971.603 kkal
Entalpi keluar : 1.
Entalpi bahan yang berupa cake Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 H2O H2SO4
Berat (kg/jam) 28.3139 33.3105 0.1317 0.0585 0.5269 0.2488 0.2781 0.1098 232.5903 299.2390 0.8068 0.4303 53.4015 1.8288 1.2611 0.6159 302.2847 30.5123 985.9489
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
BM 102 60 160 80 56 40 94 62 342 220 400 240 136 120 174 142 18 98
99
kmol 0.2776 0.5552 0.0008 0.0007 0.0094 0.0062 0.0030 0.0018 0.6801 1.3602 0.0020 0.0018 0.3927 0.0152 0.0072 0.0043 16.7936 0.31135
oC =
372.15 K
Cp
∫
T
Cp dT
Al2O3
=
A ( T- Tref)
=
22.08 (
T ref
-
∫
T
Cp dT
SiO2
1633.9200 +
=
1507.9408 kkal A ( T- Tref)
=
10.87 (
+
T ref
T
Cp dT
Fe2O3
-241200
804.3800
+
=
859.5842
kkal
=
A ( T- Tref)
=
41.17 (
+
T ref
T
Cp dT
TiO2
-979500
3046.5800 +
=
2860.0808 kkal A ( T- Tref)
+
298.15
1 372.15
222.4907
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
[
298.15
1 372.15
216.0672
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
=
=
[
372.15 -
=
-
∫
-522500
=
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
=
-
∫
+
[
298.15
1 372.15
466.7567
-
-
B ( T2 - Tref2)
∫
2
T ref
=
11.81 (
-
∫
T
Cp dT
CaO
[
873.9400
=
1032.9960 kkal
=
A ( T- Tref)
=
10.00 (
+
+
T ref
T
Cp dT
MgO
-108000
740.0000
+
=
788.0091
kkal
=
A ( T- Tref)
=
10.86 (
+
T ref
T T ref
Cp dT
K2O
=
803.6400
+
=
694.1391
kkal
=
A ( T- Tref)
1 372.15
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
[
298.15
1 372.15
120.0373
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
-208700
298.15
187.0003
372.15 -
=
-
∫
-41900
=
-
∫
372.15 -
[
298.15
1 372.15
29.6869
-
-
=
4.97
=
∫
∫
T
Cp dT
Na2O
=
+
T ref
T
Cp dT
Al2(SO4)3
298.15
kkal
A ( T- Tref)
=
5.01
=
370.7400
+
=
503.6739
kkal
=
A ( T- Tref)
(
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
298.15
132.9339
T ref
63.5
=
T
Cp dT
Si(SO4)2
(
372.15 -
4699
=
A ( T- Tref)
=
32.40 (
+
T ref
T
Cp dT
Fe2(SO4)3
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
0
[
=
2397.6000 +
=
2397.6000 kkal
=
298.15
kkal
-
∫
372.15 -
367.78
=
∫
(
298.15
1 372.15
0.0000
-
-
A ( T- Tref)
T ref
= =
66.2
(
4898.8
372.15 kkal
298.15
∫
T
Cp dT
Ti(SO4)2
=
A ( T- Tref)
=
35.70 (
T ref
-
∫
T
Cp dT
CaSO4
=
2641.8000 +
=
2641.8000 kkal
=
A ( T- Tref)
=
18.52 (
Cp dT
MgSO4
-156800
=
1810.7859 kkal
=
298.15
1 372.15
0.0000
-
-
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
1370.4800 +
[
298.15
1 372.15
544.8802
-
-
A ( T- Tref)
T ref
= T
Cp dT
K2(SO4)
=
26.7
(
1975.8
372.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= =
∫
+
=
=
∫
[
T ref
T
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
0
-
∫
+
T T ref
Cp dT
Na2SO4
=
33.1
(
2449.4 A ( T- Tref)
372.15 kkal
298.15
=
32.8
=
∫
T
Cp dT
H2O
=
2427.2 A ( T- Tref)
372.15 -
7.70
-
T
Cp dT
H2SO4
(
298.15
kkal +
T ref
=
∫
(
B ( T2 - Tref2) 2
372.15 -
0.00000251
=
569.8740
+
=
581.0469
kkal
=
A ( T- Tref)
[
298.15
1 372.15
11.1729
-
-
T ref
= = Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4)
∫
T
58 4292
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
1747.7796 859.5842 2860.0808 1032.9960 788.0091 694.1391 367.78 503.6739 4699 2397.6000 4898.8 2641.8000 1810.7859 1975.8 2449.4
(
372.15 kkal
298.15
Na2SO4 H2O H2SO4
2427.2 581.0469 4292
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆H
Al2O3
=
0.2776
kmol
x
1747.7796 kkal/kmol
∆H
SiO2
=
0.5552
kmol
x
859.5842
∆H
Fe2O3
=
0.0008
kmol
x
2860.0808 kkal/kmol
∆H
TiO2
=
0.0007
kmol
x
1032.9960 kkal/kmol
∆H
CaO
=
0.0094
kmol
x
788.0091
kkal/kmol
∆H
MgO
=
0.0062
kmol
x
694.1391
kkal/kmol
∆H
K2O
=
0.0030
kmol
x
367.7800
kkal/kmol
∆H
Na2O
=
0.0018
kmol
x
503.6739
kkal/kmol
∆ H Al2(SO4)3
=
0.6801
kmol
x
4699.0000 kkal/kmol
∆H
=
1.3602
kmol
x
2397.6000 kkal/kmol
∆ H Fe2(SO4)3
=
0.0020
kmol
x
4898.8000 kkal/kmol
∆H
Ti(SO4)2
=
0.0018
kmol
x
2641.8000 kkal/kmol
∆H
CaSO4
=
0.3927
kmol
x
1810.7859 kkal/kmol
∆H
MgSO4
=
0.0152
kmol
x
1975.8000 kkal/kmol
∆H
K2(SO4)
=
0.0072
kmol
x
2449.4000 kkal/kmol
∆H
Na2SO4
=
0.0043
kmol
x
2427.2000 kkal/kmol
∆H
H2O
=
16.7936
kmol
x
581.0469
Si(SO4)2
kkal/kmol
kkal/kmol
∆H
H2SO4
=
0.3114
kmol
x
4292.0000 kkal/kmol Entalpi total
2. Entalpi bahan berupa filtrat Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 H2O H2SO4
Berat (kg/jam) 4419.2154 5685.5402 15.3292 8.1756 9.2986 34.7463 23.9615 11.7030 5743.4093 579.7340 16531.1130
BM 342 220 400 240 136 120 174 142 18 98
Data kapasitas panas bahan pada suhu : Komponen
∫
T
∆ H Al2(SO4)3
oC =
372.15 K
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 H2O H2SO4 Entalpi bahan :
99
kmol 12.9217 25.8434 0.0383 0.0341 0.0684 0.2896 0.1377 0.0824 319.0783 5.9157
4699 2397.6000 4898.8 2641.8000 1810.7859 1975.8 2449.4 2427.2 581.0469 4292 ∆H =
=
n
∫
T
Cp dT
T ref
12.9217
kmol
x
4699.0000 kkal/kmol
∆H
Si(SO4)2
=
25.8434
kmol
x
2397.6000 kkal/kmol
∆ H Fe2(SO4)3
=
0.0383
kmol
x
4898.8000 kkal/kmol
∆H
Ti(SO4)2
=
0.0341
kmol
x
2641.8000 kkal/kmol
∆H
CaSO4
=
0.0684
kmol
x
1810.7859 kkal/kmol
∆H
MgSO4
=
0.2896
kmol
x
1975.8000 kkal/kmol
∆H
K2(SO4)
=
0.1377
kmol
x
2449.4000 kkal/kmol
∆H
Na2SO4
=
0.0824
kmol
x
2427.2000 kkal/kmol
∆H
H2O
=
319.0783
kmol
x
581.0469
∆H
H2SO4
=
5.9157
kmol
x
4292.0000 kkal/kmol Entalpi total
Total entalpi keluar
:
Entalpi berupa cake =
19314.3087 +
=
354295.759 kkal
+
kkal/kmol
Entalpi berupa filtrat
334981.450
Neraca Energi Total : ∆ H bahan masuk
=
406971.603
=
Q loss
=
∆ H bahan keluar + 354295.759 + 52675.84
Q loss Q loss
kkal
Neraca Energi : Komponen Filtrat dari reaktor Al2O3 SiO2
Masuk
Komponen Cake 485.1612 Al2O3 553.3633 SiO2
Keluar 485.1612 477.2191
Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 H2O H2SO4
2.7296 0.8716 8.5600 4.9916 1.2497 1.0287 73415.5583 74918.5539 226.9939 108.8108 965.2477 691.7256 407.8378 241.8673 224237.9278 30699.1243 406971.6029
Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Fe2(SO4)3 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 H2O H2SO4
2.3546 0.7559 7.4142 4.3177 1.0880 0.8917 3195.7361 3261.1606 9.8809 4.7365 711.0198 30.1104 17.7529 10.5283 9757.8659 1336.3148 19314.3087
Filtrat menuju Thickener Al2(SO4)3 60718.9852 Si(SO4)2 61962.0511 Fe2(SO4)3 187.7373 Ti(SO4)2 89.9929 CaSO4 123.8069 MgSO4 572.0978 K2(SO4) 337.3058 Na2SO4 200.0385 H2O 185399.4527 H2SO4 25389.9816 334981.4498 Q loss Total
406971.6029
5. THICKENER Fungsi : Memisahkan padatan dan liquid secara sedimentasi
THICKENER
52675.8444 406971.6029
Feed 99oC
Filtrat 89oC
THICKENER
cake 89oC Kriteria design : % solid pada feed : minimum 11 % Waktu pengendapan : 3 - 5 jam
(Perry 7 ed : 18-72) (Perry 7 ed : 18-72)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Waktu tinggal :
(atmospheric pressure) (Perry 7 ed : 18-72)
1 atm 3 jam
Penurunan suhu karena alat dan bahan = 10 % dari suhu masuk
(Ulrich :432)
Suhu masuk : 99 oC Suhu keluar : 89 oC Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Filter Press pada suhu 99oC
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
:∆ H =
n
∫
T
∫
T
Entalpi keluar dari Filter Press 334981.450 kkal
2. Entalpi BaS dari tangki pada suhu : 30 oC :
∆H =
n
T ref
Massa bahan : Komponen BaS Na2SO4 Total
Cp
T ref
Berat (kg/jam) BM kmol 19.42982 169 0.11497 0.0194 142 0.00014 19.4493
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
30
oC =
303.15 K
Cp
∫
Cp dT
T
BaS
=
A ( T- Tref)
T ref
=
39.8
=
∫
Cp dT
T
Na2SO4
(
199
=
303.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
32.8
= Komponen
∫
T
164
303.15 -
298.15
kkal
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
BaS Na2SO4 Entalpi bahan :
(
199 164 ∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆H
BaS
=
0.1150
kmol
x
199.0000
kkal/kmol
∆H
Na2SO4
=
0.0001
kmol
x
164.0000
kkal/kmol
3. Entalpi Glue dari tangki pada suhu
30 oC :
∆H =
n
∫
T
Cp
T ref
Massa bahan : Komponen Protein NaCl H2O Total
Berat (kg/jam) BM kmol 1.5909 75 0.02121 0.0177 58.5 0.00030 0.1591 18 0.00884 1.7677
Data kapasitas panas bahan pada suhu : T Cp dT Protein =
∫
T ref
30 oC = A ( T- Tref) +
303.15 K B ( T2 - Tref2) 2
=
5.54
-
∫
∫
Cp dT
T
NaCl
(
-0.00000139
=
27.7100
+
=
65.0357
kkal
=
A ( T- Tref)
=
10.79 (
T ref
Cp dT
T
H2O
303.15 -
+
=
60.26
kkal +
T ref
=
7.70
-
Komponen
∫
T
0.00000251
38.5050
+
=
39.1822
kkal
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
65.0357 60.2637 39.1822 ∆H =
n
∫
T T ref
Cp dT
-
6.31
B ( T2 - Tref2) 2
303.15 -
=
Protein NaCl H2O Entalpi bahan :
(
37.3257
-
B ( T2 - Tref2) 2 303.15 298.15
53.95
A ( T- Tref)
1 303.15
[
+
=
=
298.15
[
298.15
1 303.15
0.6772
-
-
∆H
Protein
=
0.0212
kmol
x
65.0357
kkal/kmol
∆H
NaCl
=
0.0003
kmol
x
60.2637
kkal/kmol
∆H
H2O
=
0.0088
kmol
x
39.1822
kkal/kmol
Total entalpi masuk
:
Entalpi dari Filter Press =
334981.450 +
=
335006.095 kkal
+
22.9014
Entalpi dari Tangki BaS +
1.7441
Entalpi Keluar : 1. Entalpi bahan ke Evaporator pada suhu 89oC Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat (kg/jam) 3977.2938 5116.9862 5770.1020 14864.3820
BM 342 220 18
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2(SO4)3
=
89
oC =
362.15 K
A ( T- Tref)
T ref
= =
∫
kmol 11.6295 23.2590 320.5612
T
Cp dT
Si(SO4)2
=
63.5
(
4064
362.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= =
32.4
(
2073.6
362.15 kkal
298.15
∫
Cp dT
T
H2O
=
A ( T- Tref)
+
T ref
=
7.70
-
Komponen
∫
T
362.15 -
0.00000251
=
492.8640
+
=
502.383
kkal
[
298.15
1 362.15 9.519
-
-
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Entalpi bahan :
(
B ( T2 - Tref2) 2
4064.0000 2073.6000 502.3829 ∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
11.6295
kmol
x
4064.0000 kkal/kmol
∆H
Si(SO4)2
=
23.2590
kmol
x
2073.6000 kkal/kmol
∆H
H2O
=
320.5612
kmol
x
502.3829
kkal/kmol
2. Entalpi bahan berupa limbah padat pada suhu 89oC Komponen Protein Fe2S3 Ba(SO4) Total
Berat (kg/jam) 1.5909 7.9712 26.7879 36.3500
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
BM 75 112 233
89
kmol 0.0212 0.0712 0.1150
oC =
362.15 K
∫
T
Cp dT
Protein
=
A ( T- Tref)
T ref
=
5.54
-
∫
T
Cp dT
Fe2S3
354.6880
+
=
879.3360
kkal
=
A ( T- Tref)
T
Cp dT
Ba(SO4)
10.7
(
∫
T
Protein
1 362.15
-
-
+
B ( T2 - Tref2) 2 362.15 298.15
684.8
+
=
967.09
kkal
=
A ( T- Tref)
=
21.35 (
=
1366.4
+
=
1664.33
kkal
282.29
+
B ( T2 - Tref2) 2 362.15 298.15 297.93
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Protein Fe2S3 Ba(SO4) Entalpi bahan :
[
298.15
524.6480
=
T ref
B ( T2 - Tref2) 2
362.15 -
-0.00000139
T ref
Komponen
∆H
(
=
=
∫
+
879.3360 967.0915 1664.3274 ∆H =
=
n
∫
T
Cp dT
T ref
0.0212
kmol
x
879.3360
kkal/kmol
∆H
Fe2S3
=
0.0712
kmol
x
967.0915
kkal/kmol
∆H
Ba(SO4)
=
0.1150
kmol
x
1664.3274 kkal/kmol
3. Entalpi bahan berupa liquid underflow Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 NaCl H2O H2SO4 Total
Berat (kg/jam) 441.9215 568.5540 0.8176 0.9299 3.4746 2.3961 1.1722 0.0018 574.3568 57.9734 1651.5980
BM 342 220 240 136 120 174 142 58.5 18 98
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2(SO4)3
=
= T
Cp dT
Si(SO4)2
=
oC =
362.15 K
A ( T- Tref) 63.5
(
4064
362.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= =
∫
89
T ref
=
∫
kmol 1.2922 2.5843 0.0034 0.0068 0.0290 0.0138 0.0083 0.00003 31.9087 0.5916
T
Cp dT
Ti(SO4)2
=
32.4
(
2073.6
362.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= =
35.7
(
2284.8
362.15 kkal
298.15
∫
T
Cp dT
CaSO4
=
A ( T- Tref)
=
18.52 (
T ref
-
∫
T
Cp dT
MgSO4
=
1556.5573 kkal
T
Cp dT
K2(SO4)
=
1 362.15
[
464.2173
-
-
A ( T- Tref) 26.7
(
1708.8
362.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= = T
Cp dT
Na2SO4
=
33.1
(
2118.4
362.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= =
∫
298.15
T ref
=
∫
-156800
1185.2800 +
=
B ( T2 - Tref2) 2
362.15 -
=
=
∫
+
T
Cp dT
NaCl
32.8
(
2099.2
362.15 kkal
=
A ( T- Tref)
=
10.79 (
=
690.56
+
=
779.30
kkal
T ref
298.15
+
B ( T2 - Tref2) 2 362.15 298.15 88.74
∫
Cp dT
T
H2O
=
A ( T- Tref)
T ref
=
7.70
-
∫
+
Cp dT
T
H2SO4
(
B ( T2 - Tref2) 2
362.15 -
0.00000251
=
492.8640
+
=
502.3829
kkal
=
A ( T- Tref)
[
298.15
1 362.15
9.5189
-
-
T ref
= = Komponen
∫
T
(
3712
362.15 -
298.15
kkal
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2(SO4)3 Si(SO4)2 Ti(SO4)2 CaSO4 MgSO4 K2(SO4) Na2SO4 NaCl H2O H2SO4 Entalpi bahan :
58
4064.0000 2073.6000 2284.8000 1556.5573 1708.8 2118.4 2099.2 779.30 502.3829 3712 ∆H =
n
∫
T
Cp dT
T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
1.2922
kmol
x
4064.0000 kkal/kmol
∆H
=
2.5843
kmol
x
2073.6000 kkal/kmol
Si(SO4)2
∆H
Ti(SO4)2
=
0.0034
kmol
x
2284.8000 kkal/kmol
∆H
CaSO4
=
0.0068
kmol
x
1556.5573 kkal/kmol
∆H
MgSO4
=
0.0290
kmol
x
1708.8000 kkal/kmol
∆H
K2(SO4)
=
0.0138
kmol
x
2118.4000 kkal/kmol
∆H
Na2SO4
=
0.0083
kmol
x
2099.2000 kkal/kmol
∆H
NaCl
=
0.00003
kmol
x
779.3043
kkal/kmol
∆H
H2O
=
31.9087
kmol
x
502.3829
kkal/kmol
∆H
H2SO4
=
0.5916
kmol
x
3712.0000 kkal/kmol Entalpi total
Total entalpi keluar
:
Entalpi bahan ke evaporator =
256536.737 +
=
285766.529 kkal
+
278.8287
Entalpi bahan limbah padat
+
28950.9632
Panas reaksi : Berdasarkan Himmelblau halaman 456 Panas reaski standart, 25oC ∆ H reaksi pada suhu standart : ∆H
o R
25oC
=
[
∆H
o F
25oC
produk] -
o
[
∆H
+
3 BaSO4
F
Reaksi yang akan terjadi : (Kirk Othmer Vol 14 :633) Fe2(SO4)3
+
3 BaS
Fe2S3
Data
o
komponen :
(Perry 7ed ; T 2.220)
∆H
Komponen
F
∆H
o F
(kkal/mol)
25oC
reaktan]
Fe2(SO4)3 BaS Fe2S3 BaSO4
-653.3 -111.2 -38.2 -340.2
Tinjauan panas reaksi : mol Fe2(SO4)3
=
0.0383 kmol
=
38.32312267 mol
mol BaS
=
0.1150 kmol
=
114.969368 mol
mol Fe2S3
=
0.0383 kmol
=
38.32312267 mol
mol BaSO4
=
0.1150 kmol
=
114.969368 mol
∆H
o F
25oC
=
[(
0.0383
x
-38.2
)
+
(
0.1150
[(
0.0383
x
-653.3
)
+
(
0.1150
-28.32462
kkal
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk + 335006.095 +
∆ H reaksi
=
-28.32462
=
Q loss
=
∆ H bahan keluar + 285766.529 + 49211.24
Q loss Q loss
kkal
Neraca Energi : Komponen Masuk(kkal/j) Entalpi bahan dari filter press Al2(SO4)3 60718.9852 Si(SO4)2 61962.0511 Fe2(SO4)3 187.7373 Ti(SO4)2 89.9929 CaSO4 123.8069 MgSO4 572.0978 K2(SO4) 337.3058
Komponen Keluar(kkal/j) Menuju Evaporator Al2(SO4)3 47262.3453 Si(SO4)2 48229.9208 H2O 161044.4708 256536.7369 Limbah Padat Protein 18.6527 Fe2S3 68.8294
Na2SO4 H2O H2SO4
200.0385 185399.4527 25389.9816 334981.4498 BaS dari suplier BaS 22.8789 Na2SO4 0.0225 22.9014 Glue dari suplier Protein 1.3796 NaCl 0.0182 H2O 0.3463 1.7441
∆ H reaksi Total
BaSO4
191.3467 278.8287
Liquid Underflow Al2(SO4)3 5251.3717 Si(SO4)2 5358.8801 Ti(SO4)2 7.7832 CaSO4 10.6425 MgSO4 49.4787 K2(SO4) 29.1724 Na2SO4 17.3294 NaCl 0.0235 H2O 16030.391 H2SO4 2195.8903 28950.9632
-28.3246 334977.7706
Q loss
49211.24 334977.7706
6. EVAPORATOR H2O
Al2(SO4)3 Feed 89oC
Steam
EVAPORATOR
Produk Al2(SO4)3 90oC
Steam Kriteria design : Diameter maksimum : 4m Dimension rasio : 1/ 2 % Pemekatan untuk single efek : maksimum 60 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi : Kadar pemekatan :
1 atm 90oC 42.00%
(Ulrich : T. 4-18) (Ulrich : T. 4-18) (Badger :204)
(Atmospheric pressure) (Kirk Othmer , Vol 2 : 247) (Kirk Othmer , Vol 2 : 59)
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Thickener pada suhu 90oC
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
: ∆H =
n
∫
T
∫
T
Cp
T ref
Entalpi keluar dari Thickener 256536.737 kkal
Entalpi Keluar : 1. Filtrat menuju Kristaliser pada suhu 90oC
:
∆H =
n
Cp
T ref
Massa bahan : Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat (kg/jam) 3977.2938 5116.9862 375.4672 9469.7472
BM 342 220 18
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2(SO4)3
=
=
T
Cp dT
Si(SO4)2
=
oC =
363.15 K
A ( T- Tref) 63.5
(
4127.5
363.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= =
∫
90
T ref
=
∫
kmol 11.6295 23.2590 20.8593
T
Cp dT
H2O
=
32.4
(
2106 A ( T- Tref)
7.70
298.15
kkal
T ref
=
363.15 -
(
+
B ( T2 - Tref2) 2
363.15 -
298.15
-
Komponen
∫
=
500.5650
+
=
510.247
kkal
1 363.15
[
9.682
-
-
Cp dT ( kkal/kmol)
T T ref
Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Entalpi bahan :
0.00000251
4127.5000 2106.0000 510.2473 ∆H =
∫
n
T
Cp dT
T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
11.6295
kmol
x
4127.5000 kkal/kmol
∆H
Si(SO4)2
=
23.2590
kmol
x
2106.0000 kkal/kmol
∆H
H2O
=
20.8593
kmol
x
510.2473
2. Entalpi penguapan air pada suhu Massa H2O =
90 oC :
5394.6348 kg =
∫
Cp dT
H2O
=
n
∫
T
Cp
T ref
299.7019334 kmol
Data kapasitas panas bahan pada suhu : T
∆H =
kkal/kmol
90
oC =
A ( T- Tref)
+
T ref
=
8.22
-
(
363.15 K B ( T2 - Tref2) 2
363.15 -
0.00000134
[
298.15
1 363.15
-
λ
=
534.3000
+
=
537.524
kkal
H2O
=
9785.14 kkal/kmol
∆ H H2O
=
(
=
3093723.167 kkal :
-
(Smith, Tabel F-1)
299.7019334 x
Total entalpi keluar
3.224
537.524
)
Entalpi bahan ke kristaliser =
107627.727 +
=
3201350.89 kkal
+
(
299.7019334
+
Entalpi penguapan air
3093723.17
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk + 256536.737 +
Q supply
=
∆ H bahan keluar +
Q supply
=
3201350.89 +
Q supply
=
3099804.38 kkal
Q loss
=
154990.2188 kkal
Q loss
5 % Q supply
Kebutuhan steam : Dipakai steam pada suhu tekanan steam 4,5 atm dan suhu λ
steam
=
Q
steam
=
M
steam
M
steam
=
Q λ
steam steam
=
653.1
3099804.38 653.1
kkal/kg x
148 oC (Ulrich ;426 )
(Smith, Tabel F - 1)
λ
steam
=
4746.293638 kg
Neraca Energi : Komponen Masuk(kkal/j) Entalpi bahan dari thickener Al2(SO4)3 47262.3453 Si(SO4)2 48229.9208 H2O 161044.4708 256536.7369
Q supply Total
3099804.3753 3356341.1121
Komponen Keluar(kkal/j) Menuju Kristaliser Al2(SO4)3 48000.8194 Si(SO4)2 48983.5133 H2O 10643.3941 107627.7269 Penguapan H2O H2O 3093723.1665 Q loss
154990.2188 3356341.1121
7. KRISTALISER Brine 5 oC
Feed 82oC
S C
KRISTALISER
(mother liquor) (kristal Al2(SO4)3) 20oC
Brine 20 oC
Larutan Aluminium sulfat didinginkan sampai suhu 20oC selama pendinginan 0% total H2O menguap Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Evaporator pada suhu 90oC
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
:∆ H =
n
Entalpi keluar dari Evaporator 107627.727 kkal
Entalpi keluar : 1. Entalpi bahan berupa mother liquor
∫
T T ref
Cp
Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O Total
Berat (kg/jam) 89.7367 5116.9862 375.4672 5582.1900
BM 342 220 18
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
Cp dT
T
Al2(SO4)3
=
20
293.15 K
T ref
63.5
=
Cp dT
T
Si(SO4)2
=
(
-317.5
293.15 -
298.15
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
32.4
=
∫
oC =
A ( T- Tref)
=
∫
kmol 0.2624 23.2590 20.8593
Cp dT
T
H2O
=
(
-162
293.15 kkal
A ( T- Tref)
+
T ref
=
7.70
-
Komponen Al2(SO4)3 Si(SO4)2 H2O
∫
T
(
=
-38.5050
+
=
-39.171
kkal
T ref
-317.5000 -162.0000 -39.1710
B ( T2 - Tref2) 2
293.15 -
0.00000251
Cp dT ( kkal/kmol)
298.15
[
298.15
1 293.15
-0.666
-
-
Entalpi bahan :
∆H =
∫
n
T
Cp dT
T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
0.2624
kmol
x
-317.5000
kkal/kmol
∆H
Si(SO4)2
=
23.2590
kmol
x
-162.0000
kkal/kmol
∆H
H2O
=
20.8593
kmol
x
-39.1710
kkal/kmol
2. Entalpi bahan berupa kristal Komponen Al2(SO4)3 (s)
Berat (kg/jam) 3887.5572
BM 342
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT Al2(SO4)3 (s)
20 =
kmol 11.3671 oC =
293.15 K
A ( T- Tref)
T ref
Total entalpi keluar
:
=
18615.025 kkal
=
-4668.349
+
=
13946.68
kkal
= =
Neraca energi total :
63.5
(
Entalpi bahan mother liquor
Panas Pelarutan Kristal ∆H s = Q Kristalisasi
=
126
18615.03
kkal/gmol
11367.13
x
1432257.90 kkal
126
293.15 -
+
0.00
Entalpi kristal
∆ H bahan masuk +
Q Kristalisasi =
107627.727 +
1432257.90 = Q terserap =
∆ H bahan keluar + 13946.676 +
Q terserap Q terserap
1525938.95 kkal
Kebutuhan Refrigerator : Air Refrigerator
=
5 oC
Air Refigerator
=
20 oC
Cp Refigerator
=
0.81
Massa Refigerator
=
=
Q Cp x ( T2 - T1)
(Perry 6ed ; fig 3-11) = 0.81
1525938.95 x ( 20
125591.6834 kg
Komponen Masuk(kkal/j) Entalpi bahan dari Evaporator Al2(SO4)3 48000.8194 Si(SO4)2 48983.5133 H2O 10643.3941 107627.7269
Q Kristalisas Total
kkal/kgoC
1432257.9031 1539885.6300
Komponen Keluar(kkal/j) Mother Liquor Al2(SO4)3 -83.3082 Si(SO4)2 -3767.9626 H2O -817.0781 -4668.3488 Kristal aluminium sulfat Al2(SO4)3 (s) 18615.0250 Q terserap
1525938.9538 1539885.6300
( Sherwood, Appendix A) kkal/kamol.Kelvin Konstanta spesific heat
D
-4.03E-09
-8.59E-10
udara panas (1200oC)
oF ( dry bulb) dengan kelembaban rata - rata = 70 % punyai humidity sebesar :
+ C
[
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
0.004763 2 1 298.15
1 T
]
54.9211
+ C
[
0.018820 2 1 298.15
]
54.1854
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
+ C
[
0.007540 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
]
2.3179
+ C
[
0.004840 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
]
5.9745
+ C
[
0.001197 2 1 298.15
]
11.5452
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
0.005360 2
+ C
( 303,152 - 298,15,152)
[
0.002740 2 1 298.15
]
10.8149
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
kkal/kmol
=
2168.017898 kkal
kkal/kmol
=
7.408332581 kkal
kkal/kmol
=
2.490785392 kkal
kkal/kmol
=
24.13650512 kkal
kkal/kmol
=
13.85829999 kkal
kkal/kmol
=
3.676074062 kkal
kkal/kmol
=
2.931075628 kkal
kkal/kmol
= =
521.7505652 kkal + 2744.269536 kkal
∫
T T ref
Cp dT
+ C
[
0.008971 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
]
1371.961626
+ C
[
0.008712 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
]
633.3342471
+ C
[
0.018820 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
]
2571.9357
+ C
[
1
-
1
]
[
Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
0.007540 2 1 298.15
T
]
110.0195
+ C
[
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
0.004840 2 1 298.15
1 T
]
283.5825
+ C
[
0.001197 2 1 298.15
]
547.9969
1 T
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
0.005360 2
( 1373,152 - 298,15,152)
kkal/kmol
=
421870.2672 kkal
kkal/kmol
=
523560.4805 kkal
kkal/kmol
=
2409.685868 kkal
kkal/kmol
=
707.7055129 kkal
kkal/kmol
=
6962.951013 kkal
kkal/kmol
=
3791.493465 kkal
kkal/kmol
=
789.5655674 kkal
kkal/kmol
= =
902.1939898 kkal + 960994.3431 kkal
T
Cp dT
T ref
+ C
[
0.008971 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 1386,552 - 298,15,152)
]
1375.638998
+ C
0.008712
[
1 T
-
1 Tref
]
( 1386,552 - 298,15,152)
2 1 298.15
]
635.0318206
+ C
[
0.018820 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 1386,552 - 298,15,152)
]
2578.82947
+ C
[
0.007540 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 1386,552 - 298,15,152)
]
110.3144
+ C
0.004840 2
[
1 T
-
1 Tref
]
( 1386,552 - 298,15,152)
1 298.15
]
284.3426
+ C
[
0.001197 2 1 298.15
1 T
-
1 Tref
]
( 1386,552 - 298,15,152)
]
549.4658
0.005360 2
+ C
( 1386,552 - 298,15,152)
[
1 T
-
1 Tref
]
0.002740 2 1 298.15
( 1386,552 - 298,15,152)
]
514.7128
kkal/kmol
=
428.6508899 kkal
kkal/kmol
=
532.5530755 kkal
kkal/kmol
=
2.448850917 kkal
kkal/kmol
=
0.719295823 kkal
kkal/kmol
=
7.074712931 kkal
kkal/kmol
=
3.846980341 kkal
kkal/kmol
=
0.800207802 kkal
kkal/kmol
=
0.917814725 kkal
kkal/kmol
= =
Entalpi menuju cyclone
reaktan]
2 SiO3(s)
1172.004717 kkal + 2149.016545 kkal
27.7615
x
-202.46
Ulrich, hal 432] +
Q loss
+
5% Q supply
3117.394909 kg/jam
(ρ H2O = 1 gr/cc)
Btu/lb
)]
kkal/kg
=
211.0387
lb/jam
udara bebas
(30oC)
( 30oC)
y bulb) dengan kelembaban rata -rata = 70 % punyai humidity sebesar :
dT
Cp dT
kkal/kmol
=
407.2183
kkal
kkal/kmol
=
505.9254
kkal
kkal/kmol
=
2.3264
kkal
kkal/kmol
=
0.6833
kkal
kkal/kmol
=
6.7210
kkal
kkal/kmol
=
3.6546
kkal
kkal/kmol
=
0.7602
kkal
kkal/kmol
= =
0.8719 928.1612
kkal + kkal
+ C
[
-
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
0.008971 2 1 298.15
1 T
]
56.8708
+ C
[
0.008712 2 1 298.15
]
26.25308337
1 T
-
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
+ C
[
-
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
0.018820 2 1 298.15
1 T
]
106.6123348
+ C
[
-
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
0.007540 2 1 298.15
1 T
]
4.5605
+ C
[
-
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
0.004840 2 1 298.15
1 T
]
11.7551
+ C
[
1
-
1
]
[ 0.001197 2 1 298.15
T
Tref
]
(308,152 - 298,15,152)
]
22.7157
0.005360 2
( 308,152 - 298,15,152)
kkal/kmol
=
2650.1692 kkal
kkal/kmol
=
3018.8693 kkal
kkal/kmol
=
14.8928
kkal
kkal/kmol
=
4.9860
kkal
kkal/kmol
=
48.3703
kkal
kkal/kmol
=
27.8132
kkal
kkal/kmol
=
7.3444
kkal
kkal/kmol
= =
+ C
5.8678 kkal + 5778.3131 kkal
[
1 T
-
1 Tref
]
0.008971 2 1 298.15
( 538,112 - 298,15,152)
]
781.4745
+ C
[
-
1 Tref
]
(538,112 - 298,15,152)
0.008712 2 1 298.15
1 T
]
360.749571
+ C
[
-
1 Tref
]
(538,112 - 298,15,152)
0.018820 2 1 298.15
1 T
]
1464.984265
+ C
0.007540
[
1 T
-
1 Tref
]
( 538,112 - 298,15,152)
2 1 298.15
]
62.6675
+ C
[
-
1 Tref
]
( 538,112 - 298,15,152)
0.004840 2 1 298.15
1 T
]
161.5297
+ C
[
0.001197 2 1 298.15
]
312.1411
1 T
-
1 Tref
]
(538,112 - 298,15,152)
0.005360 2
( 538,112 - 298,15,152)
kkal/kmol
=
75.1858
kkal
kkal/kmol
=
86.6576
kkal
kkal/kmol
=
0.4241
kkal
kkal/kmol
=
1.1618
kkal
kkal/kmol
=
0.6051
kkal
kkal/kmol
=
0.7508
kkal
kkal/kmol
=
0.1764
kkal
kkal/kmol
= =
0.1540 165.1156
kkal + kkal
bentuk aluminium sulfat
pendingin 30oC ( Ulrich :427)
Aluminium sulfat
∫
T
Cp dT
T ref
kkal/kmol
=
2652.6894 kkal
kkal/kmol
=
3021.7401 kkal
kkal/kmol
=
14.9069
kkal
kkal/kmol
=
4.9907
kkal
kkal/kmol
=
48.4163
kkal
kkal/kmol
=
27.8397
kkal
kkal/kmol
=
7.3514
kkal
kkal/kmol
= =
n
5.8734 kkal + 5783.8080 kkal
∫
T
Cp dT
T ref
+ C
[
0.000451 2 1 298.15
]
1 T
-
1 Tref
]
(303,152 - 298,15,152)
0.0000
kkal/kmol
=
29762.6036 kkal
kkal/kmol
=
9382.9344 kkal + 39145.5381 kkal
Entalpi dari Tangki H2SO4
Cp dT
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.008971 2
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
]
388.7779
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.008712 2
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
]
179.4703
+ C
[
1
-
1
]
[ )
+
1 298.15
T
Tref
0.018820 2
]
(383,152 - 298,152)
]
728.8191
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.007540 2
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
]
31.1766
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.004840 2
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
]
80.3598
+ C
[
1 T
-
1 Tref
]
)
+
1 298.15
0.001197 2
(383,152 - 298,152)
]
155.2879
)
+ C
)
+
[
1 T
-
0.005360 2
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
)
+ C
)
+
1
[
1 T
-
0.000000 2
]
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
298.15
]
0.0000
)
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.000000 2
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
]
0.0000
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.021970 2
]
116.6706
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
)
)
)
+ C
)
+
1 298.15 0.0000
)
[
1 T
-
0.000451 2
]
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
kkal/kmol
=
485.1612
kkal
kkal/kmol
=
553.3633
kkal
kkal/kmol
=
2.7296
kkal
kkal/kmol
=
0.8716
kkal
kkal/kmol
=
8.5600
kkal
kkal/kmol
=
4.9916
kkal
kkal/kmol
=
1.2497
kkal
kkal/kmol
=
1.0287
kkal
kkal/kmol
=
73415.5583 kkal
kkal/kmol
=
kkal/kmol
=
226.9939
kkal
kkal/kmol
=
108.8108
kkal
kkal/kmol
=
965.2477
kkal
kkal/kmol
=
691.7256
kkal
kkal/kmol
=
407.8378
kkal
kkal/kmol
=
241.8673
kkal
kkal/kmol
=
224237.928 kkal
kkal/kmol
= =
30699.124 kkal + 406971.603 kkal
reaktan]
74918.5539 kkal
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
-
-
-
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
-
-
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
x
-68.32
)]
x
-193.69
)]
-
-
-
6832540.09 30 )
dT
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.008971 2
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
]
348.4698
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.008712 2
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
]
160.8630
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.018820 2
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
]
653.2559
+ C
[
1
-
1
]
[ )
+
1 298.15
T
Tref
0.007540 2
]
(372,152 - 298,152)
]
27.9443
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.004840 2
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
]
72.0282
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.001197 2
]
139.1879
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
)
+ C
)
+
[
1 T
-
0.005360 2
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
)
+ C
)
[
1 T
2
0.0000
)
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
+
1 298.15
-
]
+ C
)
[
1 T
-
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
+ 2 1 298.15
]
0.0000
+ C
)
[
+
1 298.15
)
-
0.021970 2
]
104.5743
)
1 T
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
)
+ C
)
+
1 298.15 0.0000
)
[
1 T
-
0.000451 2
]
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
kkal/kmol
=
485.1612
kkal
kkal/kmol
=
477.2191
kkal
kkal/kmol
=
2.3546
kkal
kkal/kmol
=
0.7559
kkal
kkal/kmol
=
7.4142
kkal
kkal/kmol
=
4.3177
kkal
kkal/kmol
=
1.0880
kkal
kkal/kmol
=
0.8917
kkal
kkal/kmol
=
3195.7361 kkal
kkal/kmol
=
3261.1606 kkal
kkal/kmol
=
9.8809
kkal
kkal/kmol
=
4.7365
kkal
kkal/kmol
=
711.0198
kkal
kkal/kmol
=
30.1104
kkal
kkal/kmol
=
17.7529
kkal
kkal/kmol
=
10.5283
kkal
kkal/kmol
=
9757.8659 kkal
kkal/kmol
= =
1336.315 kkal + 19314.309 kkal
kkal/kmol
=
60718.9852 kkal
kkal/kmol
=
kkal/kmol
=
187.7373
kkal
kkal/kmol
=
89.9929
kkal
kkal/kmol
=
123.8069
kkal
kkal/kmol
=
572.0978
kkal
kkal/kmol
=
337.3058
kkal
kkal/kmol
=
200.0385
kkal
kkal/kmol
=
185399.453 kkal
kkal/kmol
= =
25389.982 kkal + 334981.450 kkal
Entalpi berupa filtrat
61962.0511 kkal
(Ulrich :432)
dT
dT
)
)
kkal/kmol
=
22.8789
kkal
kkal/kmol
= =
0.0225 22.9014
kkal + kkal
dT
+ C
[
1 T
-
1 Tref
]
)
+
1 298.15
0.024830 2
(303,152 - 298,152)
]
0.0000
)
+
+ C
)
+
1 298.15 0.0000
0.004200 2
[
1 T
-
0.000451 2
]
(303,152 - 298,152)
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
kkal/kmol
=
1.3796
kkal
kkal/kmol
=
0.0182
kkal
kkal/kmol
= =
0.3463 1.7441
kkal + kkal
Entalpi dari Tangki BaS
)
)
+
Entalpi dari Tangki Glue
+ C
)
+
1 298.15
[
1 T
-
0.000451 2
1 Tref
]
(362,152 - 298,152)
]
0.0000
kkal/kmol
=
47262.3453 kkal
kkal/kmol
=
48229.9208 kkal
kkal/kmol
= =
161044.471 kkal + 256536.737 kkal
+ C
)
+
1 298.15
[
1 T
-
0.024830 2
1 Tref
]
(362,152 - 298,152)
]
0.0000
)
+
0.013360 2
(303,152 - 298,152)
)
+
0.014100 2
(303,152 - 298,152)
kkal/kmol
=
18.6527
kkal
kkal/kmol
=
68.8294
kkal
kkal/kmol
= =
191.347 278.829
kkal + kkal
)
)
)
+ C
)
[
+
1 298.15
1 T
-
0.021970 2
1 Tref
]
(362,152 - 298,152)
]
92.9400
)
)
)
)
+
0.004200 2
(362,152 - 298,152)
+ C
)
+
1 298.15
[
1 T
-
0.000451 2
1 Tref
]
(362,152 - 298,152)
]
0.0000
)
kkal/kmol
=
5251.3717 kkal
kkal/kmol
=
5358.8801 kkal
kkal/kmol
=
7.7832
kkal
kkal/kmol
=
10.6425
kkal
kkal/kmol
=
49.4787
kkal
kkal/kmol
=
29.1724
kkal
kkal/kmol
=
17.3294
kkal
kkal/kmol
=
0.0235
kkal
kkal/kmol
=
16030.391 kkal
kkal/kmol
= =
2195.890 kkal + 28950.963 kkal
Entalpi bahan limbah padat
reaktan]
+
Entalpi bahan underflow
0.1150
x
-340.2
)]
0.1150
x
-111.2
)]
dT
dT
)
)
+ C
)
+
[
1 T
-
0.000451
1 Tref
]
(355,152 - 298,152)
2 1 298.15
]
0.0000
kkal/kmol
=
48000.8194 kkal
kkal/kmol
=
48983.5133 kkal
kkal/kmol
= =
10643.394 kkal + 107627.727 kkal
dT
+
+ C
)
+
1 298.15
n
[
λ
1 T
-
0.000150 2
]
1 Tref
]
(355,152 - 298,152)
0.0000
299.7019334 x
Entalpi penguapan air
(Ulrich ;426 )
9785.142857 )
(mother liquor) 20oC (kristal Al2(SO4)3) 20oC
dT
)
)
+ C
)
+
1 298.15 0.0000
[
1 T
-
0.000451 2
]
1 Tref
]
(293,152 - 298,152)
kkal/kmol
=
kkal/kmol
=
-3767.9626 kkal
kkal/kmol
= =
-817.078 -4668.349
0.00
Entalpi kristal
)
-83.3082
kkal
kkal + kkal
1525938.95 -
5)
APPENDIX C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT
1. KAOLIN STOCK PILE Fungsi
: Menampung kaolin dari supplier
Dasar Pemilihan : Sesuai untuk bahan solid Bahan masuk : Total bahan baku masuk Komponen
: 3659.334553 kg/jam
Berat (kg) Fraksi Berat ρ bahan (gr/cc)
Al2O3.2SiO2
3081.525627
0.8421
2.9000
Fe2O3
6.586802195
0.0018
5.1200
TiO2
2.927467642
0.0008
4.2600
CaO
26.34720878
0.0072
3.3200
MgO
12.44173748
0.0034
3.6500
K2O
13.9054713
0.0038
2.3200
Na2O
5.489001829
0.0015
2.2700
CO2
510.1112366
0.1394
1.1010
3659.334553
1
ρ campuran
=
1
Σ
x
62.43
=
……
fraksi berat ρ komponen
( 1gr/cc = 62,43lb/cuft) ρ campuran 1 0.8421
+
0.0018
+
0.0008
+
0.0072
+
0.0034
+
0.0038
2.9000
=
+
5.1200
+
4.2600
+
3.3200
+
3.6500
+
2.3200
203.3034128 lb/cuft
Rate massa =
3659.334553 kg/jam
=
8067.368955 lb/cuft
( 1 kg = 2,2046 lb) Rate volumentrik =
8067.368955 lb/jam
=
39.6814 cuft/jam
203.3034128 lb/cuft Ditentukan : Waktu tinggal = Tinggi
10 hari
= x
Panajang = lebar= 2x
meter meter
Volume bahan = 39.6814 cuft/jam x 10 hari x 24 jam/hari = Volume Gudang (direncanakan 70 % terisi bahan baku) =
9523.54 =
13605 cuft =
385.25 m3
70% Volume penampung =
4 x3
=
sehingga
=
4.6
m
Panjang = lebar =
9.2
m
x
385.252 m3
Spesifikasi : Fungsi
: Menampung Kaloin dari Supplier
9523.54
Kapasitas
: 385.252 m3
Bentuk
: Empat Persegi panjang
Ukuran
: Panjang
:
9.2
m
Lebar
:
9.2
m
4.6
m
Tinggi
:
Accecories : Crane Conveyor (pemindah solid) Jumlah
: 1 buah
2. BELT CONVEYOR Fungsi
: Memindahkan barang dari akolin stock pile menuju hammer crusher
Type
: Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length
Dasar Pemilihan : dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan Perhitungan : Rate massa : 3659.334553 kg/jam dengan kapasitas
3.7
=
3.7
ton/jam. Dari tabel Perry 6ed, tabel 7-7 dan fid 7-3
dipilih belt dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas maksimum :
32 ton/jam
hp tiap 10 ft (linier)
0.34
:
ton/jam
asumsi : Jarak belt conveyor :
50 ft
Tinggi belt conveyor :
10 ft
slope : α tg
α
10 =
=
maka sudut α
0.2
=
11,31o
50 Panjang belt =
(50.50) +
=
51 ft
Perhitungan power
:
hp/10 ft, lift =
0.34
hp
=
(10.10)
51 x
hp/ft
0,34 hp/ft =
1.734 ≈
2 hp
10 Penambahan power untuk tripper Power total
= =
2 hp 4 hp
Spesifikasi : Fungsi
: Memindahkan barang dari kaolin stock pile menuju hammer crusher
Type
: Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length
Kapasitas maksimum : 32 ton/jam Belt
: Widht
:
14 in
Trough widht
:
9 in
Skirt seal
:
2 in
Belt speed : (3,7/32) x 100 ft/mnt
=
11 ft/mnt
Panjang : 51 ft Sudut elevasi
:
Power :
4 hp
Jumlah :
1 buah
11.31
3. HAMMER CRUSHER Fungsi :Menghancurkan bahan dari 2 in menjadi 1/8 in Type : Reversible Hammer Crusher Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan sesuai dengan ukuran bahan Perhitungan : Rate massa : 3851.931108 kg/jam
=
3.9
ton/jam
dengan kapasitas 3,7 ton/jam, Dari Perry 6ed, tabel 8-13 dipilih spesifikasi sebagai berikut : Spesifikasi : Fungsi
: Menghancurkan bahan dari 2 in menjadi 1/8 in
Type
: Reversible Hammer Crusher
Kapasitas Maksimum
: 40 ton/jam
Model
:
Ukuran Rotor
:
505 30 x
Maksimum ukuran feed
: 2,5 in
Maksimum speed
: 1200 rpm
Power
: 100 hp
Jumlah
: 1 buah
30 (in)
4. SCREEN Fungsi
: Menyaring bahan dari Hammer Crusher
Type
: Vibrated Screen
Dasar Pemilihan
: Sesuai dengan bahan dan kapasitas
Perhitungan : Rate massa : 3851.931108 kg/jam
=
3.9
ton/jam
Ukuran yang tersaring diharapkan emmpunyai ukuran 1/8 in = 3,175 mm ( 7 mesh) Produk oversize 5 % feed
Produk Undersize 95 % feed Prosuk undersize dalam oversize 5 % oversize Perhitungan effisiensi screen :
E
=
100 x
100 (e - v) e (100 - v)
dimana : E
=
effisiensi
e
=
persentase jumlah undersize dalam feed
v
=
persentase undersize di dalam screen oversize
sehingga : E
=
100 x
100 (95 - 5) 95(100 - 5)
=
99.73%
Dari Perry 6ed halaman 21-15 untuk type Screen Vibrated didapatkan spesifikasi : Spesifikasi : Fungsi
: Menyaring bahan dari Hammer Crusher
Type
: Vibrated Screen
Kapasitas
:
Speed
: 50 vibration/dy ; P = 3 Hp ( Peter's 4ed;p.567)
Tyler equivalent design Sieve No
3.9 ton/jam
: 7 mesh :
7
Sieve design
: 2,83 mm
Sieve Opening
: 2,83 mm
Ukuran akwat
: 1,1 mm
Effisiensi
: 99,73 %
Jumlah
: 1 buah
5. SCREW CONVEYOR Fungsi
: Memindahkan bahan dari screen ke Rotary Kiln
Type
:
Dasar Pemilihan
Plain spout or chutes : Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup
Perhitungan : Rate massa : 3851.931108 kg/jam ρ campuran
=
203.3034
Volumentrik bahan
:
=
lb/cuft
8492.1
= 41.7703 cuft/jam =
203.3034128 Untuk bulk density dengan F =
=
8492.1 lb/jam
203.3034
lb/cuft
3 (Badger, Tabel 16-6)
0.7 cuft/mnt
; bahan termasuk kelas D
Power motor
:
C.L.W.F
( Badger, pers 16-5)
33000 Dimana
: C
=
kapasitas
; cuft/mnt
L
=
panjang
; ft
W =
densitas bahan
; lb/cuft
F
faktor bahan
=
Asumsi panjang scew; L = Power motor
20 ft
: 0.69617 x
20
x
203.303 x
3
33000 =
0.25733 hp
Untuk power < 2 hp, maka dikalikan 2 maka power pompa = Effisiensi motor = Power motor
=
2x
80 %
(Badger : 713) 0.25733 =
0.51467 hp
maka :
0.51467 / 0,8
=
0.64334
≈
0.7 hp
Dari badger, fig 16-20 untuk kapasitas = 41.7703 cuft/jam digunakan ukuran : Diameter
=
9 in
Kecepatan putaran
=
10 rpm
Fungsi
: Memindahkan bahan dari screen ke Rotary Kiln
Type
: Plain spout or chutes
Kapasitas
:
41.7703 cuft/jam
Panjang
: 20 ft
Diameter
:
9 in
Kecepatan putaran
:
10 rpm
Power
:
0.7 hp
Jumlah
: 1 buah
6. ROTARY KILN Fungsi
: Kalsinasi kaolin menjadi Alumina
udara panas ( 1113,4oC) udara panas (1200oC) Feed
ROTARY KILN
(30oC)
produk (1100oC)
Perhitungan : Dari neraca massa dan neraca panas : Feed masuk
:
3659.3346 kg/jam
=
8067.451736 lb/jam
Kebutuhan udara panas
: 3117.394909 kg/jam
=
6872.679338 lb/jam
Suhu bahan masuk
:
30 oC =
oF
Suhu bahan keluar
:
1100
oC =
86
2012
oF
Suhu udara masuk
:
Suhu udara keluar
:
1200
oC =
1113.4 oC =
2192
oF
2036.12 oF
Diameter Rotary Kiln Range kecepatan massa superficial udara : G
=
200 - 1000 lb/jam.ft2
ditetapkan D
=
[
=
=
lb/jam.ft2
Mc π 4
[
=
450
(Perry 3ed hal 832)
.
0.5 G
]
6872.6793384461 0.785
4.41085
≈
x
450
0.5
4.5 ft
Panjang shell : Nt =
10
x
L
/ Cp x
Gg
Nt =
1,5 - 2
Nt =
Ditetapkan 2, maka L/D = 10 - 40
0.8 x
D
(Perry 3ed hal 832)
(Ulrich hal 132)
Check : 2= L
=
L/D =
10 x L 45.71537386
/
0.3 x ≈
450
46 ft
10.22222222 (memenuhi range)
Maka L dan D memenuhi untuk Nt = 2
0.8 x
4.5
Penentuan kecepatan Rotary Kiln : ND =
25 - 35
(Perry 3ed hal 832)
Diambil harga ND = N
= =
25
25 /
4.5
5.55556 rpm ≈
6 rpm
Check terhadap kecepatan Pherispheral dari putaran Rotary Kiln Harga kecepatn Pherical berkisar : V
=
50 - 150 ft/menit
N
=
V
V
=
N
=
6
=
/
(Perry 3ed hal 832)
3.14
x
D
x
3.14
x
4.5
x
3.14
x
4.5
84.78
ft/menit
(memenuhi range)
Penentuan waktu tinggal : Waktu tinggal (θ) =
Hold up rate feed
Hold up Rc berkisar : 3 - 12 % Ditetapkan Rc beroperasi pada hold up V shell =
0.785
x D2
V shell =
0.785
x
= V hold up
x 4.5
3% L 2
x
46
731.228 cuft =
0.03
=
731.228
21.94 cuft
Density campuran Rate feed
x
=
203.3034
lb/cuft
= 8067.451736
=
39.6818
203.3034 θ
=
V hold up / rate feed
=
21.94 /
39.6818
=
0.553 jam =
33.17 menit
cuft/jam
Penentuan Kemiringan : B
=
θ
=
5 (Dp)-0,5
(Perry 6ed, 20-33)
0,23 L
±
SN 0,9 D
BLG
0.6
(Perry 6ed, 20-33)
F
Dimana : θ
=
time of passes
; jam
L
=
panjang drum
; ft
S
=
slope drum
; cm/m
N
=
speed
; rpm
D
=
diameter drum
; ft
B
=
konstanta material
G
=
rate massa udara
; lb/ft2.j
F
=
rate solid
; lb/ft2.jam
Dp =
berat partikel
; μm
7 mesh
=
Dp = B
=
F
=
5(
2830
0.23 S
=
x
μm
-0.5 )
8067.4517 lb/jam
33.17 =
S
2830
x
/
=
15.8963 ft2
46 6
0.9 x
0.09399
4.5
+
0.6
=
507.507 ; lb/ft2.jam
0.09399 x
46
507.5065965682
0.01519 ( memenuhi)
Perry ed 3 hal 832, S sekitar 0 - 0,08
(memenuhi)
Perhitungan Tebal Shell Drum Rotary Kiln memakai shell dari carbon steel SA 515 grade 55 dengan stress allowable =
13700 psi (Perry 5ed, tabel 6-57, halaman 6-691). Untuk las
dipakai double welded butt join dengan effisiensi 80%. Faktor korosi : C
=
1/8
ρ
H
/
D
H
=
D
H
=
=
=
1
(Perry edisi 5 T 6-52, hal 6-87)
4.5 ft 203.3034
lb/cuft
Tekanan vertikal pada tangki : PB =
r ρb (g/gc)
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-24)
( 1 - e-2μ' k'ZT/r)
2 μ' k' Keterangan : Pb =
tekanan vertikal pada dasar
ρb =
bulk density bahan
μ'
Koefisien gesek
=
diambil = k'
=
k'
=
=
0,35 - 0,55
(Mc Cabe hal 299)
0.45
ratio tekanan normal = 0,35 - 0,6 1-
sin α
1+
sin α
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-17)
diambil nilai k ' = 0,4 0.4 = α
=
ZT =
1-
sin α
1+
sin α
25
o
Tinggi total material dalam tangki , ft asumsi tinggi bahan = 15 % dari tinggi drum (Ulrich T.4-10)
= r
=
15%
4.5 =
0.675
ft
jari -jari tangki, ft
= maka :
x
D / 2 PB =
=
2.25
ft
(2,25) . ( 203.3034).(32/32.174) 2. (0,45) . ( 0,4)
PB = =
129.3756
lb/ft2
0.898441667 psi
[ 1-e
-2(0,45)(0,4)(0,675)/2,25
]
Tekanan lateral :
P design :
PL =
PB +
k' . PB
=
0.4 x
0.89844
=
0.35938 psi
PL
=
0.89844 +
0.35938
=
1.25782 psi
Untuk faktor keamanan 10% digunakan tekanan 110% x = ts
=
P.D 2. f. e - P
+
80%
ts
12
1.3836 x
4.5 x
2 13,700 x =
0.1284
1.3836 psi
C
Dipakai double welded butt join, e = =
1.25782
0.80 -
1.3836
+
1/8
in
Dipakai tebal shell 3/16 in Isolasi : Batu isolasi dipakai setebal 4 in (Perry ed 7 ; 12-42) Diameter dalam rotary
4.5
Diameter luar rotary :
4.5 +
ft 2 ((3/16/12))
maka diameter rotary terisolasi : 4.53125 +
=
4.53125
2( 4/12) =
ft
5.19792 ft
Perhitungan Power Rotary : Hp =
N.(4,75dw + 0,1925 DW + 0,33W) 100000
Dimana :
(Perry ed 6,persamaan 20-44)
N
=
putaran rotary kiln =
d
=
diameter shell
=
4.5 ft
D
=
d+2
=
6.5 ft
w
=
berat bahan
W =
6 rpm
berat total
Perhitungan berat total : Berat shell : We =
π 4
( Do2 - Di2) . L . Ρ
Dimana : Do =
Diameter luar shell
=
Di =
Diameter dalam shell
=
4.5
ft
L
=
Panjang drum
=
46
ft
ρ
=
Density shell
=
489
lb/cuft
We = =
0.78571 x
4.53125 2
4.53125 ft
-
4.5 2
x
(perry ed 6 hal3-95) 46 x
489
4988.031948 lb
Berat isolasi : We =
π 4
( Do2 - Di2) . L . Ρ
Dimana : Do =
Diameter luar isolasi
=
5.19792 ft
Di =
Diameter dalam isolasi =
4.53125 ft
L
=
Panjang drum
=
46
ft
ρ
=
Density shell
=
129
lb/cuft
We = =
0.78571 x
5.19792 2
30241.02976 lb
Berat bahan dalam drum :
-
4.5 2
x
(perry ed 6 hal3-260) 46 x
129
Untuk solid hold up =
12%
(ulrich T 4-10)
Rate massa : 8067.451736
x
112%
Berat bahan : 9035.545944 lb Berat total : =
4988.031948 +
30241.02976 +
44264.60765 lb
Berat lainnya diasumsikan 10 % = = Hp =
9035.545944
110% x
44264.60765
48691.06842 lb
N.(4,75dw + 0,1925 DW + 0,33W)
(Perry ed 6,persamaan 20-44)
100000 =
6x((4,75x4,5x9035,545)+(0,1925x6,5x48691,0684)+(0,33x4891,068)) 100000
=
12.358 hp
dengan effisiensi motor p
=
75%
(Perry ed 6, p 20-37)
16.4774 hp
Spesifikasi : Fungsi
:
Kalsinasi kaolin menjadi alumina
Type
:
Rotary drum
Kapasitas
:
8067.451736 lb/jam
Isolasi
:
Batu isolasi
Tebal Isolasi :
4 in
Tebal Shell
:
3 / 16
Diameter
:
4.5 ft
Panjang
:
46 ft
Tinggi bahan : Sudut rotary : Time of passes: Power
:
Jumlah
:
7. CYCLONE
0.675 ft 0,87o 33.17 menit 16.4774 hp 1
buah
Fungsi
: untuk memisahkan padatan yang terikut udara
Type
: Van Tongeren Cyclone
Dasar pemilihan
efektif dan sesuai dengan jenis bahan
Asumsi time of passes = Rate udara
=
2 dt 3117.394909 kg/jam
=
6874.079183 lb/jam
lb/cuft
1
. 0.0038
+
0.0015
+
0.0015
62.43
2.3200
cuft
+
2.2700
+
0.1394
pile menuju hammer crusher
6ed, tabel 7-7 dan fid 7-3
pile menuju hammer crusher
n 1/8 in = 3,175 mm ( 7 mesh)
ted didapatkan spesifikasi :
padatan dengan sistem
cuft/mnt
cuft/jam digunakan ukuran :
udara panas (1200oC)
lb/jam lb/jam
(Perry 3ed hal 832)
(Perry 3ed hal 832)
; lb/ft2.jam x 507.5065965682
aman 6-691). Untuk las
450
ed 5 persamaan 26-24)
[ 1-e
-2(0,45)(0,4)(0,675)/2,25
]
y ed 6,persamaan 20-44)
(perry ed 6 hal3-95)
(perry ed 6 hal3-260)
y ed 6,persamaan 20-44)
APPENDIX A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi Waktu operasi Satuan massa
= = =
30,000 ton / tahun 24 jam / hari ; 300 hari/tahun kilogram
Komposisi bahan baku : Komposisi : (PT. Kendali Multiguna) Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
% Berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
1. HAMMER CRUSHER Fungsi : Menghancurkan kaolin dari ukuran 2 in menjadi 1/8 in Feed ( F) HAMMER CRUSHER Recycle ®
Kriteria desain : Ukuran feed : 2 in s/d 10 mesh (Perry 7ed : 20-28) Kapasitas : 40 s/d 60 ton/jam (Perry 7ed : 20-30) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (atmospheric pressure) Suhu operasi : 30 C Feed masuk :
1000
Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3
kg/ jam kaolin % berat Berat (kg/jam) 84.21 842.1 0.18 1.8
Produk Solid (F') Ukuran 1/8 in
TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
0.8 7.2 3.4 3.8 1.5 139.4 1000
Asumsi % oversize pada screen =
5 %
Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95 %
Neraca massa total : F
+
1000
R
=
R
=
0.05
F'
F
=
1000
kg
+
R
F'
0.05
F'
=
F'
=
=
0.05
F'
=
0.05
x
F' 1052.6316 kg
1052.6316 kg =
52.6316
kg
Komposisi produk keluar hammer crusher : Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
Feed (kg/jam) 842.1 1.8 0.8 7.2 3.4 3.8 1.5 139.4 1000
% berat Produk (kg/jam) 84.21 886.4211 0.18 1.8947 0.08 0.8421 0.72 7.5789 0.34 3.5789 0.38 4.0000 0.15 1.5789 13.94 146.7368 100 1052.6316
Komposisi recycle =
Produk -
Komponen Produk (kg/jam) Al2O3.2SiO2 886.4211 Fe2O3 1.8947 TiO2 0.8421 CaO 7.5789 MgO 3.5789 K2O 4.0000 Na2O 1.5789 CO2 146.7368 Total 1052.6316
Feed Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) 842.1 44.3211 1.8 0.0947 0.8 0.0421 7.2 0.3789 3.4 0.1789 3.8 0.2000 1.5 0.0789 139.4 7.3368 1000 52.6316
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin dari stock pile Kaolin menuju Screen Al2O3.2SiO2 842.1 Al2O3.2SiO2 886.4211 Fe2O3 1.8 Fe2O3 1.8947 TiO2 0.8 TiO2 0.8421 CaO 7.2 CaO 7.5789 MgO 3.4 MgO 3.5789 K2O 3.8 K2O 4.0000 Na2O 1.5 Na2O 1.5789 CO2 139.4 CO2 146.7368 1000 1052.6316 Kaolin dari recycle screen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
2. SCREEN
44.3211 0.0947 0.0421 0.3789 0.1789 0.2000 0.0789 7.3368 52.6316 1052.6316
1052.6316
Fungsi : Memisahkan ukuran 1/8 in Feed masuk (F')
Oversize ke Hammer crusher ®
SCREEN
Undersize (1/8 in) (P) menuju rotary kiln Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 886.4211 1.8947 0.8421 7.5789 3.5789 4.0000 1.5789 146.7368 1052.6316
% berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada hammer crusher : F' R
= =
1052.6316 kg 52.6316 kg
F'
=
1052.6316 = P
=
R
+
P
52.6316 1000
+
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P
-
R
Komponen Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) Al2O3.2SiO2 886.4211 44.3211 842.1000 Fe2O3 1.8947 0.0947 1.8000 TiO2 0.8421 0.0421 0.8000 CaO 7.5789 0.3789 7.2000 MgO 3.5789 0.1789 3.4000 K2O 4.0000 0.2000 3.8000 Na2O 1.5789 0.0789 1.5000 CO2 146.7368 7.3368 139.4000 Total 1052.6316 52.6316 1000.0000
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari hammer crusher Al2O3.2SiO2 886.4211 Fe2O3 1.8947 TiO2 0.8421 CaO 7.5789 MgO 3.5789 K2O 4.0000 Na2O 1.5789 CO2 146.7368 1052.6316
Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin menuju rotary kiln Al2O3.2SiO2 842.1000 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 CO2 139.4000 1000.0000 Kaolin menuju hammer crusher SiO2 44.3211 Fe2O3 0.0947 TiO2 0.0421 CaO 0.3789 MgO 0.1789 K2O 0.2000 Na2O 0.0789 CO2 7.3368
Total
52.6316 1052.6316
1052.6316
3. ROTARY KILN Fungsi : Kalsinasi kaolin menjadi alumina udara panas udara panas Feed
ROTARY KILN produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm (100 mesh) % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 1100oC
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) ( (Ulrich 141)
Feed masuk : Komponen Berat (kg/jam) Al2O3.2SiO2 842.1000 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 CO2 139.4000 Total 1000 Reaksi yang terjadi :
Al2O3.2SiO2(s)
Komponen Al2O3.2SiO2 Al2O3 SiO2 Tinjauan reaksi : Berat Al2O3.2SiO2
Al2O3 (s)
BM 222 102 60
=
842.1000
kg
+
2 SiO3(s)
mol Al2O3.2SiO2
Produk Al2O3
Produk SiO2
=
842.1000 222
=
=
(1:1) x 3.7932 =
=
3.7932 x
=
(2:1) x 3.7932 =
=
7.58649 x
102
60 =
3.7932
mol
3.7932 mol =
386.9108
kg
7.58649 mol 455.1892
kg
Produk reaksi bersifat solid Komponen Berat (kg/jam) Al2O3 386.9108 SiO2 455.1892 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 Total 860.6000 Produk reaksi bersifat gas Komponen Berat (kg/jam) CO2 ### Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
(Petrochemical Handbook : 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) padatan (kg/jam) 386.9108 0.3869 386.5239 455.1892 0.4552 454.7340 1.8000 0.0018 1.7982 0.8000 0.0008 0.7992 7.2000 0.0072 7.1928 3.4000 0.0034 3.3966 3.8000 0.0038 3.7962 1.5000 0.0015 1.4985 860.6000 0.8606 859.7394
Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari screen Al2O3.2SiO2 842.1000 Fe2O3 1.8000 TiO2 0.8000 CaO 7.2000 MgO 3.4000 K2O 3.8000 Na2O 1.5000 CO2 139.4000 ###
Total
1000.0000
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 386.5239 SiO2 454.7340 Fe2O3 1.7982 TiO2 0.7992 CaO 7.1928 MgO 3.3966 K2O 3.7962 Na2O 1.4985 859.7394 Campuran menuju cyclone Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018 TiO2 0.0008 CaO 0.0072 MgO 0.0034 K2O 0.0038 Na2O 0.0015 CO2 139.4000 140.2606 1000.0000
4. CYCLONE Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
CYCLONE
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Udara panas
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan kiln Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
Berat (kg/jam) 0.3869 0.4552 0.0018 0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 139.4000 140.2606
Effisiensi cyclone : 95% Maka kehilangan padatan = Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(Tekanan atmospheric)
( Ludwig : 165) 5%
Feed (kg/jam) 0.3869 0.4552 0.0018 0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 0.8606
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary kiln Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018 TiO2 0.0008 CaO 0.0072
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) 0.0193 ### 0.0228 ### 0.0001 ### 0.0000 ### 0.0004 ### 0.0002 ### 0.0002 ### 0.0001 ### 0.04303 ###
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 ### SiO2 ### Fe2O3 ### TiO2 ### CaO ###
MgO K2O Na2O CO2
0.0034 0.0038 0.0015 ### 140.2606
MgO K2O Na2O
### ### ### ###
Limbah gas Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
140.2606
0.0193 0.0228 0.0001 0.0000 0.0004 0.0002 0.0002 0.0001 ### 139.4430 140.2606
5. ROTARY COOLER udara panas udara bebas campuran padatan
ROTARY COOLER produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 40oC Total feed masuk = Komponen Al2O3 SiO2
(100 mesh)
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
feed dari kiln +
feed dari cyclone
Feed dari kiln Feed dari cyclone (kg/jam) (kg/jam) 386.5239 0.3676 454.7340 0.4324
Feed total (kg/jam) 386.8915 455.1664
Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
1.7982 0.7992 7.1928 3.3966 3.7962 1.4985 ###
Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
0.0017 0.0008 0.0068 0.0032 0.0036 0.0014 ###
1.7999 0.8000 7.1996 3.3998 3.7998 1.4999 860.5570
(Petrochemical Handbook : 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk padatan (kg/jam) Padatan (kg/jam) (kg/jam) 386.8915 0.3869 386.5046 455.1664 0.4552 454.7113 1.7999 0.0018 1.7981 0.8000 0.0008 0.7992 7.1996 0.0072 7.1924 3.3998 0.0034 3.3964 3.7998 0.0038 3.7960 1.4999 0.0015 1.4984 860.5570 0.8606 859.6964
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari rotary kiln Al2O3 386.5239 SiO2 454.7340 Fe2O3 1.7982 TiO2 0.7992 CaO 7.1928 MgO 3.3966 K2O 3.7962 Na2O 1.4985 859.7394 Alumina dari cyclone 1 Al2O3 0.3676 SiO2 0.4324 Fe2O3 0.0017
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke Ball mill Al2O3 386.5046 SiO2 454.7113 Fe2O3 1.7981 TiO2 0.7992 CaO 7.1924 MgO 3.3964 K2O 3.7960 Na2O 1.4984 859.6964 Alumina menuju cyclone 2 Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018
TiO2 CaO MgO K2O Na2O
0.0008 0.0068 0.0032 0.0036 0.0014 0.8176 860.5570
Total
TiO2 CaO MgO K2O Na2O
0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 0.8606 860.5570
6. CYCLONE-2 Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
CYCLONE
Udara panas
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (Tekanan atmospheric) Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan cooler Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 0.3869 0.4552 0.0018 0.0008 0.0072 0.0034 0.0038 0.0015 0.8606
Effisiensi cyclone : 95% Maka kehilangan padatan =
( Ludwig : 165) 5%
Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Feed (kg/jam)
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) 0.3869 0.0193 0.3675 0.4552 0.0228 0.4324 0.0018 0.0001 0.0017 0.0008 0.0000 0.0008 0.0072 0.0004 0.0068 0.0034 0.0002 0.0032 0.0038 0.0002 0.0036 0.0015 0.0001 0.0014 0.8606 0.04303 0.8175
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary cooler Al2O3 0.3869 SiO2 0.4552 Fe2O3 0.0018 TiO2 0.0008 CaO 0.0072 MgO 0.0034 K2O 0.0038 Na2O 0.0015 0.8606
Total
0.8606
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke ball mill Al2O3 0.3675 SiO2 0.4324 Fe2O3 0.0017 TiO2 0.0008 CaO 0.0068 MgO 0.0032 K2O 0.0036 Na2O 0.0014 0.8175 Limbah gas Al2O3 0.0193 SiO2 0.0228 Fe2O3 0.0001 TiO2 0.0000 CaO 0.0004 MgO 0.0002 K2O 0.0002 Na2O 0.0001 0.0430 0.8606
7. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh
Feed (F) BALL MILL
Recycle ®
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 32oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Feed dari rotary Feed dari cooler (kg/jam) cyclone (kg/jam) 386.5046 0.3675 454.7113 0.4324 1.7981 0.0017 0.7992 0.0008 7.1924 0.0068 3.3964 0.0032 3.7960 0.0036 1.4984 0.0014 859.6964 0.8175
95%
Neraca massa total :
F
+
R
=
R
=
+
860.5139
0.05 +
F' 0.05 F' 0.05
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai =
F
Produk solid (F')
F' =
F'
F'
=
F'
F'
=
905.8041
Feed total (kg/jam) 386.8721 455.1437 1.7998 0.7999 7.1993 3.3997 3.7996 1.4999 860.5139
Komposisi recycle = Terdiri dari: Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Produk -Feed
Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) 386.8721 407.2338 20.3617 455.1437 479.0986 23.9549 1.7998 1.8945 0.0947 0.7999 0.8420 0.0421 7.1993 7.5782 0.3789 3.3997 3.5786 0.1789 3.7996 3.9996 0.2000 1.4999 1.5788 0.0789 860.5139 905.8041 45.2902
Neraca massa : Komponen Masuk Alumina dari rotary cooler Al2O3 386.5046 SiO2 454.7113 Fe2O3 1.7981 TiO2 0.7992 CaO 7.1924 MgO 3.3964 K2O 3.7960 Na2O 1.4984 859.6964 Alumina dary cyclone -2 Al2O3 0.3675 SiO2 0.4324 Fe2O3 0.0017 TiO2 0.0008 CaO 0.0068 MgO 0.0032 K2O 0.0036 Na2O 0.0014 0.8175 Alumina recycle Al2O3 20.3617 SiO2 23.9549 Fe2O3 0.0947
Komponen Keluar Alumina menuju screen Al2O3 407.2338 SiO2 479.0986 Fe2O3 1.8945 TiO2 0.8420 CaO 7.5782 MgO 3.5786 K2O 3.9996 Na2O 1.5788 905.8041
TiO2 CaO MgO K2O Na2O
0.0421 0.3789 0.1789 0.2000 0.0789 45.2902 905.8041
Total
905.8041
8. SCRREN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
Oversize keBell mill (R)
SCREEN
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 407.2338 479.0986 1.8945 0.8420 7.5782 3.5786 3.9996 1.5788 905.8041
Asumsi ukuran oversize =
5%
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930 0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
(Perry 6ed : 21-14)
Berat ukuran undersize =
Feed - berat oversize
Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill : F' R
= =
905.8041 45.2902 R
+
kg kg
F'
=
P
905.8041
=
52.6316
P
=
853
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO3 CaO MgO K2O Na2O Total
+
-
R
Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) 407.2338 20.3617 386.8721 479.0986 23.9549 455.1437 1.8945 0.0947 1.7998 0.8420 0.0421 0.7999 7.5782 0.3789 7.1993 3.5786 0.1789 3.3997 3.9996 0.2000 3.7996 1.5788 0.0789 1.4999 905.8041 45.2902 860.5139
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari ball mill Al2O3 407.2338 SiO2 479.0986 Fe2O3 1.8945 TiO2 0.8420 CaO 7.5782 MgO 3.5786 K2O 3.9996
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina menuju reaktor Al2O3 386.8721 SiO2 455.1437 Fe2O3 1.7998 TiO2 0.7999 CaO 7.1993 MgO 3.3997 K2O 3.7996
Na2O
Total
1.5788 905.8041
Na2O
1.4999 860.5139 Alumina menuju ball mill Al2O3 20.3617 SiO2 23.9549 Fe2O3 0.0947 TiO2 0.0421 CaO 0.3789 MgO 0.1789 K2O 0.2000 Na2O 0.0789 45.2902 905.8041
905.8041
9. TANGKI PENGENCER H2SO4 H2SO4 yang dibutuhkan adalah =
1122.7557 kg
Asam sulfat yang dijual adalah 98 % maka dilakukan pengenceran hingga 45% Komponen H2SO4 H2O H2O Total
Masuk 1122.7557 22.9134
Komponen H2SO4 H2O
1349.3436 2495.0127
Keluar 1122.7557 1372.2570
0.45
2495.0127
10. REAKTOR Fungsi : Mereaksikan alumina dengan asam sulfat untuk membentuk aluminium sulfat H2SO4
Alumina
Kriteria design :
REAKTOR
Produk
Diameter maksimum Diamension Ratio , H/D
:4 m : 2 /1
(Ulrich T 4-18) (Ulrich T 4-18)
Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu operasi : 110oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Berat (kg/jam) 386.8721 455.1437 1.7998 0.7999 7.1993 3.3997 3.7996 1.4999 860.5139
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930 0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
Reaksi utama: (Konversi 98 %) Al2O3 + 3H2SO4 Al2O3 yang bereaksi
=
=
Al2O3 yang sisa
H2SO4 bereaksi
386.8721 102
x
+
3 H2O
98%
3.7170 kmol
=
379.1347
kg
=
386.8721
-
=
7.7374
=
3 x
=
379.1347
kg 3.7170 =
11.1510
kmol
1092.8000 kg
Al2(SO4)3 yang terbentuk = H2O yang terbentuk
Al2(SO4)3
=
3.7170 kmol 11.1510
=
kmol=
1271.2163 kg 200.7184
kg
Reaksi samping : (konversi 98 %) 1) Fe2O3 + 3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
2)
CaO
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
3)
MgO
+
H2SO4
MgSO4
+
H2O
4)
K2O
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
5)
Na2O
+
H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
1)
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
Fe2O3 yang bereaksi :
Fe2O3 yang sisa
1.7998 160
x
=
0.0110
kmol
=
1.7638
kg
=
1.7998
-
=
0.0360
kg
H2SO4 yang bereaksi =
3 x
=
2)
98%
1.7638
0.0110
3.2410
=
0.0331
kmol
kg
Fe2(SO4)3 yang terbentuk =
0.0110
kmol
=
4.4096
kg
H2O yang terbentuk
0.0331
kmol
=
0.5953
kg
CaO
+
=
H2SO4
CaSO4
CaO yang bereaksi :
=
7.1993 56
x
0.1260
kmol
98%
+
H2O
CaO yang sisa
=
7.0553
kg
=
7.1993
-
=
0.1440
kg
H2SO4 yang bereaksi =
3)
1 x
0.1260
=
0.1260
kmol
=
12.3468
kg
CaSO4 yang terbentuk =
0.1260
kmol
=
17.1343
kg
H2O yang terbentuk
0.1260
kmol
=
2.2678
kg
MgO
+
=
H2SO4
MgSO4
MgO yang beraksi :
MgO yang sisa
3.3997 40
x
=
0.0833
kmol
=
3.3317
kg
=
3.3997
-
=
0.0680
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
4)
7.0553
H2O
98%
3.3317
0.0833
8.1626
+
=
0.0833
kmol
kg
MgSO4 yang terbentuk
=
0.0833
kmol
=
9.9950
kg
H2O yang terbentuk
=
0.0833
kmol
=
1.4993
kg
K2O
+
H2SO4
K2O yang bereaksi
K2(SO4) =
3.7996 94
x
98%
+
H2O
K2O yang sisa
=
0.0396
kmol
=
3.72363
kg
=
3.7996
-
=
0.0760
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
5)
3.7236
0.0396
3.8821
=
0.0396
kmol
kg
K2SO4 yang terbentuk
=
0.0396
kmol
=
6.8927
kg
H2O yang terbentuk
=
0.0396
kmol
=
0.7130
kg
Na2O
+
H2SO4
Na2O yang bereaksi
Na2O yang sisa
Na2(SO4) =
1.4999 62
x
=
0.0237
kmol
=
1.4699
kg
=
1.4999
-
=
0.0300
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
H2O
98%
1.4699
0.0237
2.3233
+
=
0.0237
kmol
kg
Na2SO4 yang terbentuk
=
0.0237
kmol
=
3.3664
kg
H2O yang terbentuk
=
0.0237
kmol
=
0.4267
kg
1092.8000 +
3.2410
+
H2SO4 total :
3.8821
+
2.3233
12.3468
+
8.1626
=
1122.7557 kg
Kebutuhan asam sulfat =
1122.7557 kg
Digunakan asam sulfat 45 % = 1122.755726 / 45% = 2495.012724 kg Sisanya adalah H2O = 1372.2570 kg Jumlah H2O total : 200.7184 0.7130 = Neraca massa :
+
0.5953
+
2.2678
+
0.4267
+
1372.2570
+
1578.4774 kg
Komponen Masuk Komponen Keluar Alumina dari ball mill Filtrat menuju Filter prees Al2O3 386.8721 Al2O3 7.7374 SiO2 455.1437 SiO2 455.1437 Fe2O3 1.7998 Fe2O3 0.0360 TiO2 0.7999 TiO2 0.7999 CaO 7.1993 CaO 0.1440 MgO 3.3997 MgO 0.0680 K2O 3.7996 K2O 0.0760 Na2O 1.4999 Na2O 0.0300 Total 860.5139 Al2(SO4)3 1271.2163 Penambahan H2SO4 50 % Fe2(SO4)3 4.4096 H2SO4 1122.7557 CaSO4 17.1343 H2O 1372.2570 MgSO4 9.9950 Total 2495.0127 K2SO4 6.8927 Na2SO4 3.3664 H2O 1578.4774 Total 3355.5267 3355.5267
10. FILTER PRESS Fungsi : Memisahkan padatan dan air yang terikut
Feed
FILTER PRESS
Filtrat
1.4993
FILTER PRESS
cake Kriteria design : 5 % filtrat terikut pada cake Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm Suhu masuk = 110 oC Suhu keluar = 99 oC Feed masuk : Feed Berat (kg/jam) Al2O3 7.7374 SiO2 455.1437 Fe2O3 0.0360 TiO2 0.7999 CaO 0.1440 MgO 0.0680 K2O 0.0760 Na2O 0.0300 Al2(SO4)3 1271.2163 Fe2(SO4)3 4.4096 CaSO4 17.1343 MgSO4 9.9950 K2SO4 6.8927 Na2SO4 3.3664 H2O 1578.4774 Total 3355.5267 sebesar 5 % filtrat terikut cake :
Filtrat Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O
Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CaSO4
2876.9129
2876.9129 x
Dengan komposisi sebagai berikut : Komponen Filtrat masuk Al2(SO4)3 1271.2163 Fe2(SO4)3 4.4096 CaSO4 2.5556 MgSO4 9.9950 K2SO4 6.8927 Na2SO4 3.3664 H2O 1578.4774 Total 2876.9129
Berat (kg/jam) 1271.2163 4.4096 2.5556 9.9950 6.8927 3.3664 1578.4774
5%
Filtrat terikut 63.5608 0.2205 0.1278 0.4998 0.3446 0.1683 78.9239 143.8456
=
143.8456
Filtrat keluar 1207.6555 4.1891 2.4278 9.4953 6.5480 3.1981 1499.5536 2733.0673
Berat (kg/jam) 7.7374 455.1437 0.0360 0.7999 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 14.5787
478.6137 kg
Neraca massa : Komponen Filtrat dari reaktor Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O
Total
Masuk 7.7374 455.1437 0.0360 0.7999 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 1271.2163 4.4096 17.1343 9.9950 6.8927 3.3664 1578.4774 3355.5267
Komponen Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O
Keluar 7.7374 455.1437 0.0360 0.7999 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 63.5608 0.2205 14.7065 0.4998 0.3446 0.1683 78.9239 622.4594
Filtrat menuju Thickener Al2(SO4)3 1207.6555 Fe2(SO4)3 4.1891 CaSO4 2.4278 MgSO4 9.4953 K2SO4 6.5480 Na2SO4 3.1981 H2O 1499.5536 2733.0673 3355.5267 3355.5267
11. THICKENER Fungsi : Memisahkan padatan dan liquid secara sedimentasi
Feed
THICKENER
cake
Filtrat
Kelarutan i i i i i i i i 89 i 0.1619 74 24.1 42
Kriteria design : % solid pada feed : minimum 11 % Waktu pengendapan : 3 - 5 jam
(Perry 7 ed : 18-72) (Perry 7 ed : 18-72)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Waktu tinggal :
(atmospheric pressure) (Perry 7 ed : 18-72)
1 atm 3 jam
Penurunan suhu karena alat dan bahan = 10 % dari suhu masuk Suhu masuk : 99 oC Suhu keluar : 89 oC Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O Total
Berat (kg/jam) 1207.6555 4.1891 2.4278 9.4953 6.5480 3.1981 1499.5536 2733.0673
Penambahan reaktan pembantu : 1. Untuk mengendapkan besi, maka ditambahkan barium sulfat 2. Untuk mempercepat pengendapan, ditambahkan glue 3. Penambahan glue = 0.4 tiap 1000 kg aluminium sulfat Reaksi yang terjadi : Fe2(SO4)3 + 3 BaS Komponen Fe2(SO4)3 BaS Fe2S3 BaSO4 Tinjauan reaksi : Berat Fe2(SO4)3 Mol Fe2(SO4)3
Fe2S3
+
3 BaSO4
BM 400 169 208 233
= =
4.1891 4.1891 400
kg =
0.0105
kmol
(Ulrich :432)
Kebutuhan BaS
Produk Fe2S3
Produk BaSO4
=
3 x
=
0.0314
=
1 x
=
0.0105
=
3 x
=
0.0314
Kebutuhan Barium Sulfat : Kebutuhan Barium Sulfat = Kadar BaS = Berat total BaS
0.0105 x 0.0105
=
x
=
x
kmol
=
5.3097
0.0105
208
0.0105
=
kmol 2.1783 kg
0.0314
233
x
= =
=
kmol 7.3204
100 99.9 5.3150 0.0053
=
kg
5.3097
0.4831
kg
Penambahan glue = 0.4 kg tiap 1000 kg aluminium sulfat =
1207.6555
Kebutuhan glue
=
1207.6555 1000
kg x
0.4 =
Komposisi Glue : Komponen Protein NaCl H2O Total Total H2O
= = =
% Berat 90% 1% 9% 100%
Berat (kg/jam) 0.4348 0.0048 0.0435 0.4831
H2O pada feed + 1499.5536 + 1499.5970 kg
kg
5.3150
Penambahan Glue :
Berat Al2(SO4)3
kg
kg
5.3097
Berat Na2SO4 pada BaS kadar 99.9 %
0.0314
169
5.3097 99.90%
=
=
H2O pada glue 0.0435
Komposisi produk setelah reaksi : (Perry 7 ed ; tabel 2-1 pada suhu operasi 89 oC ) Kelarutan dalam H2O Komponen Berat (kg/jam) kg/ 100 kg H2O Al2(SO4)3 1207.6555 80.8 CaSO4 2.4278 0.1619 MgSO4 9.4953 74 K2SO4 6.5480 22.8 Na2SO4 3.2034 43 H2O 1499.5970 Fe2S3 2.1783 tidak larut BaSO4 7.3204 0.000719 NaCl 0.0048 40.07 Glue 0.4348 mengendap Total 2738.8653 Tinjauan kelarutan bahan dalam air : Al2(SO4)3 : Berat air =
1499.5970 kg
Kelarutan Al2(SO4)3
=
Al2(SO4)3 terlarut :
1499.5970 x 100 1207.6555 kg
Berat Al2(SO4)3
=
80.8
kg/100 kg H2O 80.8
=
1211.6744 kg
Maka Al2(SO4)3 larut semua dalam air Ca(SO4) Berat air =
1499.5970 kg
Kelarutan Ca(SO4) Ca(SO4) terlarut : Berat Ca(SO4) =
=
0.1619 1499.5970 x 100 2.4278 kg
Maka Ca(SO4) larut semua dalam air Mg(SO4) Berat air =
1499.5970 kg
kg/100 kg H2O 0.1619 =
2.4278
kg
Kelarutan Mg(SO4)
=
Mg(SO4) terlarut :
74
kg/100 kg H2O
1499.5970 x 100 9.4953 kg
Berat Mg(SO4) =
74
=
1109.7018 kg
Maka Mg(SO4) larut semua dalam air K2(SO4) Berat air =
1499.5970 kg
Kelarutan K2(SO4) K2(SO4) terlarut : Berat K2(SO4) =
=
22.8
kg/100 kg H2O
1499.5970 x 100 6.5480 kg
22.8
=
341.9081
kg
644.8267
kg
0.0108
kg
Maka K2(SO4) larut semua dalam air Na2(SO4) Berat air = 1499.5970 kg Kelarutan Na2(SO4) = 43 Na2(SO4) terlarut : Berat Na2(SO4) =
kg/100 kg H2O
1499.5970 x 100 3.2034 kg
43
=
Maka Na2(SO4)3 larut semua dalam air Ba(SO4) Berat air = 1499.5970 kg Kelarutan Ba(SO4) = 0.00072 kg/100 kg H2O Ba(SO4) terlarut : Berat Ba(SO4) =
1499.5970 x 100 7.3204 kg
Maka Ba(SO4) tidak larut dalam air Komposisi bahan bersifat solid : Komponen
Berat (kg/jam)
0.00072 =
Fe2S3 Ba(SO4) Protein Total
2.1783 7.3204 0.4348 9.9335
Komponen bahan bersifat liquid : Komponen Al2(SO4)3 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) NaCl H2O Total
Berat (kg/jam) 1207.6555 2.4278 9.4953 6.5480 3.2034 0.0048 1499.5970 2728.9318
Fraksi berat 0.4425 0.0009 0.0035 0.0024 0.0012 0.0000018 0.5495 1
Asumsi liquid terikut solid = 10 % dari liquid pada feed ( Perry ed 6 ; 19-87) Berat liquid =
2728.9318 kg
Berat liquid terikut solid =
2728.9318 x
Berat liquid yang terikut overflow =
10%
2728.9318 -
=
272.8932 272.8932
kg =
2456.0386 kg
Terdiri dari : Komponen Al2(SO4)3 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) NaCl H2O Total
Fraksi berat 0.44254 0.00089 0.00348 0.00240 0.00117 0.0000018 0.54952 1
Feed (kg/jam) Liquid pada underflow (kg/jam) 1207.6555 120.7655 2.4278 0.2428 9.4953 0.9495 6.5480 0.6548 3.2034 0.3203 0.0048 0.0005 1499.5970 149.9597 2728.9318 272.8932
Asumsi impurities yang sedikit jumlahnya dianggap air, maka komposisi liquid overflow : Komponen Al2(SO4)3 H2O Total
Berat (kg/jam) 1086.8899 1369.1487 2456.0386
Liquid pada overf
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Filtrat dari Filter Press Menuju evaporator Al2(SO4)3 1207.6555 Al2(SO4)3 1086.8899 Fe2(SO4)3 4.1891 H2O 1369.1487 Ca(SO4) 2.4278 2456.0386 Mg(SO4) 9.4953 Limbah padat K2(SO4) 6.5480 Protein 0.4348 Na2(SO4) 3.1981 Fe2S3 2.1783 H2O 1499.5536 BaSO4 7.3204 2733.0673 9.9335 Liquid pada underflow Protein 0.4348 Al2(SO4)3 120.7655 NaCl 0.0048 Ca(SO4) 0.2428 H2O 0.0435 Mg(SO4) 0.9495 BaS 5.3097 K2(SO4) 0.6548 Na2SO4 0.0053 Na2(SO4) 0.3203 5.7980 NaCl 0.0005 H2O 149.9597 272.8932 Total 2738.8653 2738.8653
12. EVAPORATOR Fungsi : Memekatkan bahan sampai kadar 54%
H2O
Al2(SO4)3 44,25 Feed
EVAPORATOR
Produk Al2(SO4)3 54%
Kriteria design : Diameter maksimum : 4m Dimension rasio : 1 /2 % Pemekatan untuk single efek : maksimum 60 %
(Ulrich : T. 4-18) (Ulrich : T. 4-18) (Badger :204)
kadar: 0.4425
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi : Kadar pemekatan :
1 atm 90oC 54.00%
(Atmospheric pressure) (Kirk Othmer , Vol 2 :247) (Kirk Othmer , Vol 2 : 59)
Feed masuk dari Thickener Komponen Al2(SO4)3 H2O Total
Berat (kg) 1086.8899 1369.1487 2456.0386
Fraksi berat 0.4425 0.5575 1
Kadar pemekatan : 54% Neraca massa = F= XF=
F . Xf
=
L.XL
+
V.XV
2456.0386 0.4425
Asumsi aluminium sulfat tidak menguap, maka XV XL F. XF V. XV
= = =
Maka L =
0.5400 2456.0386 x 0 F . XF XL
Berat larutan pekat :
=
0.4425
1086.8899 0.5400
0
=
1086.8899 kg
=
2012.759101 kg
2012.759101 kg
Berat Al2(SO4)3 pada feed :
1086.8899 kg
Berat H2O pada produk akhir : 2012.759101 Berat H2O pada feed
:
1369.1487 kg
Penguapan H2O
:
1369.1487 -
1086.8899 =
925.8692
kg
925.8692
443.2795
kg
=
Neraca massa : Komponen Filtrat dari Thickener
Masuk
Komponen Menuju Kristaliser
Keluar
Al2(SO4)3 H2O
1086.8899 Al2(SO4)3 1369.1487 H2O 2456.0386 Uap air : H2O 2456.0386
Total
1086.8899 925.8692 2012.7591
0.54 0.46
443.2795 2456.0386
13. KRISTALISER Fungsi : Kristalisasi aluminium sulfat dengan cara pendinginan Brine 5oC
Al2(SO4)3.16H2O + mother liquor
KRISTALISER
Feed
Brine 20oC
Larutan Aluminium sulfat didinginkan sampai suhu 10oC selama pendinginan 0% total H2O menguap Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 H2O Total
Berat 1086.8899 925.8692 2012.7591
51.43717702
Reaksi solidifikasi aluminium sulfat : Al2(SO4)3
+
16H2O
Komponen Al2(SO4)3 H2O Al2(SO4)3.16H2O
Al2(SO4)3.16H2O
BM 342 18 630
Tinjauan reaksi : Berat
Al2(SO4)3
=
1086.8899 kg
Mol
Al2(SO4)3
Kebutuhan H2O Produk
=
=
16 / 1 x
1086.8899 = 342
3.1780 kmol
3.1780 =
50.8487 kmol
Al2(SO4)3.16H2O = 1 /1 x 3.1780 = 3.1780 kmol = 3.1780 x 630 = 2002.165632 kg
Kebutuhan H2O = H2O pada feed =
50.8487 kmol= 925.8692 kg
Maka sisa H2O Neraca massa :
10.5935
=
915.2757175 kg
kg
Komponen Masuk Komponen Filtrat dari Evaporator 2 Kristal Al2(SO4)3 1086.8899 Al2(SO4)3.16H2O H2O 925.8692 H2O 2012.7591 Total 2012.7591
Keluar 2002.1656 0.994736842 10.5935 0.005263 2012.7591
15. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh Feed (F) Recycle ( R )
BALL MILL
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 32oC
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Produk solid (F')
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
Feed masuk : Komponen
Feed total (kg/jam) 2002.1656 10.5935 2012.7591
Al2(SO4)3.16H2O H2O Total
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95%
Neraca massa total : F
F
+
R
=
R
=
+
860.5139
0.05 +
Komposisi recycle =
F' 0.05 F' 0.05
F' =
F'
F'
=
F'
F'
=
905.8041
Produk -Feed
Terdiri dari: Komponen Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) Al2(SO4)3.16H2O 2002.1656 2107.5428 105.3771 H2O 10.5935 11.1510 0.5576 Total 2012.7591 2118.6938 105.9347
Neraca massa : Komponen Masuk Alumina dari Balmill Al2(SO4)3.16H2O 2002.1656 H2O 10.5935 2012.7591 Alumina Recycle Al2(SO4)3.16H2O 105.3771 H2O 0.5576 105.9347
Komponen Keluar Alumina menuju screen Al2(SO4)3.16H2O 2107.5428 H2O 11.1510
Total
2118.6938
2118.6938
18. SCRREN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
Oversize keBell mill (R)
SCREEN
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed masuk : Komponen Feed (kg/jam) Al2(SO4)3.16H2O 2107.5428 H2O 11.1510 Total 2118.6938
% berat 99.4737 0.5263 100.0000
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill : F' R
= = F'
2118.6938 kg 105.9347 kg =
R
+
P
2118.6938 = P
=
105.9347 2013
+
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P
-
R
Komponen Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) Al2(SO4)3.16H2O 2107.5428 105.3771 2002.1656 H2O 11.1510 0.5576 10.5935 Total 2118.6938 105.9347 2012.7591
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Alumina dari ball mill Alumina menuju silo Al2(SO4)3.16H2O 2107.5428 Al2(SO4)3.16H2O 2002.1656 H2O 11.1510 H2O 10.5935 2118.6938 2012.7591 Alumina menuju ball mill Al2(SO4)3.16H2O 105.3771 H2O 0.5576 105.9347 Total 2118.6938 2118.6938 Tinjauan kapasitas produksi : Untuk :
1000
kg kaolin didapat produk aluminium sulfat :
=
2012.7591
kg/jam
=
48306.21842
kg/hari
( 24 jam proses)
=
14491865.53
kg/thn
(300 hari kerja)
=
14491.86553
ton/tahun
Rencana Kapasitas produksi
:
30000
Maka faktor scale up pabrik
:
30000 14491.86553
ton/thn =
2.0701
Maka kaolin yang harus disiapkan
:
2.0701
x
1000
kg =
2070.1269 kg/jam
THANK'Z MY GOD : JESUS CHRIST WHO HAS HELPED ME TO DO
Berat (kg/jam) 7.7374 455.1437 0.0360 0.7999 0.1440 0.0680 0.0760 0.0300 14.5787
478.6137
diketahui data kelarutan terlebih dahulu!!!!!
sehingga tahu mana yang solid dan mana yang filtrat!!!
PENTING BANGET!!!!!
1404.844919 2.555554971 1168.073304 380.4130624 662.9605238
Liquid pada overflow (kg/jam) 1086.8899 2.1850 8.5457 5.8932 2.8831 0.0043 1349.6373 2456.0386
kg/jam
ED ME TO DO MY FINAL TASK :)
dahulu!!!!!
n mana yang filtrat!!!!
APPENDIX A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produksi Waktu operasi Satuan massa
= = =
30,000 ton / tahun 24 jam / hari ; 300 hari/tahun kilogram
Komposisi bahan baku : Komposisi : (PT. Kendali Multiguna) Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
% Berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
1. HAMMER CRUSHER Fungsi : Menghancurkan kaolin dari ukuran 2 in menjadi 1/8 in Feed ( F) Recycle ( R )
HAMMER CRUSHER
Kriteria desain : Ukuran feed : 2 in s/d 10 mesh (Perry 7ed : 20-28) Kapasitas : 40 s/d 60 ton/jam (Perry 7ed : 20-30) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (atmospheric pressure) Suhu operasi : 30 C Feed masuk : 2070.13 kg/ jam kaolin
Produk Solid (F') Ukuran 1/8 in
Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
% berat Berat (kg/jam) 84.21 1743.2538242938 0.18 3.7262283384 0.08 1.6561014837 0.72 14.9049133534 0.34 7.0384313058 0.38 7.8664820476 0.15 3.105190282 13.94 288.575683537 100 2070.1268546417
Asumsi % oversize pada screen =
5 %
Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95 %
Neraca massa total : F
+
R R F +
= = =
F'
0.05 F' 1000 kg 1000 0.05 F' = F' F' = 1052.6316 kg R = 0.05 F' = 0.05 x 1052.6316 kg = Komposisi produk keluar hammer crusher : Komponen Feed (kg/jam) Al2O3.2SiO2 1743.2538242938 Fe2O3 3.7262283384 TiO2 1.6561014837 CaO 14.9049133534 MgO 7.0384313058 K2O 7.8664820476 Na2O 3.105190282 CO2 288.575683537 Total 2070.1268546417
52.6316
kg
% berat Produk (kg/jam) 84.21 1835.0040 0.18 3.9223 0.08 1.7433 0.72 15.6894 0.34 7.4089 0.38 8.2805 0.15 3.2686 13.94 303.7639 100 2179.0809
Komposisi recycle =
Produk -
Feed
Komponen Produk (kg/jam) Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Al2O3.2SiO2 1835.0040 1743.2538242938 91.7502 Fe2O3 3.9223 3.7262283384 0.1961 TiO2 1.7433 1.6561014837 0.0872 CaO 15.6894 14.9049133534 0.7845 MgO 7.4089 7.0384313058 0.3704 K2O 8.2805 7.8664820476 0.4140 Na2O 3.2686 3.105190282 0.1634 CO2 303.7639 288.575683537 15.1882 Total 2179.0809 2070.1268546417 108.9540
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin dari stock pile Kaolin menuju Screen Al2O3.2SiO2 1743.2538242938 Al2O3.2SiO2 1835.0040 Fe2O3 3.7262283384 Fe2O3 3.9223 TiO2 1.6561014837 TiO2 1.7433 CaO 14.9049133534 CaO 15.6894 MgO 7.0384313058 MgO 7.4089 K2O 7.8664820476 K2O 8.2805 Na2O 3.105190282 Na2O 3.2686 CO2 288.575683537 CO2 303.7639 2070.1268546417 2179.0809 Kaolin dari recycle screen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
91.7502 0.1961 0.0872 0.7845 0.3704 0.4140 0.1634 15.1882 108.9540 2179.0809
2179.0809
2. SCREEN Fungsi : Memisahkan ukuran 1/8 in Feed masuk (F')
SCREEN
Oversize ke Hammer crusher( R )
Undersize (1/8 in) (P) menuju rotary kiln Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3.2SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam) 1835.0040 3.9223 1.7433 15.6894 7.4089 8.2805 3.2686 303.7639 2179.0809
% berat 84.21 0.18 0.08 0.72 0.34 0.38 0.15 13.94 100
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total :
F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada hammer crusher : F' R
= = F'
2179.0809 kg 108.9540 kg =
2179.0809 = P
=
R
+
P
108.9540
+
P
2070.1269 kg
Komposisi produk screen : P
=
F'
-
R
Komponen Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) Al2O3.2SiO2 1835.0040 91.7502 1743.2538 Fe2O3 3.9223 0.1961 3.7262 TiO2 1.7433 0.0872 1.6561 CaO 15.6894 0.7845 14.9049 MgO 7.4089 0.3704 7.0384 K2O 8.2805 0.4140 7.8665 Na2O 3.2686 0.1634 3.1052 CO2 303.7639 15.1882 288.5757 Total 2179.0809 108.9540 2070.1269
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari hammer crusher Al2O3.2SiO2 1835.0040 Fe2O3 3.9223 TiO2 1.7433 CaO 15.6894 MgO 7.4089 K2O 8.2805
Komponen Keluar (kg/jam) Kaolin menuju rotary kiln Al2O3.2SiO2 1743.2538 Fe2O3 3.7262 TiO2 1.6561 CaO 14.9049 MgO 7.0384 K2O 7.8665
Na2O CO2
Total
3.2686 303.7639 2179.0809
2179.0809
Na2O CO2
3.1052 288.5757 2070.1269 Kaolin menuju hammer crusher SiO2 91.7502 Fe2O3 0.1961 TiO2 0.0872 CaO 0.7845 MgO 0.3704 K2O 0.4140 Na2O 0.1634 CO2 15.1882 108.9540 2179.0809
3. ROTARY KILN Fungsi : Kalsinasi kaolin menjadi alumina udara panas udara panas Feed
ROTARY KILN produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm (100 mesh) % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 1100oC
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) ( (Ulrich 141)
Feed masuk : Komponen Berat (kg/jam) Al2O3.2SiO2 1743.2538 Fe2O3 3.7262 TiO2 1.6561
CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
14.9049 7.0384 7.8665 3.1052 288.5757 2070.1268546417
Reaksi yang terjadi :
Al2O3.2SiO2(s)
Komponen Al2O3.2SiO2 Al2O3 SiO2
Al2O3 (s)
BM 222 102 60
Tinjauan reaksi : Berat Al2O3.2SiO2 mol Al2O3.2SiO2
= =
Produk Al2O3
=
(1:1) x 7.8525 =
=
7.8525 x
=
(2:1) x 7.8525 =
=
15.705 x
Produk SiO2
+
1743.2538 kg 1743.2538 = 222
Produk reaksi bersifat solid Komponen Berat (kg/jam) Al2O3 800.9545 SiO2 942.2994 Fe2O3 3.7262 TiO2 1.6561 CaO 14.9049 MgO 7.0384 K2O 7.8665 Na2O 3.1052 Total 1781.5512
102
60 =
7.8525
mol
7.8525 mol =
800.9545
15.705 mol 942.2994
kg
kg
2 SiO3(s)
Produk reaksi bersifat gas Komponen Berat (kg/jam) CO2 ### Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
(Petrochemical Handbook : 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) padatan (kg/jam) 800.9545 0.8010 800.1535 942.2994 0.9423 941.3571 3.7262 0.0037262283 3.7225 1.6561 0.0016561015 1.6544 14.9049 0.0149049134 14.8900 7.0384 0.0070384313 7.0314 7.8665 0.007866482 7.8586 3.1052 0.0031051903 3.1021 1781.5512 1.7815511711 1779.7696
Neraca Massa : Komponen Masuk (kg/jam) Kaolin dari screen Al2O3.2SiO2 1743.2538 Fe2O3 3.7262 TiO2 1.6561 CaO 14.9049 MgO 7.0384 K2O 7.8665 Na2O 3.1052 CO2 288.5757 ###
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 800.1535 SiO2 941.3571 Fe2O3 3.7225 TiO2 1.6544 CaO 14.8900 MgO 7.0314 K2O 7.8586 Na2O 3.1021 1779.7696 Campuran menuju cyclone Al2O3 0.8010 SiO2 0.9423 Fe2O3 0.0037262283 TiO2 0.0016561015
CaO MgO K2O Na2O CO2 Total
0.0149049134 0.0070384313 0.007866482 0.0031051903 288.5757 290.3572 2070.1269
2070.1269
4. CYCLONE Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
CYCLONE
Udara panas
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan kiln Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
Berat (kg/jam) 0.8010 0.9423 0.0037262283 0.0016561015 0.0149049134 0.0070384313 0.007866482 0.0031051903
(Tekanan atmospheric)
CO2 Total
288.5757 290.3572
Effisiensi cyclone : 95% Maka kehilangan padatan = Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
( Ludwig : 165) 5%
Feed (kg/jam) 0.8010 0.9423 0.0037262283 0.0016561015 0.0149049134 0.0070384313 0.007866482 0.0031051903 1.7816
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary kiln Al2O3 0.8010 SiO2 0.9423 Fe2O3 0.0037262283 TiO2 0.0016561015 CaO 0.0149049134 MgO 0.0070384313 K2O 0.007866482 Na2O 0.0031051903 CO2 ### 290.3572
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) 0.0400 ### 0.0471 ### 0.0002 ### 0.0001 ### 0.0007 ### 0.0004 ### 0.0004 ### 0.0002 ### 0.08908 ###
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke rotary cooler Al2O3 ### SiO2 ### Fe2O3 ### TiO2 ### CaO ### MgO ### K2O ### Na2O ### ### Limbah gas Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO
0.0400 0.0471 0.0002 0.0001 0.0007
MgO K2O Na2O CO2 Total
0.0004 0.0004 0.0002 288.5757 288.6648 290.3572
290.3572
5. ROTARY COOLER udara panas udara bebas campuran padatan
ROTARY COOLER produk
Kriteria design : Ukuran partikel : diatas 149 µm % solid loss : 0.1 - 0.5 % Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 35oC Total feed masuk = Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(100 mesh)
(Kirk Othmer Vol 4:440) (Petrochemical Handbook)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
feed dari kiln +
feed dari cyclone
Feed dari kiln Feed dari cyclone (kg/jam) (kg/jam) 800.1535 0.7609 941.3571 0.8952 3.7225 0.0035 1.6544 0.0016 14.8900 0.0142 7.0314 0.0067 7.8586 0.0075 3.1021 0.0029 ### ###
Feed total (kg/jam) 800.9144 942.2522 3.7260 1.6560 14.9042 7.0381 7.8661 3.1050 1781.4621
Asumsi kehilangan padatan :
0.10%
(Petrochemical Handbook : 4.22)
Maka produk solid : 99.9% Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
Padatan Kehilangan Produk padatan (kg/jam) Padatan (kg/jam) (kg/jam) 800.9144 0.8009 800.1135 942.2522 0.9423 941.3100 3.7260 0.0037 3.7223 1.6560 0.0017 1.6544 14.9042 0.0149 14.8893 7.0381 0.0070 7.0310 7.8661 0.0079 7.8582 3.1050 0.0031 3.1019 1781.4621 1.7815 1779.6806
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari rotary kiln Al2O3 800.1535 SiO2 941.3571 Fe2O3 3.7225 TiO2 1.6544 CaO 14.8900 MgO 7.0314 K2O 7.8586 Na2O 3.1021 1779.7696 Alumina dari cyclone 1 Al2O3 0.7609 SiO2 0.8952 Fe2O3 0.0035 TiO2 0.0016 CaO 0.0142 MgO 0.0067
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke Ball mill Al2O3 800.1135 SiO2 941.3100 Fe2O3 3.7223 TiO2 1.6544 CaO 14.8893 MgO 7.0310 K2O 7.8582 Na2O 3.1019 1779.6806 Alumina menuju cyclone 2 Al2O3 0.8009 SiO2 0.9423 Fe2O3 0.0037 TiO2 0.0017 CaO 0.0149 MgO 0.0070
K2O Na2O
0.0075 0.0029 1.6925 1781.4621
Total
K2O Na2O
0.0079 0.0031 1.7815 1781.4621
6. CYCLONE-2 Fungsi : Memisahkan padatan dan udara panas
campuran padat dan gas
Udara panas
CYCLONE
padatan Kriteria design : Ukuran partikel : minimum 10 micron Effisiensi pemisahan : 70 - 99 %
(ludwig : 165) (ludwig : 165)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm (Tekanan atmospheric) Suhu operasi : Berdasarkan perhitungan cooler Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total Effisiensi cyclone :
ρ bahan (gr/cc) 3.9900 2.3200 5.1200 4.2600 3.3200 3.6500 2.3200 2.2700
Berat (kg/jam) 0.8009 0.9423 0.0037 0.0017 0.0149 0.0070 0.0079 0.0031 1.7815 95%
( Ludwig : 165)
Maka kehilangan padatan = Terdiri dari : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
5%
Feed (kg/jam)
Kehilangan Produk (kg/jam) padatan (kg/jam) 0.8009 0.0400 0.7609 0.9423 0.0471 0.8951 0.0037 0.0002 0.0035 0.0017 0.0001 0.0016 0.0149 0.0007 0.0142 0.0070 0.0004 0.0067 0.0079 0.0004 0.0075 0.0031 0.0002 0.0029 1.7815 0.08907 1.6924
Neraca massa : Komponen Masuk (kg/jam) Campuran dari rotary cooler Al2O3 0.8009 SiO2 0.9423 Fe2O3 0.0037 TiO2 0.0017 CaO 0.0149 MgO 0.0070 K2O 0.0079 Na2O 0.0031 1.7815
Total
1.7815
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina ke ball mill Al2O3 0.7609 SiO2 0.8951 Fe2O3 0.0035 TiO2 0.0016 CaO 0.0142 MgO 0.0067 K2O 0.0075 Na2O 0.0029 1.6924 Limbah gas Al2O3 0.0400 SiO2 0.0471 Fe2O3 0.0002 TiO2 0.0001 CaO 0.0007 MgO 0.0004 K2O 0.0004 Na2O 0.0002 0.0891 1.7815
7. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh Feed (F) BALL MILL
Recycle ( R )
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed dari rotary Feed dari cooler (kg/jam) cyclone (kg/jam) 800.1135 0.7609 941.3100 0.8951 3.7223 0.0035 1.6544 0.0016 14.8893 0.0142 7.0310 0.0067 7.8582 0.0075 3.1019 0.0029 1779.6806 1.6924
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai = Neraca massa total :
Produk solid (F')
95%
Feed total (kg/jam) 800.8744 942.2051 3.7259 1.6559 14.9034 7.0377 7.8657 3.1049 1781.3730
F
F
+
R
=
R
=
+
0.05
0.05
1781.3730 +
Komposisi recycle = Terdiri dari: Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
F'
F' 0.05
F' =
F'
F'
=
F'
F'
=
1875.1295
Produk -Feed
Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) 800.8744 843.0256 42.1513 942.2051 991.7949 49.5897 3.7259 3.9220 0.1961 1.6559 1.7431 0.0872 14.9034 15.6878 0.7844 7.0377 7.4081 0.3704 7.8657 8.2797 0.4140 3.1049 3.2683 0.1634 1781.3730 1875.1295 93.7565
Neraca massa : Komponen Masuk(kg/jam) Alumina dari rotary cooler Al2O3 800.1135 SiO2 941.3100 Fe2O3 3.7223 TiO2 1.6544 CaO 14.8893 MgO 7.0310 K2O 7.8582 Na2O 3.1019 1779.6806 Alumina dary cyclone -2
Komponen Keluar(kg/jam) Alumina menuju screen Al2O3 843.0256 SiO2 991.7949 Fe2O3 3.9220 TiO2 1.7431 CaO 15.6878 MgO 7.4081 K2O 8.2797 Na2O 3.2683 1875.1295
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
0.7609 0.8951 0.0035 0.0016 0.0142 0.0067 0.0075 0.0029 1.6924
Alumina recycle Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
42.1513 49.5897 0.1961 0.0872 0.7844 0.3704 0.4140 0.1634 93.7565 1875.1295
Total
1875.1295
8. SCRREN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
SCREEN
Oversize keBell mill (R)
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm
(atmospheric pressure)
Suhu operasi
: 30oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Total
(suhu kamar)
Feed (kg/jam) 843.0256 991.7949 3.9220 1.7431 15.6878 7.4081 8.2797 3.2683 1875.1295
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930 0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill : F' R
= = F'
1875.1295 kg 93.7565 kg =
1875.1295 = P
=
R
+
P
52.6316 1822
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P Komponen Al2O3
+
-
R
Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) 843.0256 42.1513 800.8744
SiO2 Fe2O3 TiO3 CaO MgO K2O Na2O Total
991.7949 3.9220 1.7431 15.6878 7.4081 8.2797 3.2683 1875.1295
49.5897 0.1961 0.0872 0.7844 0.3704 0.4140 0.1634 93.7565
942.2051 3.7259 1.6559 14.9034 7.0377 7.8657 3.1049 1781.3730
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Alumina dari ball mill Al2O3 843.0256 SiO2 991.7949 Fe2O3 3.9220 TiO2 1.7431 CaO 15.6878 MgO 7.4081 K2O 8.2797 Na2O 3.2683 1875.1295
Total
1875.1295
9. TANGKI PENGENCER H2SO4
Komponen Keluar (kg/jam) Alumina menuju reaktor Al2O3 800.8744 SiO2 942.2051 Fe2O3 3.7259 TiO2 1.6559 CaO 14.9034 MgO 7.0377 K2O 7.8657 Na2O 3.1049 1781.3730 Alumina menuju ball mill Al2O3 42.1513 SiO2 49.5897 Fe2O3 0.1961 TiO2 0.0872 CaO 0.7844 MgO 0.3704 K2O 0.4140 Na2O 0.1634 93.7565 1875.1295
H2SO4 yang dibutuhkan adalah =
2324.2468 kg
Asam sulfat yang dijual adalah 98 % maka dilakukan pengenceran hingga 45 % Komponen H2SO4 H2O H2O Total
Masuk(kg/jam) Komponen 2324.2468 H2SO4 47.4336 H2O
Keluar(kg/jam) 2324.2468 2840.7461
2793.3125 5164.9928
5164.9928
10. REAKTOR Fungsi : Mereaksikan alumina dengan asam sulfat untuk membentuk aluminium sulfat H2SO4
Alumina
REAKTOR
Kriteria design : Diameter maksimum Diamension Ratio , H/D
:4 m : 2 /1
(Ulrich T 4-18) (Ulrich T 4-18)
Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu operasi : 105oC
Feed masuk : Komponen Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2
Berat (kg/jam) 800.8744 942.2051 3.7259 1.6559
% berat 44.9583 52.8921 0.2092 0.0930
Produk
CaO MgO K2O Na2O Total
14.9034 7.0377 7.8657 3.1049 1781.3730
0.8366 0.3951 0.4416 0.1743 100.0000
Reaksi utama: (Konversi 98 %) Al2O3 + 3H2SO4 Al2O3 yang bereaksi
=
=
Al2O3 yang sisa
H2SO4 bereaksi
Al2(SO4)3
800.8744 102
x
3 H2O
98%
7.6947 kmol
=
784.8569
kg
=
800.8744
-
=
16.0175
kg
=
3 x
=
784.8569
7.6947 =
23.0840
kmol
2262.2345 kg
Al2(SO4)3 yang terbentuk = H2O yang terbentuk
+
7.6947 kmol
=
23.0840
=
kmol=
2631.5789 kg 415.5125
kg
Reaksi samping : (konversi 98 %) 1) Fe2O3 + 3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
2)
CaO
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
3)
MgO
+
H2SO4
MgSO4
+
H2O
4)
K2O
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
5)
Na2O
+
H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
1)
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
Fe2O3 yang bereaksi :
Fe2O3 yang sisa
3.7259 160
x
=
0.0228
kmol
=
3.6513
kg
=
3.7259
-
=
0.0745
kg
H2SO4 yang bereaksi =
3 x
=
2)
98%
3.6513
0.0228
6.7093
=
0.0685
kmol
kg
Fe2(SO4)3 yang terbentuk =
0.0228
kmol
=
9.1283
kg
H2O yang terbentuk
0.0685
kmol
=
1.2323
kg
CaO
+
=
H2SO4
CaSO4
CaO yang bereaksi :
CaO yang sisa
14.9034 56
x
=
0.2608
kmol
=
14.6054
kg
=
14.9034
-
=
0.2981
kg
98%
14.6054
+
H2O
H2SO4 yang bereaksi =
3)
1 x
=
0.2608
kmol
=
25.5594
kg
CaSO4 yang terbentuk =
0.2608
kmol
=
35.4701
kg
H2O yang terbentuk
0.2608
kmol
=
4.6946
kg
MgO
+
=
H2SO4
MgSO4
MgO yang beraksi :
MgO yang sisa
7.0377 40
x
=
0.1724
kmol
=
6.8970
kg
=
7.0377
-
=
0.1408
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
4)
0.2608
H2O
98%
6.8970
0.1724
16.8976
+
=
0.1724
kmol
kg
MgSO4 yang terbentuk
=
0.1724
kmol
=
20.6909
kg
H2O yang terbentuk
=
0.1724
kmol
=
3.1036
kg
K2O
+
H2SO4
K2O yang bereaksi
K2(SO4) =
7.8657 94
x
=
0.0820
kmol
98%
+
H2O
K2O yang sisa
=
7.70838
kg
=
7.8657
-
=
0.1573
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
5)
7.7084
0.0820
8.0364
=
0.0820
kmol
kg
K2SO4 yang terbentuk
=
0.0820
kmol
=
14.2687
kg
H2O yang terbentuk
=
0.0820
kmol
=
1.4761
kg
Na2O
+
H2SO4
Na2O yang bereaksi
Na2O yang sisa
Na2(SO4) =
3.1049 62
x
=
0.0491
kmol
=
3.0428
kg
=
3.1049
-
=
0.0621
kg
H2SO4 yang bereaksi =
1 x
=
H2O
98%
3.0428
0.0491
4.8096
+
=
0.0491
kmol
kg
Na2SO4 yang terbentuk
=
0.0491
kmol
=
6.9690
kg
H2O yang terbentuk
=
0.0491
kmol
=
0.8834
kg
2262.2345 +
6.7093
+
H2SO4 total :
25.5594
+
16.8976
8.0364 =
+
4.8096
2324.2468 kg
Kebutuhan asam sulfat =
2324.2468 kg
Digunakan asam sulfat 45 % = 2324.246779 / 45% = 5164.992842 kg Sisanya adalah H2O = 2840.7461 kg Jumlah H2O total : 415.5125 1.4761 = Neraca massa :
+
1.2323
+
4.6946
+
0.8834
+
2840.7461
+
3.1036
3267.6485 kg
Komponen Masuk(kg/jam) Komponen Keluar(kg/jam) Alumina dari ball mill Filtrat menuju Filter prees Al2O3 800.8744 Al2O3 16.0175 SiO2 942.2051 SiO2 942.2051 Fe2O3 3.7259 Fe2O3 0.0745 TiO2 1.6559 TiO2 1.6559 CaO 14.9034 CaO 0.2981 MgO 7.0377 MgO 0.1408 K2O 7.8657 K2O 0.1573 Na2O 3.1049 Na2O 0.0621 Total 1781.3730 Al2(SO4)3 2631.5789 Penambahan H2SO4 45 % Fe2(SO4)3 9.1283 H2SO4 2324.2468 CaSO4 35.4701 H2O 2840.7461 MgSO4 20.6909 Total 5164.9928 K2SO4 14.2687 Na2SO4 6.9690 H2O 3267.6485 Total 6946.3659 6946.3659
ρ bahan (gr/cc) 3.9900 2.3200 5.1200 4.2600 3.3200 3.6500 2.3200 2.2700 2.71 3.097 2.96 2.66 2.662 2.698 1
11. FILTER PRESS Fungsi : Memisahkan padatan dan air yang terikut
Feed
FILTER PRESS
Filtrat
cake Kriteria design : 5 % filtrat terikut pada cake Kondisi operasi : Tekanan operasi = 1 atm Suhu masuk = 105 oC Suhu keluar = 95 oC Feed masuk : Feed Berat (kg/jam) Al2O3 16.0175 SiO2 942.2051 Fe2O3 0.0745 TiO2 1.6559 CaO 0.2981 MgO 0.1408 K2O 0.1573 Na2O 0.0621 Al2(SO4)3 2631.5789 Fe2(SO4)3 9.1283 CaSO4 35.4701 MgSO4 20.6909 K2SO4 14.2687 Na2SO4 6.9690 H2O 3267.6485 Total 6946.3659 sebesar 5 % filtrat terikut cake :
Filtrat Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O
5955.5747 x
Berat (kg/jam) 2631.5789 9.1283 5.2903 20.6909 14.2687 6.9690 3267.6485
Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CaSO4
5955.5747 5%
=
297.7787
kg
Dengan komposisi sebagai berikut : Komponen Filtrat masuk Al2(SO4)3 2631.5789 Fe2(SO4)3 9.1283 CaSO4 5.2903 MgSO4 20.6909 K2SO4 14.2687 Na2SO4 6.9690 H2O 3267.6485 Total 5955.5747
Filtrat terikut 131.5789 0.4564 0.2645 1.0345 0.7134 0.3484 163.3824 297.7787
Filtrat keluar 2500.0000 8.6719 5.0258 19.6564 13.5553 6.6205 3104.2661 5657.7960
Neraca massa : Komponen Filtrat dari reaktor Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O
Masuk 16.0175 942.2051 0.0745 1.6559 0.2981 0.1408 0.1573 0.0621 2631.5789 9.1283 35.4701 20.6909 14.2687 6.9690 3267.6485 6946.3659
Komponen Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O
Keluar 16.0175 942.2051 0.0745 1.6559 0.2981 0.1408 0.1573 0.0621 131.5789 0.4564 30.4443 1.0345 0.7134 0.3484 163.3824 1288.5699
Filtrat menuju Thickener Al2(SO4)3 2500.0000 Fe2(SO4)3 8.6719 CaSO4 5.0258 MgSO4 19.6564 K2SO4 13.5553 Na2SO4 6.6205 H2O 3104.2661
Kelarutan i i i i i i i i 89 i 0.1619 74 24.1 42
Total
5657.7960 6946.3659
6946.3659
12. THICKENER Fungsi : Memisahkan padatan dan liquid secara sedimentasi
Feed
THICKENER
Filtrat
cake Kriteria design : % solid pada feed : minimum 11 % Waktu pengendapan : 3 - 5 jam
(Perry 7 ed : 18-72) (Perry 7 ed : 18-72)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Waktu tinggal :
(atmospheric pressure) (Perry 7 ed : 18-72)
1 atm 3 jam
Penurunan suhu karena alat dan bahan = 10 % dari suhu masuk Suhu masuk : 95oC Suhu keluar : 86 oC Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 CaSO4 MgSO4 K2SO4 Na2SO4 H2O Total
Berat (kg/jam) 2500.0000 8.6719 5.0258 19.6564 13.5553 6.6205 3104.2661 5657.7960
(Ulrich :432)
Penambahan reaktan pembantu : 1. Untuk mengendapkan besi, maka ditambahkan barium sulfid 2. Untuk mempercepat pengendapan, ditambahkan glue 3. Penambahan glue = 0.4 tiap 1000 kg aluminium sulfat Reaksi yang terjadi : Fe2(SO4)3 + 3 BaS Komponen Fe2(SO4)3 BaS Fe2S3 BaSO4
Fe2S3
= =
8.6719 8.6719 400
Kebutuhan BaS
=
3 x
=
0.0650
=
1 x
=
0.0217
=
3 x
=
0.0650
Produk BaSO4
Kebutuhan Barium Sulfat : Kebutuhan Barium Sulfat = Kadar BaS = Berat total BaS
3 BaSO4
BM 400 169 208 233
Tinjauan reaksi : Berat Fe2(SO4)3 Mol Fe2(SO4)3
Produk Fe2S3
+
=
kg =
0.0217
0.0217 x
0.0650
169
0.0217 x
x
10.9917 99.90% 10.9917
=
=
kmol
=
10.9917
0.0217
208
0.0217
Berat Na2SO4 pada BaS kadar 99.9 %
=
kmol
=
=
kmol 4.5094 kg
0.0650
233
kg
=
kmol 15.1542
kg
kg
x
100 99.9 11.0027
=
-
11.0027
10.9917
=
0.0110
kg
Penambahan Glue : Penambahan glue = 0.4 kg tiap 1000 kg aluminium sulfat Berat Al2(SO4)3
=
2500.0000
Kebutuhan glue
=
2500.0000 1000
kg x
0.4 =
1.0000
Komposisi Glue : Komponen Protein NaCl H2O Total Total H2O
= = =
% Berat 90% 1% 9% 100%
Berat (kg/jam) 0.9000 0.0100 0.0900 1.0000
H2O pada feed + 3104.2661 + 3104.3561 kg
H2O pada glue 0.0900
Komposisi produk setelah reaksi : (Perry 7 ed ; tabel 2-1 pada suhu operasi 86 oC ) Kelarutan dalam H2O Komponen Berat (kg/jam) kg/ 100 kg H2O Al2(SO4)3 2500.0000 80.8 CaSO4 5.0258 0.1619 MgSO4 19.6564 74 K2SO4 13.5553 22.8 Na2SO4 6.6315 43 H2O 3104.3561 Fe2S3 4.5094 tidak larut BaSO4 15.1542 0.000719 NaCl 0.0100 40.07 Glue 0.9000 mengendap Total 5669.7987
kg
Tinjauan kelarutan bahan dalam air : Al2(SO4)3 : Berat air =
3104.3561 kg
Kelarutan Al2(SO4)3
=
Al2(SO4)3 terlarut :
3104.3561 x 100 2500.0000 kg
Berat Al2(SO4)3
=
80.8
kg/100 kg H2O 80.8
=
2508.3197 kg
Maka Al2(SO4)3 larut semua dalam air Ca(SO4) Berat air =
3104.3561 kg
Kelarutan Ca(SO4)
=
Ca(SO4) terlarut :
0.1619 3104.3561 x 100 5.0258 kg
Berat Ca(SO4) =
kg/100 kg H2O 0.1619 =
5.0260
kg
Maka Ca(SO4) larut semua dalam air Mg(SO4) Berat air =
3104.3561 kg
Kelarutan Mg(SO4)
=
Mg(SO4) terlarut :
74
kg/100 kg H2O
3104.3561 x 100 19.6564 kg
Berat Mg(SO4) =
74
=
Maka Mg(SO4) larut semua dalam air K2(SO4) Berat air =
3104.3561 kg
Kelarutan K2(SO4)
=
22.8
kg/100 kg H2O
2297.2235 kg
K2(SO4) terlarut : Berat K2(SO4) =
3104.3561 x 100 13.5553 kg
22.8
=
707.7932
kg
Maka K2(SO4) larut semua dalam air Na2(SO4) Berat air = 3104.3561 kg Kelarutan Na2(SO4) = 43 Na2(SO4) terlarut : Berat Na2(SO4) =
kg/100 kg H2O
3104.3561 x 100 6.6315 kg
43
=
1334.8731 kg
Maka Na2(SO4)3 larut semua dalam air Ba(SO4) Berat air = 3104.3561 kg Kelarutan Ba(SO4) = 0.00072 kg/100 kg H2O Ba(SO4) terlarut : Berat Ba(SO4) =
3104.3561 x 100 15.1542 kg
0.00072 =
Maka Ba(SO4) tidak larut dalam air Komposisi bahan bersifat solid : Komponen Fe2S3 Ba(SO4) Protein Total
Berat (kg/jam) 4.5094 15.1542 0.9000 20.5636
Komponen bahan bersifat liquid : Komponen Al2(SO4)3
Berat (kg/jam) 2500.0000
Fraksi berat 0.4425
0.0223
kg
Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) NaCl H2O Total
5.0258 19.6564 13.5553 6.6315 0.0100 3104.3561 5649.2351
0.0009 0.0035 0.0024 0.0012 0.0000018 0.5495 1
Asumsi liquid terikut solid = 10 % dari liquid pada feed ( Perry ed 6 ; 19-87) Berat liquid =
5649.2351 kg
Berat liquid terikut solid =
5649.2351 x
Berat liquid yang terikut overflow = = Terdiri dari : Komponen Al2(SO4)3 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) NaCl H2O Total
Fraksi berat 0.44254 0.00089 0.00348 0.00240 0.00117 0.0000018 0.54952 1
10%
5649.2351 5084.3116 kg
=
564.9235
kg
564.9235
Feed (kg/jam) Liquid pada underflow (kg/jam) 2500.0000 250.0000 5.0258 0.5026 19.6564 1.9656 13.5553 1.3555 6.6315 0.6632 0.0100 0.0010 3104.3561 310.4356 5649.2351 564.9235
Asumsi impurities yang sedikit jumlahnya dianggap air, maka komposisi liquid overflow : Komponen Al2(SO4)3 H2O Total
Berat (kg/jam) 2250.0000 2834.3116 5084.3116
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Filtrat dari Filter Press Menuju evaporator
Keluar (kg/jam) kadar:
Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 Ca(SO4) Mg(SO4) K2(SO4) Na2(SO4) H2O
Protein NaCl H2O BaS Na2SO4
Total
2500.0000 Al2(SO4)3 8.6719 H2O 5.0258 19.6564 Limbah padat 13.5553 Protein 6.6205 Fe2S3 3104.2661 BaSO4 5657.7960 Liquid pada underflow 0.9000 Al2(SO4)3 0.0100 Ca(SO4) 0.0900 Mg(SO4) 10.9917 K2(SO4) 0.0110 Na2(SO4) 12.0027 NaCl H2O 5669.7987
2250.0000 2834.3116 5084.3116 0.9000 4.5094 15.1542 20.5636 250.0000 0.5026 1.9656 1.3555 0.6632 0.0010 310.4356 564.9235 5669.7987
13. EVAPORATOR Fungsi : Memekatkan bahan sampai kadar 54 %
H2O
Al2(SO4)3 44,25 Feed
EVAPORATOR
Produk Al2(SO4)3 54%
Kriteria design : Diameter maksimum : 4m Dimension rasio : 1 /2 % Pemekatan untuk single efek : maksimum 60 %
(Ulrich : T. 4-18) (Ulrich : T. 4-18) (Badger :204)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi : Kadar pemekatan :
1 atm 90oC 54.00%
(Atmospheric pressure) (Kirk Othmer , Vol 2 :247) (Kirk Othmer , Vol 2 : 59)
Feed masuk dari Thickener Komponen Al2(SO4)3 H2O Total
Berat (kg) 2250.0000 2834.3116 5084.3116
Fraksi berat 0.4425 0.5575 1
Kadar pemekatan :54% Neraca massa = F= XF=
F . Xf
=
L.XL
+
V.XV
5084.3116 0.4425
Asumsi aluminium sulfat tidak menguap, maka XV XL F. XF V. XV
= = =
Maka L =
0.5400 5084.3116 x 0 F . XF XL
Berat larutan pekat :
=
0.4425
2250.0000 0.5400
=
2250.0000 kg
=
4166.666667 kg
4166.666667 kg
Berat Al2(SO4)3 pada feed :
2250.0000 kg
Berat H2O pada produk akhir : 4166.666667 Berat H2O pada feed
:
2834.3116 kg
Penguapan H2O
:
2834.3116 -
Neraca massa :
0
2250.0000 =
1916.6667
1916.6667 =
917.6449
Komponen Masuk(kg/jam) Filtrat dari Thickener Al2(SO4)3 2250.0000 H2O 2834.3116 5084.3116
Komponen Menuju Kristaliser Al2(SO4)3 H2O
Keluar(kg/jam) 2250.0000 1916.6667 4166.6667
Uap air : H2O Total
917.6449 5084.3116
5084.3116
14. KRISTALISER Fungsi : Kristalisasi aluminium sulfat dengan cara pendinginan Brine 5oC
KRISTALISER
Feed
Al2(SO4)3.16H2O
Brine 20oC
Larutan Aluminium sulfat didinginkan sampai suhu 10oC selama pendinginan 0% total H2O menguap Feed masuk : Komponen Al2(SO4)3 H2O Total
Berat 2250.0000 1916.6667 4166.6667
106.4814815
Reaksi solidifikasi aluminium sulfat : Al2(SO4)3 Komponen
+
16H2O BM
Al2(SO4)3.16H2O
0.54
Al2(SO4)3 H2O Al2(SO4)3.16H2O
342 18 630
Tinjauan reaksi : Berat
Al2(SO4)3
=
2250.0000 kg
Mol
Al2(SO4)3
=
2250.0000 = 342
6.5789 kmol
6.5789 =
105.263 kmol
Kebutuhan H2O Produk
=
16 / 1 x
Al2(SO4)3.16H2O = 1 /1 x 6.5789 = 6.5789 kmol = 6.5789 x 630 = 4144.736842 kg
Kebutuhan H2O = H2O pada feed = Maka sisa H2O Neraca massa :
=
105.2632 kmol= 1916.6667 kg 21.9298
1894.736842 kg
kg
Komponen Masuk(kg/jam) Komponen Keluar(kg/jam) Filtrat dari Evaporator Kristal Al2(SO4)3 2250.0000 Al2(SO4)3.16H2O 4144.7368 99.47368421 H2O 1916.6667 H2O 21.9298 0.526316 Total 4166.6667 4166.6667
15. BALL MILL Fungsi : Menghaluskan bahan sampai 200 mesh Feed (F) Recycle ( R )
BALL MILL
Produk solid (F')
Kriteria design : Kapasitas : 5, 22, 51, 105, 180 ton/hari Ukuran ball mill (3 x 3) ft ; (4 x 3) ft ; (5 x 4) ft Ukuran bola baja : 5 in (reduction ratio 15,6 : 1) Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 10oC
Feed masuk : Komponen
(Perry 6ed : T. 8-18) (Perry 6ed : T. 8-18) (Brown : fig.37)
(atmospheric pressure) (Kirk Othmer 2-60)
Feed total (kg/jam) 4144.7368 21.9298 4166.6667
Al2(SO4)3.16H2O H2O Total
Ukuran feed keluar = 200 mesh Ukuran yang tidak sesuai = 5% Bahan dengan ukuran yang sesuai =
95%
Neraca massa total : F
F
+ R
=
R
=
+
1781.3730
0.05 +
Komposisi recycle =
F' 0.05 F' 0.05
F' =
F'
F'
=
F'
F'
=
1875.1295
Produk -Feed
Terdiri dari: Komponen Feed (kg/jam) Produk (kg/jam) Recycle (kg/jam) Al2(SO4)3.16H2O 4144.7368 4362.8809 218.1440 H2O 21.9298 23.0840 1.1542
Total
4166.6667
4385.9649
219.2982
Neraca massa : Komponen Masuk(kg/jam) Alumina dari Balmill Al2(SO4)3.16H2O 4144.7368 H2O 21.9298 4166.6667 Alumina Recycle Al2(SO4)3.16H2O 218.1440 H2O 1.1542 219.2982 Total 4385.9649
Komponen Keluar(kg/jam) Alumina menuju screen Al2(SO4)3.16H2O 4362.8809 H2O 23.0840
4385.9649
16. SCREEN Fungsi : Memisahkan ukuran 200 mesh Feed masuk (F')
Oversize keBell mill (R)
SCREEN
Undersize (200 mesh) (P) menuju reaktor Kriterian design : Ukuran partikel : % oversize product :
minimum 4.25 in (Perry 6ed : 21-15) 5 % - 50% (Perry 6ed : 21-14)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : 1 atm Suhu operasi : 30oC
Feed masuk : Komponen
(atmospheric pressure) (suhu kamar)
Feed (kg/jam)
% berat
Al2(SO4)3.16H2O H2O Total
4362.8809 23.0840 4385.9649
99.4737 0.5263 100.0000
Asumsi ukuran oversize = 5 % (Perry 6ed : 21-14) Berat ukuran undersize = Feed - berat oversize Neraca massa total : F'
=
R
+
P
Berdasarkan perhitungan pada Ball mill : F' R
= = F'
4385.9649 kg 219.2982 kg =
4385.9649 = P
=
R
+
P
219.2982 4167
+
P
=
F'
kg
Komposisi produk screen : P
-
R
Komponen Feed (kg/jam) Recycle (kg/jam) Produk (kg/jam) Al2(SO4)3.16H2O 4362.8809 218.1440 4144.7368 H2O 23.0840 1.1542 21.9298 Total 4385.9649 219.2982 4166.6667
Neraca Massa Komponen Masuk (kg/jam) Komponen Keluar (kg/jam) Alumina dari ball mill Alumina menuju silo Al2(SO4)3.16H2O 4362.8809 Al2(SO4)3.16H2O 4144.7368 H2O 23.0840 H2O 21.9298 4385.9649 4166.6667
Alumina menuju ball mill Al2(SO4)3.16H2O H2O Total
4385.9649
218.1440 1.1542 219.2982 4385.9649
Tinjauan kapasitas produksi : Untuk : 2070.126855 kg kaolin didapat produk aluminium sulfat : =
4166.6667
kg/jam
=
100000
kg/hari
( 24 jam proses)
=
30000000
kg/thn
(300 hari kerja)
=
30000
ton/tahun
THANK'Z MY GOD : JESUS CHRIST WHO HAS HELPED ME
ρ bahan (gr/cc) 3.9900 2.3200 5.1200 4.2600 3.3200 3.6500 2.3200 2.2700
k aluminium sulfat
ρ bahan (gr/cc) 3.9900 2.3200 5.1200 4.2600 3.3200 3.6500 2.3200 2.2700 2.71 3.097 2.96 2.66 2.662 2.698 1
Cake Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O CaSO4
Berat (kg/jam) 16.0175 942.2051 0.0745 1.6559 0.2981 0.1408 0.1573 0.0621 30.1798
990.7911
Kelarutan ρ bahan (gr/cc) i i i i i i i i
3.9900 2.3200 5.1200 4.2600 3.3200 3.6500 2.3200 2.2700
0.7
89
2908.207194
0.1619 74 24.1 42
5.290322975 2418.059914 787.5032964 1372.412384
i
pada underflow (kg/jam) 250.0000 0.5026 1.9656 1.3555 0.6632 0.0010 310.4356 564.9235
posisi liquid overflow :
kadar:
Liquid pada overflow (kg/jam) 2250.0000 4.5232 17.6907 12.1997 5.9684 0.0090 2793.9205 5084.3116
0.4425
kg
kg
0.54
99.47368421 0.526316
HO HAS HELPED ME TO DO MY FINAL TASK :)
APPENDIX B PERHITUNGAN NERACA PANAS Satuan
:
kilo kalori / jam
Waktu operasi
:
1 jam proses
Suhu Refference
:
25oC
=
298.15 K
Persamaan panas untuk kondisi aliran steady ; Q = ∆H
∆H =
n . Cp. ∆T
Dengan
Cp =
:
A
Dengan
=
∫
n
T
Cp dT
( Himmelblau : 386)
T ref
∆H =
panas
;
kkal
n
berat bahan
;
kmol
Cp =
spesifik heat
;
kkal/kmol Kelvin
Tref =
suhu refference
;
Kelvin
T
suhu bahan
;
Kelvin
=
=
+
B.T +
C.T2
:
Cp
=
+
D.T3
( Sherwood, Appendix A)
Specific heat
;
kkal/kamol.Kelvin
A,B,C,D =
Konstanta specific heat
;
Konstanta spesific heat
T
Suhu bahan
;
Kelvin
=
Data konstanta A,B,C,D Komponen
BM
A
B
C
Al2O3.2SiO2
222
40.79
0.004763
-992800
Fe2O3
160
41.17
0.01882
-979500
TiO2
80
11.81
0.00754
-41900
D
CaO
56
10
0.00484
-108000
MgO
40
10.86
0.001197
-208700
K2O
94
4.97
Na2O
62
5.01
0.00536
CO2
44
10.34
0.00274
-195500
Al2O3
102
22.08
0.008971
-522500
SiO2
60
10.87
0.008712
-241200
H2SO4
98
58
Al2(SO4)3
342
63.5
Fe2(SO4)3
400
66.2
CaSO4
136
18.52
0.02197
-156800
MgSO4
120
26.7
K2SO4
174
33.1
Na2SO4
142
32.8
BaS
169
39.8
Fe2S3
112
10.7
0.01336
BaSO4
233
21.35
0.0141
Protein
75
5.542
0.02483
NaCl
58.5
10.79
0.0042
Al2(SO4)3.16H2O
630
235
H2O (G)
18
8.22
0.00015
0.00000134
H2O (L)
18
7.701
0.0004505
0.00000251
-0.00000139 -0.000000004
-8.59E-10
Data konstanta specific heat dari Perry ed 7 ; tabel 2-194 Data konstanta spesific heat Glue dan H2O liquid dari Sherwood Appendic A
1. ROTARY KILN Fungsi : Kalsinasi kaolin menjadi alumina udara panas ( 1150oC) udara panas (1200oC) Feed (30oC)
ROTARY KILN produk (1100oC)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi
1 atm
:
1100
Penentuan suhu udara :
oC = 1150
2012
oF
oC
Entalpi masuk : Entalpi bahan dari screen pada suhu 30oC :
∆H =
n
∫
Cp. dT
Massa bahan : Komponen Al2O3.2SiO2
Berat (kg/jam)
BM
kmol
1743.2538
222
7.8525
Fe2O3
3.7262
160
0.0233
TiO2
1.6561
80
0.0207
CaO
14.9049
56
0.2662
MgO
7.0384
40
0.1760
K2O
7.8665
94
0.0837
Na2O
3.1052
62
0.0501
288.575683537
44
6.5585
CO2 Total :
2070.1269
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3.2SiO2
30 oC = =
303.15 K
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
40.79
( 303,15 - 298,15)
+
0.004763 2
-
=
-992800
203.9500
+
[
1
-
303.15
7.1600
1 298.15
-
54.9211
=
∫
T
Cp dT
Fe2O3
=
156.1889
kkal/kmol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
41.17
( 303,15 - 298,15)
+
0.018820 2
-
∫
T
Cp dT
TiO2
-979500
[
=
205.8500
+
=
179.9558
kkal/kmol
=
1 303.15
28.2912
A ( T- Tref)
-
1 298.15
-
54.1854
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
11.81
( 303,15 - 298,15)
+
0.007540 2
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
[
=
59.0500
+
=
68.0666
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1 303.15
11.3345
+
-
1 298.15
-
2.3179
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.00
( 303,15 - 298,15)
+
0.004840 2
-
=
-108000
50.0000
+
[
1
-
303.15
7.2757
1 298.15
-
5.9745
∫
T
Cp dT
MgO
=
51.3012
=
A ( T- Tref)
kkal/kmol +
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.86
( 303,15 - 298,15)
+
0.001197 2
-
∫
T
Cp dT
K2O
[
=
54.3000
+
=
44.5542
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1
-
303.15
1.7994
1 298.15
-
11.5452
T ref
=
∫
-208700
T
Cp dT
Na2O
4.97
(303,15 - 298,15)
=
24.8500
=
A ( T- Tref)
kkal/kmol +
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
5.01
( 303,15 - 298,15)
+
0.005360 2
∫
T
Cp dT
CO2
=
25.05
+
=
33.1074
=
A ( T- Tref)
8.05742
kkal/kmol +
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.34
( 303,15 - 298,15)
+
0.002740 2
-
-195500
[
1
-
1
[
Komponen
∫
T
=
51.7000
+
=
45.0040
kkal/kmol
Fe2O3
179.9558
TiO2
68.0666
CaO
51.3012
MgO
44.5542
K2O
24.8500
Na2O
33.1074
CO2
45.0040 ∆H =
Al2O3.2SiO2
-
10.8149
T ref
156.1889
∆H
4.1189
298.15
Cp dT ( kkal/kmol)
Al2O3.2SiO2
Entalpi bahan :
303.15
n
∫
T
Cp dT T ref
=
7.8525
kmol
x
156.1889
kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.0233
kmol
x
179.9558
kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.0207
kmol
x
68.0666
kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.2662
kmol
x
51.3012
kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.1760
kmol
x
44.5542
kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.0837
kmol
x
24.8500
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.0501
kmol
x
33.1074
kkal/kmol
=
∆H
CO2
=
6.5585
kmol
x
45.0040
kkal/kmol
=
Entalpi total Entalpi keluar :
=
1. Entalpi bahan ke Rotary Cooler pada suhu :
1100
oC :
∆H =
n
∫
T
T ref
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Al2O3
800.1535
102
7.8446
SiO2
941.3571
60
15.6893
Fe2O3
3.7225
160
0.0233
TiO2
1.6544
80
0.0207
CaO
14.8900
56
0.2659
MgO
7.0314
40
0.1758
K2O
7.8586
94
0.0836
Na2O
3.1021
62
0.0500
Total
1779.7696
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
1100 =
oC =
A ( T- Tref)
1373.15 K +
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
22.08
( 1373,15- 298,15)
+
0.008971 2
-
=
23736
=
∫
T
Cp dT
SiO2
=
-522500
[
+
1
-
1373.15
8058.8624
1 298.15
-
1371.9616256
30422.9007 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.87
( 1373,15- 298,15)
+
0.008712 2
-
-241200
[
1 1373.15
-
1 298.15
=
11685
=
∫
T
Cp dT
Fe2O3
=
+
7826.1965
-
633.33424706
18878.1123 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
41.17
( 1373,15 - 298,15)
+
0.018820 2
-
∫
T
Cp dT
TiO2
-979500
[
=
44257.7500 +
=
58592.2673 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1
-
1373.15
298.15
16906.4530 -
+
1
2571.9357
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
11.81
( 1373,15 - 298,15)
+
0.007540 2
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
[
=
12695.7500 +
=
19359.0916 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1 1373.15
6773.3611
+
-
1 298.15
-
110.0195
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.00
( 1373,15 - 298,15)
+
0.004840 2
-
-108000
[
1 1373.15
-
1 298.15
∫
T
Cp dT
MgO
=
10750.0000 +
=
14814.3045 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
4347.8870
+
-
283.5825
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.86
( 1373,15 - 298,15)
+
0.001197 2
-
∫
T
Cp dT
K2O
-208700
[
=
11674.5000 +
=
12201.7966 kkal/kmol
=
1
-
1373.15
1075.2935
1 298.15
-
547.9969
A ( T- Tref)
T ref
∫
T
Cp dT
Na2O
=
4.97
=
5342.7500
=
(1373,15 - 298,15) kkal/kmol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
5.01
(1373,15 - 298,15)
+
0.005360 2
= = Komponen
∫
T
5385.75
Al2O3
30422.9007
SiO2
18878.1123
Fe2O3
58592.2673
4815.0153
10200.7653 kkal/kmol
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
+
TiO2
19359.0916
CaO
14814.3045
MgO
12201.7966
K2O
5342.7500
Na2O
10200.7653
Entalpi bahan :
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
∆ H Al2O3
=
7.8446
kmol
x
30422.9007 kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
15.6893
kmol
x
18878.1123 kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.0233
kmol
x
58592.2673 kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.0207
kmol
x
19359.0916 kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.2659
kmol
x
14814.3045 kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.1758
kmol
x
12201.7966 kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.0836
kmol
x
5342.7500
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.0500
kmol
x
10200.7653 kkal/kmol
=
Entalpi total
2. Entalpi bahan ke cyclone pada suhu
Komponen
Berat (kg/jam)
1150
BM
oC :
kmol
Al2O3
0.8010
102
0.0079
SiO2
0.9423
60
0.0157
Fe2O3
0.0037
160
0.00002
TiO2
0.0017
80
0.00002
CaO
0.0149
56
0.0003
MgO
0.0070
40
0.0002
K2O
0.0079
94
0.0001
Na2O
0.0031
62
0.0001
∆H =
n
=
∫
T
Cp T ref
CO2
288.5757
Total
290.3572
44
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
1150 =
6.5585
oC =
A ( T- Tref)
1423.15 K +
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
22.08
( 1423,15- 298,15)
+
0.008971 2
-
=
24840
=
∫
T
Cp dT
SiO2
=
-522500
[
+
1
-
1423.15
8686.0025
1 298.15
-
1385.3302783
32140.6723 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.87
( 1423,15- 298,15)
+
0.008712 2
-
=
12229
=
∫
T
Cp dT
Fe2O3
=
-241200
[
+
1
-
1423.15
8435.2307
1 298.15
-
639.50557534
20024.4751 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
41.17
( 1423,15- 298,15)
+
0.018820 2
-
-979500
[
1 1423.15
-
1 298.15
=
46316
=
∫
T
Cp dT
TiO2
=
+
18222.1121 -
2596.9971437
61941.3650 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
11.81
( 1423,15 - 298,15)
+
0.007540 2
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
[
=
13286.2500 +
=
20475.6221 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1 1423.15
7300.4636
+
-
1 298.15
-
111.0916
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.00
( 1423,15 - 298,15)
+
0.004840 2
-
∫
T
Cp dT
MgO
-108000
[
=
11250.0000 +
=
15649.8935 kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1.00 1423.15
4686.2393
+
-
1 298.15
-
286.3458
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.86
( 1423,15 - 298,15)
+
0.001197 2
-
-208700
[
1 1423.15
-
1 298.15
∫
T
Cp dT
K2O
=
12217.5000 +
=
12823.1361 kkal/kmol
=
1158.9728
-
553.3367
A ( T- Tref)
T ref
∫
T
Cp dT
Na2O
=
4.97
=
5591.2500
=
(1423,15 - 298,15) kkal/kmol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
5.01
(1423,15 - 298,15)
+
0.005360 2
=
5636.25
=
∫
T
Cp dT
CO2
=
+
5189.7195
10825.9695 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.34
(1423,15 - 298,15)
+
0.002740 2
-
Komponen
∫
T
-195500
[
=
11632.5000 +
=
13770.7409 kkal/kmol
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3
32140.6723
SiO2
20024.4751
Fe2O3
61941.3650
1
-
1386.55
2652.9536
1 298.15
-
514.7128
TiO2
20475.6221
CaO
15649.8935
MgO
12823.1361
K2O
5591.2500
Na2O
10825.9695
CO2
13770.7409
Entalpi bahan :
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
∆ H Al2O3
=
0.0079
kmol
x
32140.6723 kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
0.0157
kmol
x
20024.4751 kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.00002
kmol
x
61941.3650 kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.00002
kmol
x
20475.6221 kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.0003
kmol
x
15649.8935 kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.0002
kmol
x
12823.1361 kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.0001
kmol
x
5591.2500
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.0001
kmol
x
10825.9695 kkal/kmol
=
∆H
CO2
=
0.0500
x
13770.7409 kkal/kmol
=
kmol
Entalpi total Total entalpi keluar
=
Entalpi menuju rotary cooler
=
543645.34539 +
=
544910.51245 kkal
Panas reaksi : Berdasarkan Himmelblau halaman 456
1265.1670523
+
=
Entalpi menuju cyclone
Panas reaksi standart, 25oC ∆ H reaksi pada suhu standart : ∆H
o R
25oC
=
[
∆H
o
25oC
F
produk]
-
[
∆H
o
25oC
F
reaktan]
Reaksi yang akan terjadi : (Kirk Othmer Vol 14 :633) Al2O3.2SiO2(s) Data
∆H
o
Al2O3 (s)
komponen :
F
Komponen
∆H
o F
+
2 SiO3(s)
(Perry 7ed ; T 2.220)
(kkal/mol)
Al2O3.2SiO2
-648.7
Al2O3
-399.09
SiO2
-202.46
Tinjauan panas reaksi : mol Al2O3.2SiO2
=
7.8525 kmol
=
7852.494704 mol
mol Al2O3
=
7.8525 kmol
=
7852.494704 mol
mol SiO2
=
15.7050 kmol
=
15704.989408 mol
∆H
o F
25oC
=
[(
7.8525
x
-399.09
)
[(
7.8525
x
-648.7
)]
+
(
-1219.570952 kkal
Sumber panas yang digunakan adalah gas hasil pembakaran batu bara (flue gas) C
=
69.52
%
H
=
5.32
%
O
=
10.02
%
N
=
1.28
%
S
=
3.86
%
Ash
=
10.00
%
+
15.7050
x
###
%
- Menghitung komposisi gas panas (gas hasil pembakaran) : Suhu
=
1200
o
C
=
1473.15 K
Suhu udara
=
30
o
C
=
303.15 K
Dari Perry edisi ke-6, Fig. 20-11,hal. 20-6 pada Tdry = 30 oC dan %H = 60% diperoleh Humidity udara
=
0.015
kg air kg udara kering
- Reaksi pembakaran (dianggap pembakaran sempurna) C(s) O2(g) CO2(g) + H2(s)
+
½O2(g)
H2O(g)
S(s)
+
O2(g)
SO2(g)
- Basis : m kg bahan bakar (batu bara) C
=
0.6952 kg
=
0.0579 m
k.mol
H
=
0.0532 kg
=
0.0532 m
k.mol
O
=
0.1002 kg
=
0.0063 m
k.mol
N
=
0.0128 kg
=
0.0009 m
k.mol
S
=
0.0386 kg
=
0.0012 m
k.mol
C(s)
+
mula-mula
=
0.05789 m
bereaksi
=
0.05789 m
setimbang
=
H2(s)
+
mula-mula
=
0.02660 m
bereaksi
=
0.02660 m
setimbang
=
O2(g)
CO2(g)
........
0.05789 m
0.05789 m
0.05789 m
0.05789 m
½O2(g)
H2O(g)
0.01330 m
0.02660 m
0.01330 m
0.02660 m
(1)
........ (2)
........ (3) S(s)
+
mula-mula
=
0.00120 m
bereaksi
=
0.00120 m
setimbang
=
O2(g)
SO2(g)
0.00120 m
0.00120 m
0.00120 m
0.00120 m
O2 yang dibutuhkan untuk melakukan pembakaran
O2
=
O2 R.1
O2 R.2
=
0.05789 m
+
=
0.07239 m
k.mol
+
0.01330
O2 yang ada di dalam batu bara O2 teoritis yang digunakan
O2 R.3
+
m
= =
+
0.00120 m
0.0031 m
k.mol
0.0693 m
k.mol
10.55
m
kg
Udara yang digunakan 30% berlebih = 13.72 O2 dalam udara = 2.8811 m kg
m
Udara teoritis yang dibutuhkan =
N2 dalam udara
=
0.0900 m
k.mol
=
10.8385 m
kg
=
0.3868 m
k.mol
Massa H2O yang terikut dalam udara
kg
=
0.2058 m
kg
=
0.0114 m
k.mol
- Gas-gas hasil pembakaran CO2 = 0.05789 m
k.mol
SO2
=
0.00120 m
k.mol
H2 O
=
0.02660 m
k.mol +
0.01143 m
k.mol
=
0.0380 m
k.mol
O2
=
0.09004 m
k.mol -
0.06926 m
k.mol
=
0.0208 m
k.mol
N2
=
0.38681 m
k.mol +
0.00046 m
k.mol
=
0.3873 m
k.mol
CO2
=
2.5475 m
kg
=
17.18
% berat
SO2
=
0.0771 m
kg
=
0.52
% berat
H2 O
=
0.6846 m
kg
=
4.62
% berat
O2
=
0.6649 m
kg
=
4.48
% berat
N2
=
10.8513 m
kg
=
73.19
% berat
14.8254 m
kg
100
% berat
Menghitung Cp flue gas pada suhu t =
1200 + 25 2
=
612.50
CO2
=
0.295
k.cal/kg.oC
=
12.983
k.cal/k.moloC
SO2
=
0.200
k.cal/kg.oC
=
12.812
k.cal/k.moloC
H2 O
=
0.449
k.cal/kg.oC
=
8.082
k.cal/k.moloC
O2
=
0.260
k.cal/kg.oC
=
8.320
k.cal/k.moloC
N2
=
0.300
k.cal/kg.oC
=
8.406
k.cal/k.moloC
o
C
Panas flue gas ∆HG1 = T1
=
Tref
=
∆T
=
m
x
1800 25
o
o
C
1775
Cp
x
∆T
C
=
2073.15 oK
= o
298.15
o
K
K
CO2
=
2.5475 m
x
0.295
x
1775
=
1333.9468
m
SO2
=
0.0771 m
x
0.200
x
1775
=
27.3804
m
H2 O
=
0.6846 m
x
0.449
x
1775
=
545.6049
m
O2
=
0.6649 m
x
0.260
x
1775
=
306.8399
m
N2
=
10.8513 m
x
0.300
x
1775 ∆HG1
=
5778.3289
m
+
=
7992.1008
m
k.cal
Panas Batu Bara ∆HB = m T1
=
Tref
=
Cp
=
∆HB
= =
x 30
25
o
o
C
0.29 m
Cp
x
∆T
C
=
303.15
=
o
K
kcal/kg˚C
x
1.45
298.15
K
o
0.29 m
Perry 13.04 x
5
k.cal
Panas Udara Masuk Udara masuk pada suhu 30oC Cs = 0.24 + 0.015 =
H
0.2402 k.cal/kg.K
Massa udara yang masuk = Massa udara + Massa air dalam udara ∆HU Cpudara Cpair = m x x ∆T + m x = =
13.72
m
x
0.2402
0.2058 m
x
0.449
16.9410 m
k.cal
Panas pembakaran batu bara ∆HV batu bara = 12,235 btu/lb ∆HV Qc = m x =
m
x
6801.6879
x
5
x
+
x
5
=
6801.6879
k.cal/kg
∆T
=
6801.6879
m
k.cal
Panas yang hilang pada burner Dianggap panas yang hilang di dalam burner sebesar= Qlosst = 0.20 x 6801.6879 m =
1360.3376
m
20%
k.cal
Panas yang hilang pada Rotary Kiln ditetapkan panas yang hilang sebesar 5 % dari panas yang disuplai Qlost = 399.6050 m k.cal Panas Flue Gas Keluar =
m
x
Cp
x
∆T
C
=
1473.15 oK
T1
=
Tref
=
∆T
=
∆HG2
=
14.8254 m
=
5290.5456
1200 25
o
o
C
1175
= o
298.15
o
K
K x
0.3037
x
1175
m
Nraca Panas Pada Rotary Kiln Panas yang masuk : Panas Bahan Baku Masuk
=
1552.4642
k.cal
Panas Flue Gas yang Masuk
=
7992.1008
m
1552.4642
k.cal +
+
7992.1008
m
k.cal
Panas yang keluar : Panas Produk Keluar Menuju Cooler
=
543645.3454
k.cal
Panas Produk Keluar Menuju Cyclone
=
1265.1671
k.cal
Panas Reaksi
=
-1219.5710
k.cal
Panas yang Hilang
=
399.6050 m
Panas Flue gas
=
5290.5456 m
= Panas yang masuk 1552.4642
+
=
k.cal k.cal +
543690.9415
+
5690.1507
m
5690.1507
m
Panas yang keluar 7992.10083 m
=
543690.9415
m
=
235.51
kg
+
k.cal
Neraca Panas Pada Burner Panas yang masuk Panas Batu Bara Panas Pembakaran Batu Bara
= 1.4500 = 6801.6879
Panas Udara
= 16.9410 6820.0789
m
k.cal k.cal
m m
k.cal +
m
k.cal
Panas yang keluar Panas Flue Gas
=
1882241.1679
Panas yang Hilang
=
1364.0158
k.cal
1882241.1679 Panas yang masuk 6820.0789
k.cal +
m +
1364.0158
m
= Panas yang keluar
m
=
1882241.1679
m
=
344.9816
+
1364.0158
m
kg
Jumlah batu bara yang dibutuhkan
= m
=
344.98 kg
Jumlah udara yang dibutuhkan =
13.72
m
=
4733.0256
kg
Neraca Energi : Komponen
Masuk(kkal/jam)
Komponen dari Screen Al2O3.2SiO2
Komponen
Keluar (kkal/jam)
Alumina menuju Rotary cooler 1226.4722 Al2O3
Fe2O3
4.1910 SiO2
TiO2
1.4091 Fe2O3
238656.7712 296184.0726 1363.1865
CaO
13.6543 TiO2
400.3570
MgO
7.8398 CaO
3939.0200
K2O
2.0796 MgO
2144.8906
Na2O
1.6581 K2O
446.6662
CO2
295.1602 Na2O
510.3813
1552.4642
543645.345394898 Alumina menuju cyclone
Panas udara masuk
5844.3400 Al2O3
Panas Batu bara
500.2232631514 SiO2
THV batu bara
2346456.89670167 Fe2O3
252.38446 314.48417 1.44255
TiO2
0.42387
CaO
4.16536
MgO
2.25637
K2O
0.46791
Na2O
0.54220
CO2
689.00016 1265.16705
Panas reaksi
-1219.5710
Panas hilang
564672.350384486
Panas flue gas Total
1245990.6323
2354353.9242
2354353.9242
2. ROTARY COOLER Fungsi : Mendinginkan alumina yang sudah dikalsinasi
udara panas
(264,96oC) udara bebas
campuran padatan
(30oC)
ROTARY COOLER produk
( 1100oC)
( 35oC)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi
1 atm
:
35 oC
Penentuan suhu udara : Udara masuk pada suhu =
30 oC =
didapatkan wet bub =
77
=
86 oF
( dry bulb) dengan kelembaban rata -rata = 70 %
oF, dimana udara mempunyai humidity sebesar :
0.02
lb H2O
( Humidity Chart)
lb udara kering Perhitungan suhu udara panas keluar dari kiln (tG2)
NTU
=
ln
tg1 - tw tg2 - tw
(Badger, hal 508)
Keterangan : NTU
=
total Number of Transfer Unit ( 1,5 - 2 : Badger 508)
tG1
=
suhu udara masuk
;
oF
tG2
=
suhu udara keluar
;
oF
tw
=
suhu wet bulb
;
oF
=
1.5 maka :
1.5 =
Diambil NTU
didapat : tG2
=
ln
508.92 oF
2012
-
77
tG2
-
77
=
264.9556 oC
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Rotary kiln pada suhu 1100oC :
∆H =
Entalpi masuk
=
Entalpi produk bawah rotary kiln
Entalpi masuk
=
543645.34539 kkal
2. Entalpi bahan dari cyclone pada suhu 1113,4oC :
∆H =
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Al2O3
0.7609
102
0.00746
SiO2
0.8952
60
0.01492
Fe2O3
0.0035
160
0.00002
TiO2
0.0016
80
0.00002
CaO
0.0142
56
0.00025
MgO
0.0067
40
0.00017
∫
n
n
T
Cp dT T ref
∫
T
Cp dT T ref
K2O
0.0075
94
0.00008
Na2O
0.0029
62
0.00005
Total
1.6925
Data kapasitas panas bahan pada suhu 1113,4oC (1386,55 K) Komponen
∫
T
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3
32140.6723
SiO2
20024.4751
Fe2O3
61941.3650
TiO2
20475.6221
CaO
15649.8935
MgO
12823.1361
K2O
5591.2500
Na2O
10825.9695
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆H
Al2O3
=
0.00746
kmol
x
32140.6723 kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
0.01492
kmol
x
20024.4751 kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.00002
kmol
x
61941.3650 kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.00002
kmol
x
20475.6221 kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.00025
kmol
x
15649.8935 kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.00017
kmol
x
12823.1361 kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.00008
kmol
x
5591.2500
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.00005
kmol
x
10825.9695 kkal/kmol
=
Entalpi total Total entalpi masuk
=
entalpi dari rotary kiln
+
entalpi dari cyclone
=
=
543645.35
=
544192.70
+
547.3585
Entalpi keluar : 1. Entalpi bahan ke ballmill pada suhu 35oC :
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Al2O3
800.1135
102
7.8442
SiO2
941.3100
60
15.6885
Fe2O3
3.7223
160
0.0233
TiO2
1.6544
80
0.0207
CaO
14.8893
56
0.2659
MgO
7.0310
40
0.1758
K2O
7.8582
94
0.0836
Na2O
3.1019
62
0.0500
Total
1779.6806
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
35 =
oC =
A ( T- Tref)
308.15 K +
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
22.08
( 308,15- 298,15)
+
0.008971 2
-
∫
T
Cp dT
SiO2
-522500
=
221
=
191.1248
=
A ( T- Tref)
[
+
1
-
308.15
27.1956
1 298.15
-
56.8708
kkal/kmol +
B ( T2 - Tref2)
+ C
∫
2
T ref
=
10.87
( 308,15- 298,15)
+
0.008712 2
-
∫
T
Cp dT
Fe2O3
-241200
=
109
=
108.8573
=
[
+
1
-
308.15
26.4104
1 298.15
-
26.25308337
kkal/kmol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
41.17
( 308,15- 298,15)
+
0.018820 2
-
∫
T
Cp dT
TiO2
-979500
=
412
=
362.1405
=
[
+
1
-
308.15
57.0528
1 298.15
-
106.61233483
kkal/kmol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
11.81
( 308,15 - 298,15)
+
0.007540 2
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
[
=
118.1000
+
=
136.3970
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1 308.15
22.8575
+
-
1 298.15
-
B ( T2 - Tref2)
4.5605
+ C
∫
2
T ref
=
10.00
( 308,15 - 298,15)
+
0.004840 2
-
∫
T
Cp dT
MgO
-108000
[
=
100.0000
+
=
102.9173
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1.00 308.15
14.6725
+
-
1 298.15
-
11.7551
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.86
( 308,15 - 298,15)
+
0.001197 2
-
∫
T
Cp dT
K2O
[
=
108.6000
+
=
89.5130
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1
-
308.15
3.6287
1 298.15
-
22.7157
T ref
=
∫
-208700
T
Cp dT
Na2O
4.97
(308,15 - 298,15)
=
49.7000
=
A ( T- Tref)
kkal/kmol +
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
5.01
(308,15 - 298,15)
+
0.005360 2
=
50.10
+
16.24884
= Komponen
∫
T
66.3488
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3
191.1248
SiO2
108.8573
Fe2O3
362.1405
TiO2
136.3970
CaO
102.9173
MgO
89.5130
K2O
49.7000
Na2O
66.3488
Entalpi bahan :
kkal/kmol
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
∆H
Al2O3
=
7.84425
kmol
x
191.1248
kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
15.68850
kmol
x
108.8573
kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.02326
kmol
x
362.1405
kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.02068
kmol
x
136.3970
kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.26588
kmol
x
102.9173
kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.17578
kmol
x
89.5130
kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.08360
kmol
x
49.7000
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.05003
kmol
x
66.3488
kkal/kmol
=
Entalpi total 2. Entalpi bahan ke cyclone pada suhu 264,96oC :
∆H =
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
n
∫
T
Cp dT T ref
=
Al2O3
0.8009
102
0.0079
SiO2
0.9423
60
0.0157
Fe2O3
0.0037
160
0.0000
TiO2
0.0017
80
0.0002
CaO
0.0149
56
0.0001
MgO
0.0070
40
0.0002
K2O
0.0079
94
0.0001
Na2O
0.0031
62
0.0001
Total
1.7815
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
264.9556 oC = =
A ( T- Tref)
538.11 K +
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
22.08
( 538,11- 298,15)
+
0.008971 2
-
∫
T
Cp dT
SiO2
-522500
=
5298
=
5416.8233
=
[
+
1
-
538.11
900.0791
1 298.15
-
781.4745
kkal/kmol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.87
( 538,11- 298,15)
+
0.008712 2
-
∫
T
Cp dT
Fe2O3
-241200
=
2608
=
3121.6604
=
A ( T- Tref)
[
+
1
-
538.11
874.0931
1 298.15
-
360.74957099
kkal/kmol +
B ( T2 - Tref2)
+ C
∫
2
T ref
=
41.17
( 538,11- 298,15)
+
0.018820 2
-
=
9879
=
∫
T
Cp dT
TiO2
=
-979500
[
+
1
-
538.11
1888.2498
1 298.15
-
1464.9842653
10302.2358 kkal/kmol A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
11.81
(538,11 - 298,15)
+
0.007540 2
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
[
=
2833.8751
+
=
3527.7115
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1 538.11
756.5039
+
-
1 298.15
-
62.6675
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
10.00
( 538,11 - 298,15)
+
0.004840 2
-
∫
T
Cp dT
MgO
-108000
[
=
2399.5556
+
=
2723.6332
kkal/kmol
=
A ( T- Tref)
1.00 538.11
485.6073
+
-
1 298.15
-
B ( T2 - Tref2)
161.5297
+ C
∫
2
T ref
=
10.86
( 538,11 - 298,15)
+
0.001197 2
-
∫
T
Cp dT
K2O
-208700
[
=
2605.9173
+
=
2413.8737
kkal/kmol
=
1
-
538.11
120.0975
1 298.15
-
312.1411
A ( T- Tref)
T ref
∫
T
Cp dT
Na2O
=
4.97
=
1192.5791
=
(538,11 - 298,15) kkal/kmol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
5.01
(538,11 - 298,15)
+
0.005360 2
Komponen
∫
T
=
1202.18
=
1739.9573
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3
5416.8233
SiO2
3121.6604
Fe2O3
10302.2358
TiO2
3527.7115
CaO
2723.6332
MgO
2413.8737
K2O
1192.5791
Na2O
1739.9573
+
537.779966
kkal/kmol
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆H
Al2O3
=
0.0079
kmol
x
5416.8233
kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
0.0157
kmol
x
3121.6604
kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.0000
kmol
x
10302.2358 kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.0002
kmol
x
3527.7115
kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.0001
kmol
x
2723.6332
kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.0002
kmol
x
2413.8737
kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.0001
kmol
x
1192.5791
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.0001
kmol
x
1739.9573
kkal/kmol
=
Entalpi total Total entalpi keluar
=
Entalpi ke ball mill +
=
3268.8569
+
=
3362.2647
kkal
Entalpi ke cyclone 93.4077
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk
=
544192.70
=
3362.2647
=
540830.44
Q terserap
Kebutuhan udara :
∆ H bahan keluar
kkal
+
Q terserap
+
Q terserap
=
Panas yang dibutuhkan Cp udara
=
M udara
=
= 0.24
540830.44
kkal/kgoC
Q
kkal
(Perry 6ed ; fig 3-12) =
540830.439
Cp x ∆ T
0,24 x ( 287,6 - 30) =
9591.0060875 kg/jam
Neraca Energi : Komponen
Masuk (kkal/j)
Komponen
Alumina dari Rotary Kiln
Keluar (kkal/j)
Alumina ke Ball Mill
Al2O3
238656.7712 Al2O3
1499.2306
SiO2
296184.0726 SiO2
1707.8084
Fe2O3
1363.1865 Fe2O3
8.4250
TiO2
400.3570 TiO2
2.8206
CaO
3939.0200 CaO
27.3636
MgO
2144.8906 MgO
15.7342
K2O
446.6662 K2O
4.1548
Na2O
510.3813 Na2O
3.3195
543645.3454
3268.8569
Alumina dari Cyclone 1
Alumina ke Cyclone 2
Al2O3
239.7652 Al2O3
42.5334
SiO2
298.7600 SiO2
49.0232
Fe2O3
1.3704 Fe2O3
0.2399
TiO2
0.4027 TiO2
0.6572
CaO
3.9571 CaO
0.3423
MgO
2.1436 MgO
0.4247
K2O
0.4445 K2O
0.0998
Na2O
0.5151 Na2O
0.0871
547.3585
93.4077 Q terserap
Total
544192.7039
540830.439 544192.7039
3. REAKTOR Fungsi : Mereaksikan alumina dengan sulfuric acid membentuk aluminium sulfat
H2SO4
Alumina
(30oC)
Steam
Aluminium sulfat
REAKTOR
( 35oC)
(105oC)
Kondensat Kondisi operasi : Tekanan operasi :
1 atm
Suhu operasi
105oC
:
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari rotary cooler dan cyclone pada suhu 35oC :
∆H =
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Al2O3
800.8744
102
7.8517
SiO2
942.2051
60
15.7034
Fe2O3
3.7259
160
0.0233
TiO2
1.6559
80
0.0207
CaO
14.9034
56
0.2661
MgO
7.0377
40
0.1759
K2O
7.8657
94
0.0837
Na2O
3.1049
62
0.0501
Total
1781.3730
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
35
oC =
308.15 K
n
∫
T
T ref
Komponen
∫
T
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2O3
191.1248
SiO2
108.8573
Fe2O3
362.1405
TiO2
136.3970
CaO
102.9173
MgO
89.5130
K2O
49.7000
Na2O
66.3488
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆H
Al2O3
=
7.8517
kmol
x
191.1248
kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
15.7034
kmol
x
108.8573
kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.0233
kmol
x
362.1405
kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.0207
kmol
x
136.3970
kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.2661
kmol
x
102.9173
kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.1759
kmol
x
89.5130
kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.0837
kmol
x
49.7000
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.0501
kmol
x
66.3488
kkal/kmol
=
Entalpi total
2. Entalpi H2SO4 dari Tangki pengencer H2SO4 pada suhu 30oC :
Massa bahan :
∆H =
=
n
∫
Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
H2SO4
2324.2468
98
23.7168
H2O
2840.7461
18
157.8192
5164.9928 Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
30
H2SO4
=
oC =
303.15 K
A ( T- Tref)
T ref
=
58 (303,15-298,15)
=
∫
T
Cp dT
H2O
=
290
kkal/mol
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
7.70
( 303,15 - 298,15)
+
0.000451 2
-
Komponen
∫
T
[
=
38.5050
+
=
39.1822
kkal/kmol
1
-
303.15
0.6772
1 298.15
-
0.0000
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
H2SO4
290.0000
H2O
39.1822
Entalpi bahan :
0.00000251
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆H
H2SO4
=
23.7168
kmol
x
290.0000
kkal/kmol
=
∆H
H2O
=
157.8192
kmol
x
39.1822
kkal/kmol
=
Total entalpi masuk
:
Entalpi dari Rotary Cooler =
3271.9654
+
=
16333.5453 kkal
+
Entalpi dari Tangki H2SO4
13061.5798
Entalpi Keluar : Entalpi bahan menuju Filter Press pada suhu 105oC : Komponen Al2O3
Berat (Kg/jam)
BM
∆H =
102
0.1570
942.2051
60
15.7034
Fe2O3
0.0745
160
0.0005
TiO2
1.6559
80
0.0207
CaO
0.2981
56
0.0053
MgO
0.1408
40
0.0035
K2O
0.1573
94
0.0017
Na2O
0.0621
62
0.0010
Al2(SO4)3
2631.5789
342
7.6947
Fe2(SO4)3
9.1283
400
0.0228
CaSO4
35.4701
136
0.2608
MgSO4
20.6909
120
0.1724
K2(SO4)
14.2687
174
0.0820
Na2(SO4)
6.9690
142
0.0491
H2O
3267.6485
18
181.5360
Total
6946.3659
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
105
=
Cp dT T ref
kmol
16.0175
SiO2
∫
n
T
oC =
A ( T- Tref)
378.15 K
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
22.08
(
378.15 -
298.15 )
+
-
∫
T
Cp dT
SiO2
-522500
=
1766.4000
+
=
1638.3367
kkal
=
A ( T- Tref)
10.87
Cp dT
Fe2O3
(
298.15 -
370.7468
B ( T2 - Tref2)
378.15 -
-241200
[
=
869.6000
+
=
934.1304
kkal
=
A ( T- Tref)
+ C
298.15 )
1
-
378.15
235.6770
+
+
1 298.15
-
171.1466
B ( T2 - Tref2)
+ C
2 =
41.17
-
∫
+
T ref
T
378.15
1
2
-
T
-
242.6835
T ref
=
∫
[
1
Cp dT
TiO2
(
378.15 -
-979500
[
=
3293.6000
+
=
3107.7015
kkal
=
A ( T- Tref)
298.15 )
1
-
378.15
509.1186
+
+
1 298.15
-
B ( T2 - Tref2)
695.0171
+ C
2
T ref
=
11.81
(
378.15 -
298.15 )
+
-
∫
T
Cp dT
CaO
-41900
=
944.8000
+
=
1119.0414
kkal
=
A ( T- Tref)
10.00
Cp dT
MgO
(
298.15 -
29.7307
B ( T2 - Tref2)
378.15 -
-108000
[
=
800.0000
+
=
854.2989
kkal
=
A ( T- Tref)
+ C
298.15 )
1
-
378.15
130.9317
+
+
1 298.15
-
76.6328
B ( T2 - Tref2)
+ C
2 =
10.86
-
∫
+
T ref
T
378.15
1
2
-
T
-
203.9721
T ref
=
∫
[
1
Cp dT
K2O
(
378.15 -
-208700
[
=
868.8000
+
=
753.0954
kkal
=
298.15 )
1
-
378.15
32.3812
-
A ( T- Tref)
=
4.97 397.6
(
378.15 kkal
1 298.15
T ref
=
+
298.15 )
148.0858
∫
∫
T
Cp dT
Na2O
=
A ( T- Tref)
T
Cp dT
Al2(SO4)3
=
5.01
=
400.8000
+
=
545.7987
kkal
=
(
378.15 -
298.15 )
+
144.9987
T ref
63.5
T
Cp dT
Fe2(SO4)3
=
(
5080
378.15 -
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
66.2
=
T
Cp dT
CaSO4
=
(
5296
378.15 -
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
18.52
-
T
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
=
∫
+ C
A ( T- Tref)
=
∫
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
∫
+
Cp dT
MgSO4
(
378.15 -
-156800
=
1481.6000
+
=
1964.6729
kkal
=
A ( T- Tref)
[
298.15 )
1
-
378.15
594.3324
+
1 298.15
-
111.2595
∫
T ref
=
26.7
=
∫
T
Cp dT
K2(SO4)
=
(
2136
378.15 -
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
33.1
=
∫
T
Cp dT
Na2SO4
=
(
2648
378.15 -
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
32.8
=
∫
T
Cp dT
H2O
=
(
2624
378.15 kkal
A ( T- Tref)
+
=
7.70
-
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
Al2O3 SiO2
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
Komponen
298.15 )
∫
T
(
378.15 -
0.00000251
=
616.0800
+
=
628.2669
kkal
105 oC =
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
1638.3367 934.1304
Fe2O3
3107.7015
TiO2
1119.0414
[
298.15 )
1
-
378.15
12.1869
378.15 K
+
1 298.15
-
0.0000
CaO
854.2989
MgO
753.0954
K2O
397.6
Na2O
545.7987
Al2(SO4)3
5080
Fe2(SO4)3
5296
CaSO4
1964.6729
MgSO4
2136
K2(SO4)
2648
Na2SO4
2624
H2O
628.2669
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆H
Al2O3
=
0.1570
kmol
x
1638.3367
kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
15.7034
kmol
x
934.1304
kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.0005
kmol
x
3107.7015
kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.0207
kmol
x
1119.0414
kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.0053
kmol
x
854.2989
kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.0035
kmol
x
753.0954
kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.0017
kmol
x
397.6000
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.0010
kmol
x
545.7987
kkal/kmol
=
∆ H Al2(SO4)3
=
7.6947
kmol
x
5080.0000
kkal/kmol
=
∆H
Fe2(SO4)3
=
0.0228
kmol
x
5296.0000
kkal/kmol
=
∆H
CaSO4
=
0.2608
kmol
x
1964.6729
kkal/kmol
=
∆H
MgSO4
=
0.1724
kmol
x
2136.0000
kkal/kmol
=
∆H
K2(SO4)
=
0.0820
kmol
x
2648.0000
kkal/kmol
=
∆H
Na2SO4
=
0.0491
kmol
x
2624.0000
kkal/kmol
=
∆H
H2O
=
181.5360
kmol
x
628.2669
kkal/kmol
=
Entalpi total Panas reaksi : Berdasarkan himmelblau halaman 456 : Panas reaksi standart 25oC ∆ H reaksi pada suhu standart : ∆H
o R
25oC
=
[
∆H
o
25oC
F
produk]
-
[
∆H
o F
25oC
reaktan]
Reaksi yang terjadi : 1)
Al2O3
+
3H2SO4
Al2(SO4)3
+
3 H2O
3)
Fe2O3
+
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
3H2O
5)
CaO
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
6)
MgO
+
H2SO4
MgSO4
+
H2O
7)
K2O
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
8)
Na2O
+
H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
o
komponen :
Data
∆H
Komponen
F
∆H
o F
(Perry 7ed ; T 2.220)
(kkal/mol)
Al2O3
-399.09
SiO2
-202.46
Fe2O3
-198.5
TiO2
-225
CaO
-151.7
MgO
-143.84
=
K2O
-86.2
Na2O
-99.45
Al2(SO4)3
-820.99
Fe2(SO4)3
-221.3
CaSO4
-336.58
MgSO4
-304.94
K2(SO4)
-342.65
Na2(SO4)
-330.5
H2O
-68.32
H2SO4
-193.69
Tinjauan panas reaksi : 1)
Al2O3
+
3H2SO4
Al2(SO4)3
3 H2O
mol Al2SO3
=
13.6018
kmol
=
mol H2SO4
=
40.8053
kmol
=
40805.312599 mol
mol Al2(SO4)3
=
13.6018
kmol
=
13601.770866 mol
mol H2O
=
40.8053
kmol
=
40805.312599 mol
∆H
o R
25oC
=
=
2)
Fe2O3
+
1360180%
+ mol
[(
13601.7709 x
-820.99
) + (
40805.3126 x
-68.32
[(
13601.8000 x
-399.09
) + (
40805.3126 x
-193.69
-622813.461 kkal
3H2SO4
Fe2(SO4)3
+
mol Fe2O3
=
0.0228
kmol
=
22.820866315 mol
mol Fe2O3
=
0.0685
kmol
=
68.462598944 mol
mol Fe2(SO4)3
=
0.0228
kmol
=
22.820866315 mol
mol H2O
=
0.0685
kmol
=
68.462598944 mol
3H2O
∆H
3)
o R
25oC
CaO
=
[(
22.8209
x
-221.3
) + (
68.4626
x
-68.32
[(
22.8209
x
-198.5
) + (
68.4626
x
-193.69
=
8062.8402776 kkal
+
H2SO4
CaSO4
+
H2O
mol CaO
=
0.2608
kmol
=
260.80990074 mol
mol CaO
=
0.2608
kmol
=
260.80990074 mol
mol CaSO4
=
0.2608
kmol
=
260.80990074 mol
mol H2O
=
0.2608
kmol
=
260.80990074 mol
[(
260.8099
x
-336.58
) + (
260.8099
x
-68.32
[(
260.8099
x
-151.7
) + (
260.8099
x
-193.69
∆H
o R
25oC
=
= 4)
MgO
+
-15520.7972 kkal H2SO4
MgSO4
+
H2O
mol MgO
=
0.1724
kmol
=
172.42432327 mol
mol CaO
=
0.1724
kmol
=
172.42432327 mol
mol MgSO4
=
0.1724
kmol
=
172.42432327 mol
mol H2O
=
0.1724
kmol
=
172.42432327 mol
[(
172.4243
x
-304.94
) + (
172.4243
x
-68.32
[(
172.4243
x
-143.84
) + (
172.4243
x
-193.69
∆H
o R
25oC
=
=
-6160.7211
kkal
5)
K2O
+
H2SO4
K2(SO4)
+
H2O
mol K2O
=
0.0820
kmol
=
82.004058625 mol
mol CaO
=
0.0820
kmol
=
82.004058625 mol
mol K2(SO4)
=
0.0820
kmol
=
82.004058625 mol
mol H2O
=
0.0820
kmol
=
82.004058625 mol
[(
82.0041
x
-342.65
) + (
82.0041
x
-68.32
[(
82.0041
x
-86.2
) + (
82.0041
x
-193.69
∆H
o R
25oC
=
= 6)
Na2O
+
-10749.0920 kkal H2SO4
Na2(SO4)
+
H2O
mol Na2O
=
0.0491
kmol
=
49.077131859 mol
mol CaO
=
0.0491
kmol
=
49.077131859 mol
mol Na2(SO4)
=
0.0491
kmol
=
49.077131859 mol
mol H2O
=
0.0491
kmol
=
49.077131859 mol
[(
49.0771
x
-330.5
) + (
49.0771
x
-68.32
[(
49.0771
x
-99.45
) + (
49.0771
x
-193.69
∆H
o R
25oC
=
=
-5186.4713
kkal
∆ H Reaksi-1
=
-622813.461 kkal
∆ H Reaksi-2
=
8062.8402776 kkal
∆ H Reaksi-3
=
-15520.7972 kkal
∆ H Reaksi-4
=
-6160.7211
∆ H Reaksi-5
=
-10749.0920 kkal
∆ H Reaksi-6
=
-5186.4713
∆ H Reaksi
=
-652367.7022 kkal
+
Q supply
kkal
kkal
+
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk
16333.5453 +
=
∆ H bahan keluar
Q supply
=
169448.858 +
Q supply
=
847876.86
+
∆ H reaksi
652367.70224 +
+
5 % Q supply
kkal
Kebutuhan steam : Dipakai steam pada suhu tekanan steam 4,5 atm dan suhu λ
steam
=
Q
steam
=
M
steam
=
=
653.1
kkal/kg
M
steam
x
Q
steam
λ
steam 847876.86
148 oC (Ulrich ;426 )
(Smith, Tabel F - 1)
λ
steam
=
1298.2343563 kg
653.1 Neraca Energi : Komponen
Masuk(kkal/j)
Alumina dari Rotary cooler
Komponen
Keluar(kkal/j)
Al2(SO4)3menuju Filter Press
Al2O3
1500.6563
Al2O3
SiO2
1709.4325
SiO2
257.2749 14669.0408
Fe2O3
8.4330
Fe2O3
1.4474
TiO2
2.8233
TiO2
23.1633
CaO
27.3897
CaO
4.5471
Q loss
MgO
15.7492
MgO
2.6500
K2O
4.1588
K2O
0.6654
Na2O
3.3227
Na2O
0.5467
3271.9654 H2SO4 dari Tangki Pengencer
Al2(SO4)3
39088.9504
Fe2(SO4)3
120.8593
H2SO4
6877.8731
CaSO4
512.4062
H2O
6183.7067
MgSO4
368.2984
13061.5798
K2(SO4)
217.1467
Na2SO4
128.7784
H2O
114053.0833 169448.8582
∆ H reaksi Q supply
847876.86
Total
652367.7022
Q loss
42393.84
864210.4034
864210.4034
4. FILTER PRESS Fungsi : Memisahkan padatan dan air yang terikut
FILTER PRESS
Feed
Filtrat
105oC
95oC
cake Kriteria design : 5 % filtrat terikut pada cake Kondisi operasi : Tekanan operasi
=
1 atm
Suhu masuk
=
105 oC
Suhu keluar
=
95 oC
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Reaktor pada suhu 105oC
:
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
Entalpi keluar dari reaktor 169448.858 kkal
Entalpi keluar : 1.
Entalpi bahan yang berupa cake Komponen
BM
Berat (kg/jam)
kmol
16.0175
102
0.1570
942.2051
60
15.7034
Fe2O3
0.0745
160
0.0005
TiO2
1.6559
80
0.0207
CaO
0.2981
56
0.0053
MgO
0.1408
40
0.0035
K2O
0.1573
94
0.0017
Na2O
0.0621
62
0.0010
Al2(SO4)3
131.5789
342
0.3847
Fe2(SO4)3
0.4564
400
0.0011
CaSO4
30.4443
136
0.2239
MgSO4
1.0345
120
0.0086
K2(SO4)
0.7134
174
0.0041
Na2SO4
0.3484
142
0.0025
163.3824
18
9.0768
Al2O3 SiO2
H2O
1288.5699 Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Al2O3
95 =
oC =
A ( T- Tref)
368.15 K +
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
22.08
-
(
-522500
368.15 -
[
298.15 )
1 368.15
-
+
1 298.15
∫
T
Cp dT
SiO2
=
1545.6000
+
=
1421.5931
kkal
=
A ( T- Tref)
T
10.87
Cp dT
Fe2O3
(
333.2151
B ( T2 - Tref2)
368.15 -
-241200
[
=
760.9000
+
=
810.2472
kkal
=
A ( T- Tref)
298.15 )
1
-
368.15
203.1682
+
+ C
+
1 298.15
-
153.8210
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
41.17
-
T
-
2
-
∫
+
T ref
=
∫
209.2082
Cp dT
TiO2
(
368.15 -
-979500
[
=
2881.9000
+
=
2696.1330
kkal
=
A ( T- Tref)
298.15 )
1
-
368.15
438.8918
+
+
1 298.15
-
624.6588
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
11.81
-
(
-41900
368.15 -
[
298.15 )
1 368.15
-
+
1 298.15
∫
T
Cp dT
CaO
=
826.7000
+
=
975.8156
kkal
=
A ( T- Tref)
T
10.00
Cp dT
MgO
26.7210
B ( T2 - Tref2)
368.15 -
-108000
[
=
700.0000
+
=
743.9961
kkal
=
A ( T- Tref)
+ C
298.15 )
1
-
368.15
112.8712
+
+
1 298.15
-
68.8751
B ( T2 - Tref2)
+ C
2 =
10.86
-
Cp dT
K2O
(
368.15 -
-208700
[
=
760.2000
+
=
655.0199
kkal
=
298.15 )
1
-
368.15
27.9146
+
1 298.15
-
133.0947
A ( T- Tref)
T ref
= =
∫
(
T ref
T
-
2
-
∫
+
T ref
=
∫
175.8366
T
T ref
Cp dT
Na2O
=
4.97
(
347.9 A ( T- Tref)
368.15 -
298.15 )
kkal +
B ( T2 - Tref2) 2
+ C
∫
T
Cp dT
Al2(SO4)3
=
5.01
=
350.7000
+
=
475.6979
kkal
=
63.5
T
Cp dT
Fe2(SO4)3
=
(
4445
+
124.9979
368.15 -
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
66.2
=
T
Cp dT
CaSO4
=
(
4634
368.15 -
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
18.52
-
T
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
=
∫
298.15 )
T ref
=
∫
368.15 -
A ( T- Tref)
=
∫
(
Cp dT
MgSO4
(
368.15 -
-156800
[
=
1296.4000
+
=
1708.7550
kkal
=
298.15 )
1
-
368.15
512.3514
-
A ( T- Tref)
=
26.7 1869
(
368.15 kkal
1 298.15
T ref
=
+
298.15 )
99.9964
∫
T
Cp dT
K2(SO4)
=
A ( T- Tref)
T ref
=
33.1
=
∫
T
Cp dT
Na2SO4
=
(
2317
368.15 -
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
T ref
=
32.8
=
∫
T
Cp dT
H2O
=
(
2296
368.15 kkal
A ( T- Tref)
+
=
7.70
-
Al2O3 SiO2 Fe2O3
∫
T
(
368.15 -
0.00000251
=
539.0700
+
=
549.5759
kkal
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
1638.3367 810.2472 2696.1330
TiO2
975.8156
CaO
743.9961
MgO
655.0199
K2O
347.9
Na2O
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
Komponen
298.15 )
475.6979
Al2(SO4)3
4445
Fe2(SO4)3
4634
[
298.15 )
1
-
368.15
10.5059
+
1 298.15
-
0.0000
CaSO4
1708.7550
MgSO4
1869
K2(SO4)
2317
Na2SO4
2296
H2O
549.5759
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆H
Al2O3
=
0.1570
kmol
x
1638.3367
kkal/kmol
=
∆H
SiO2
=
15.7034
kmol
x
810.2472
kkal/kmol
=
∆H
Fe2O3
=
0.0005
kmol
x
2696.1330
kkal/kmol
=
∆H
TiO2
=
0.0207
kmol
x
975.8156
kkal/kmol
=
∆H
CaO
=
0.0053
kmol
x
743.9961
kkal/kmol
=
∆H
MgO
=
0.0035
kmol
x
655.0199
kkal/kmol
=
∆H
K2O
=
0.0017
kmol
x
347.9000
kkal/kmol
=
∆H
Na2O
=
0.0010
kmol
x
475.6979
kkal/kmol
=
∆ H Al2(SO4)3
=
0.3847
kmol
x
4445.0000
kkal/kmol
=
∆H
Fe2(SO4)3
=
0.0011
kmol
x
4634.0000
kkal/kmol
=
∆H
CaSO4
=
0.2239
kmol
x
1708.7550
kkal/kmol
=
∆H
MgSO4
=
0.0086
kmol
x
1869.0000
kkal/kmol
=
∆H
K2(SO4)
=
0.0041
kmol
x
2317.0000
kkal/kmol
=
∆H
Na2SO4
=
0.0025
kmol
x
2296.0000
kkal/kmol
=
∆H
H2O
=
9.0768
kmol
x
549.5759
kkal/kmol
=
Entalpi total
=
2. Entalpi bahan berupa filtrat Komponen
BM
Berat (kg/jam)
kmol
Al2(SO4)3
2500.0000
342
7.3099
Fe2(SO4)3
8.6719
400
0.0217
CaSO4
5.0258
136
0.0370
MgSO4
19.6564
120
0.1638
K2(SO4)
13.5553
174
0.0779
Na2SO4
6.6205
142
0.0466
3104.2661
18
172.4592
H2O
5657.7960 Data kapasitas panas bahan pada suhu : Komponen
∫
T
95
oC =
368.15 K
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2(SO4)3
4445
Fe2(SO4)3
4634
CaSO4
1708.7550
MgSO4
1869
K2(SO4)
2317
Na2SO4
2296
H2O
549.5759
Entalpi bahan :
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
7.3099
kmol
x
4445.0000
kkal/kmol
=
∆H
Fe2(SO4)3
=
0.0217
kmol
x
4634.0000
kkal/kmol
=
∆H
CaSO4
=
0.0370
kmol
x
1708.7550
kkal/kmol
=
∆H
MgSO4
=
0.1638
kmol
x
1869.0000
kkal/kmol
=
∆H
K2(SO4)
=
0.0779
kmol
x
2317.0000
kkal/kmol
=
∆H
Na2SO4
=
0.0466
kmol
x
2296.0000
kkal/kmol
=
∆H
H2O
=
172.4592
kmol
x
549.5759
kkal/kmol
=
Entalpi total
Total entalpi keluar
:
Entalpi berupa cake =
20127.2852 +
=
148156.717 kkal
+
Entalpi berupa filtrat
128029.432
Neraca Energi Total : ∆ H bahan masuk
=
∆ H bahan keluar
169448.858
=
148156.717 +
Q loss
=
21292.14
+
Q loss Q loss
kkal
Neraca Energi : Komponen
Masuk(kkal/j)
Filtrat dari reaktor Al2O3 SiO2 Fe2O3
Komponen
Keluar(kkal/j)
Cake 257.2749 14669.0408 1.4474
Al2O3 SiO2 Fe2O3
257.2749 12723.6506 1.2557
TiO2
23.1633
TiO2
20.1986
CaO
4.5471
CaO
3.9600
MgO
2.6500
MgO
2.3049
K2O
0.6654
K2O
0.5822
Na2O
0.5467
Na2O
0.4764
Al2(SO4)3
39088.9504
Al2(SO4)3
1710.1416
Fe2(SO4)3
120.8593
Fe2(SO4)3
5.2876
CaSO4
512.4062
CaSO4
382.5141
MgSO4
368.2984
MgSO4
16.1131
K2(SO4)
217.1467
K2(SO4)
9.5002
=
Na2SO4
128.7784
H2O
Na2SO4
114053.0833
H2O
169448.8582
5.6341 4988.3912 20127.2852
Filtrat menuju Thickener Al2(SO4)3
32492.6901
Fe2(SO4)3
100.4643
CaSO4
63.1461
MgSO4
306.1480
K2(SO4)
180.5032
Na2SO4
107.0470
H2O
94779.4330 128029.4317
Q loss Total
169448.8582
21292.1413 169448.8582
5. THICKENER Fungsi : Memisahkan padatan dan liquid secara sedimentasi
Feed
THICKENER
95oC
Filtrat 86oC
cake 86oC Kriteria design : % solid pada feed Waktu pengendapan :
: minimum 11 % 3 - 5 jam
(Perry 7 ed : 18-72) (Perry 7 ed : 18-72)
Kondisi operasi : Tekanan operasi :
1 atm
(atmospheric pressure)
Waktu tinggal
3 jam
(Perry 7 ed : 18-72)
:
Penurunan suhu karena alat dan bahan = 10 % dari suhu masuk
(Ulrich :432)
Suhu masuk : 95 oC Suhu keluar : 86 oC Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Filter Press pada suhu 95oC
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
∆H =
:
n
∫
T
∫
T
Cp dT T ref
Entalpi keluar dari Filter Press 128029.432 kkal
2. Entalpi BaS dari tangki pada suhu :
30 oC :
∆H =
n
Cp dT T ref
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BaS
169
0.06504
0.0110
142
0.00008
11.0027
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
Cp dT
T
BaS
30 =
oC =
303.15 K
A ( T- Tref)
T ref
= =
∫
kmol
10.99167
Na2SO4 Total
BM
Cp dT
T
Na2SO4
=
39.8
(
199
303.15 -
298.15 )
kkal
A ( T- Tref)
T ref
= = Komponen BaS
∫
T
32.8 164
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
199
(
303.15 kkal
298.15 )
Na2SO4 Entalpi bahan :
164 ∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
∆H
BaS
=
0.0650
kmol
x
199.0000
kkal/kmol
=
∆H
Na2SO4
=
0.0001
kmol
x
164.0000
kkal/kmol
= =
3. Entalpi Glue dari tangki pada suhu
30 oC :
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Protein
0.9000
75
0.01200
NaCl
0.0100
58.5
0.00017
H2O
0.0900
18
0.00500
Total
1.0000
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Protein
30 =
A ( T- Tref)
303.15 K +
5.54
-
T
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
∫
oC =
Cp dT
NaCl
(
303.15 -
-0.00000139
=
27.7100
+
=
65.0357
kkal
=
A ( T- Tref)
[
298.15 )
1 303.15
37.3257
+
-
+
1 298.15
-
0.0000
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
10.79
(
303.15 -
298.15 )
+
∫
Cp dT
T
H2O
=
53.95
+
=
60.26
kkal
=
A ( T- Tref)
6.31
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
7.70
-
Komponen
∫
T
(
0.00000251
[
=
38.5050
+
=
39.1822
kkal
298.15 )
1
-
303.15
0.6772
+
1 298.15
-
0.0000
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Protein
65.0357
NaCl
60.2637
H2O Entalpi bahan :
303.15 -
39.1822 ∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆H
Protein
=
0.0120
kmol
x
65.0357
kkal/kmol
=
∆H
NaCl
=
0.0002
kmol
x
60.2637
kkal/kmol
=
∆H
H2O
=
0.0050
kmol
x
39.1822
kkal/kmol
= =
Total entalpi masuk
:
Entalpi dari Filter Press =
128029.432 +
+ 12.9556
Entalpi dari Tangki BaS +
0.9866
=
128043.374 kkal
Entalpi Keluar : 1. Entalpi bahan ke Evaporator pada suhu Komponen
86oC
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Al2(SO4)3
2250.0000
342
6.5789
H2O
2834.3116
18
157.4618
Total
5084.3116
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
Cp dT
T
Al2(SO4)3
86 =
359.15 K
A ( T- Tref)
T ref
=
∫
oC =
Cp dT
T
H2O
63.5
(
=
3873.5
=
A ( T- Tref)
359.15 kkal
+
=
7.70
-
Al2(SO4)3 H2O
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
Komponen
298.15 )
∫
T
(
359.15 -
0.00000251
=
469.7610
+
=
478.792
kkal
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
3873.5000 478.7925
[
298.15 )
1
-
359.15 9.031
+
1 298.15
-
0.0000
Entalpi bahan :
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
6.5789
kmol
x
3873.5000
kkal/kmol
=
∆H
=
157.4618
kmol
x
478.7925
kkal/kmol
=
H2O
= 2. Entalpi bahan berupa limbah padat pada suhu 86oC Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Protein
0.9000
75
0.0120
Fe2S3
4.5094
112
0.0403
Ba(SO4)
15.1542
233
0.0650
Total
20.5636
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
Protein
86 =
A ( T- Tref)
359.15 K +
5.54
-
T
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
∫
oC =
Cp dT
Fe2S3
(
359.15 -
-0.00000139
=
338.0620
+
=
835.8451
kkal
=
A ( T- Tref)
[
298.15 )
1
-
359.15
497.7831
+
+
1 298.15
-
0.0000
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
10.7
(
359.15 -
=
652.7
+
=
920.54
kkal
267.84
298.15 )
+
∫
Cp dT
T
Ba(SO4)
=
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2) 2
T ref
=
Komponen
∫
T
21.35
359.15 -
=
1302.35
+
=
1585.02
kkal
298.15 )
+
282.67
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Protein
835.8451
Fe2S3
920.5366
Ba(SO4)
1585.0219
Entalpi bahan :
(
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
∆H
Protein
=
0.0120
kmol
x
835.8451
kkal/kmol
=
∆H
Fe2S3
=
0.0403
kmol
x
920.5366
kkal/kmol
=
∆H
Ba(SO4)
=
0.0650
kmol
x
1585.0219
kkal/kmol
= =
3. Entalpi bahan berupa liquid underflow Komponen Al2(SO4)3
Berat (kg/jam)
BM
kmol
250.0000
342
0.7310
CaSO4
0.5026
136
0.0037
MgSO4
1.9656
120
0.0164
K2(SO4)
1.3555
174
0.0078
Na2SO4
0.6632
142
0.0047
NaCl
0.0010
58.5
0.00002
H2O
310.4356
18
17.2464
Total
564.9235
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
86
oC =
359.15 K
∫
T
Cp dT
Al2(SO4)3
=
A ( T- Tref)
T ref
=
∫
T
Cp dT
CaSO4
63.5
=
3873.5
=
A ( T- Tref)
T
+
18.52
Cp dT
MgSO4
(
B ( T2 - Tref2)
359.15 -
-156800
[
1129.7200
+
=
1480.8435
kkal
=
298.15 )
1
-
359.15
T
440.4469
-
A ( T- Tref)
Cp dT
K2(SO4)
26.7
(
=
1628.7
=
A ( T- Tref)
359.15 -
298.15 )
kkal
T ref
T
Cp dT
Na2SO4
33.1
(
=
2019.1
=
A ( T- Tref)
359.15 -
298.15 )
kkal
T ref
=
T
+ C
Cp dT
NaCl
32.8
(
=
2000.8
=
A ( T- Tref)
359.15 -
298.15 )
kkal +
+
1 298.15
T ref
=
∫
kkal
=
=
∫
298.15 )
2
-
∫
359.15 -
T ref
=
∫
(
B ( T2 - Tref2)
89.3234
∫
2
T ref
=
∫
Cp dT
T
H2O
10.79
(
359.15 -
=
658.19
+
=
742.39
kkal
=
A ( T- Tref)
+
298.15 )
+
84.20
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
7.70
-
Komponen
∫
T
359.15 -
0.00000251
=
469.7610
+
=
478.7925
kkal
[
298.15 )
1
-
359.15
9.0315
+
1 298.15
-
0.0000
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2(SO4)3
3873.5000
CaSO4
1480.8435
MgSO4
1628.7
K2(SO4)
2019.1
Na2SO4
2000.8
NaCl
742.39
H2O
478.7925
Entalpi bahan :
(
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
0.7310
kmol
x
3873.5000
kkal/kmol
=
∆H
=
0.0037
kmol
x
1480.8435
kkal/kmol
=
CaSO4
∆H
MgSO4
=
0.0164
kmol
x
1628.7000
kkal/kmol
=
∆H
K2(SO4)
=
0.0078
kmol
x
2019.1000
kkal/kmol
=
∆H
Na2SO4
=
0.0047
kmol
x
2000.8000
kkal/kmol
=
∆H
NaCl
=
0.00002
kmol
x
742.3901
kkal/kmol
=
∆H
H2O
=
17.2464
kmol
x
478.7925
kkal/kmol
=
Entalpi total Total entalpi keluar
:
Entalpi bahan ke evaporator =
100875.054 +
=
112171.436 kkal
+
150.1823
Entalpi bahan limbah padat
+
11146.2003
Panas reaksi : Berdasarkan Himmelblau halaman 456 Panas reaski standart, 25oC ∆ H reaksi pada suhu standart : ∆H
o R
25oC
=
[
∆H
o
25oC
F
produk]
o
-
[
∆H
+
3 BaSO4
F
Reaksi yang akan terjadi : (Kirk Othmer Vol 14 :633) Fe2(SO4)3
+
3 BaS
Fe2S3
Data
o
komponen :
(Perry 7ed ; T 2.220)
∆H
Komponen
F
∆H
o F
(kkal/mol)
Fe2(SO4)3
-653.3
BaS
-111.2
Fe2S3
-38.2
BaSO4
-340.2
=
25oC
reaktan]
Tinjauan panas reaksi : mol Fe2(SO4)3
=
0.0383 kmol
=
38.323122671 mol
mol BaS
=
0.1150 kmol
=
114.96936801 mol
mol Fe2S3
=
0.0383 kmol
=
38.323122671 mol
mol BaSO4
=
0.1150 kmol
=
114.96936801 mol
o
∆H
25oC
F
=
[(
0.0383
x
-38.2
)
+
(
0.1150
x
[(
0.0383
x
-653.3
)
+
(
0.1150
x
-28.32461997 kkal
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk
+
128043.374 +
∆ H reaksi
=
-28.32461997 = Q loss
∆ H bahan keluar
+
Q loss
112171.436 +
=
15843.61
Q loss
kkal
Neraca Energi : Komponen
Masuk(kkal/j)
Komponen
Entalpi bahan dari filter press
Keluar(kkal/j)
Menuju Evaporator
Al2(SO4)3
32492.6901
Fe2(SO4)3
100.4643
Al2(SO4)3
25483.5526
H2O
75391.5012
CaSO4
63.1461
MgSO4
306.1480
K2(SO4)
180.5032
Protein
10.0301
Na2SO4
107.0470
Fe2S3
37.0631
BaSO4
103.0890
H2O
94779.4330
100875.0538 Limbah Padat
128029.4317 BaS dari suplier BaS Na2SO4
150.1823 Liquid Underflow
12.9429 Al2(SO4)3 0.0127 CaSO4
2831.5058 5.4724
12.9556 MgSO4 Glue dari suplier
26.6786
K2(SO4)
15.7296
Protein
0.7804 Na2SO4
9.3439
NaCl
0.0103 NaCl
0.0127
H2O
0.1959 H2O
8257.457
0.9866 ∆ H reaksi
11146.2003
-28.3246
Total
Q loss
15843.61
128015.0493
128015.0493
6. EVAPORATOR H2O
Steam
Al2(SO4)3
Produk
Feed
Al2(SO4)3
EVAPORATOR
86oC
90oC
Steam Kriteria design : Diameter maksimum : Dimension rasio
4m
:
(Ulrich : T. 4-18)
1/ 2
% Pemekatan untuk single efek :
(Ulrich : T. 4-18)
maksimum 60 %
(Badger :204)
Kondisi operasi : Tekanan operasi : Suhu operasi
:
Kadar pemekatan :
1 atm
(Atmospheric pressure)
90oC
(Kirk Othmer , Vol 2 : 247)
54.00%
(Kirk Othmer , Vol 2 : 59)
Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Thickener pada suhu 90oC
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
:
∆H =
Entalpi keluar dari Thickener 100875.054 kkal
n
∫
T
Cp dT T ref
Entalpi Keluar : 1. Filtrat menuju Kristaliser pada suhu 90oC
:
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
Massa bahan : Komponen
Berat (kg/jam)
BM
kmol
Al2(SO4)3
2250.0000
342
6.5789
H2O
1916.6667
18
106.4815
Total
4166.6667
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
Cp dT
T
Al2(SO4)3
90 =
363.15 K
A ( T- Tref)
T ref
=
∫
oC =
Cp dT
T
H2O
63.5
(
=
4127.5
=
A ( T- Tref)
363.15 kkal
+
=
7.70
-
Al2(SO4)3 H2O
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
Komponen
298.15 )
∫
T
(
363.15 -
0.00000251
=
500.5650
+
=
510.247
kkal
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
4127.5000 510.2473
[
298.15 )
1
-
363.15 9.682
+
1 298.15
-
0.0000
Entalpi bahan :
∆H =
∫
n
T
Cp dT T ref
∆ H Al2(SO4)3
=
6.5789
kmol
x
4127.5000
kkal/kmol
=
∆H
=
106.4815
kmol
x
510.2473
kkal/kmol
=
H2O
= 2. Entalpi penguapan air pada suhu Massa H2O
=
917.6449
90 oC : kg
=
∫
Cp dT
H2O
90 =
A ( T- Tref)
8.22
-
+
(
B ( T2 - Tref2)
363.15 -
0.00000134
534.3000
+
=
537.524
kkal
=
9785.143 kkal/kmol
∆ H H2O
=
(
+
+ C
=
526252.35324 kkal
298.15 )
1
[
-
363.15 3.224
+
1 298.15
-
0.0000
(Smith, Tabel F-1)
50.980271746 x
:
Cp dT T ref
363.15 K
=
H2O
Total entalpi keluar
T
2 =
λ
oC =
gas
T ref
∫
n
50.980271746 kmol
Data kapasitas panas bahan pada suhu : T
∆H =
537.524
)
Entalpi bahan ke kristaliser =
81486.489
+
=
607738.84
kkal
526252.35
+
(
50.980271746 x
+
Entalpi penguapan air
Neraca energi total : ∆ H bahan masuk
+
Q supply
100875.054 +
=
∆ H bahan keluar
+
Q supply
=
607738.84
+
Q supply
=
533540.83
kkal
Q loss
=
Q loss
5 % Q supply
26677.041511 kkal
Kebutuhan steam : Dipakai steam pada suhu tekanan steam 4,5 atm dan suhu λ
steam
=
Q
steam
=
M
steam
=
=
653.1
kkal/kg
M
steam
x
Q
steam
λ
steam 533540.83
λ
=
148 oC (Ulrich ;426 )
(Smith, Tabel F - 1) steam
816.9358907 kg
653.1 Neraca Energi : Komponen
Masuk(kkal/j)
Komponen
Entalpi bahan dari thickener
Keluar(kkal/j)
Menuju Kristaliser
Al2(SO4)3
25483.5526
Al2(SO4)3
27154.6053
H2O
75391.5012
H2O
54331.8840
100875.0538
81486.4893 Penguapan H2O
Q supply
533540.8302
Total
634415.8840
H2O
526252.3532
Q loss
26677.0415 634415.8840
7. KRISTALISER brine
Feed
5oC
C
KRISTALISER
90oC
(kristal Al2(SO4)3) 10oC
Brine 20oC Larutan Aluminium sulfat didinginkan sampai suhu 10oC selama pendinginan 0% total H2O menguap Entalpi masuk : 1. Entalpi bahan dari Evaporator pada suhu 86oC
Entalpi masuk
=
Entalpi masuk
=
∆H =
:
n
∫
T
Cp dT T ref
Entalpi keluar dari Evaporator 81486.489
kkal
Entalpi keluar : 1. Entalpi bahan berupa Kristal Komponen
Berat (kg/jam)
Al2(SO4)3.16H2O
BM
kmol
4144.7368
630
6.5789
H2O
21.9298
18
1.2183
Total
4166.6667
Data kapasitas panas bahan pada suhu :
∫
T
Cp dT
10
Al2(SO4)3.16H2O =
oC =
283.15 K
A ( T- Tref)
T ref
= =
235 -3525
(
283.15 kkal
298.15 )
∫
Cp dT
T
H2O
=
A ( T- Tref)
+
B ( T2 - Tref2)
+ C
2
T ref
=
7.70
-
Komponen
∫
T
283.15 -
0.00000251
=
-115.5150
+
=
-117.479
kkal
[
298.15 )
1
-
283.15
-1.964
+
1 298.15
-
0.0000
Cp dT ( kkal/kmol)
T ref
Al2(SO4)3.16H2O
-3525.0000
H2O
-117.4791
Entalpi bahan :
(
∆H =
n
∫
T
Cp dT T ref
∆ H Al2(SO4)3.16H2O =
6.5789
kmol
x
-3525.0000
kkal/kmol
=
∆H
1.2183
kmol
x
-117.4791
kkal/kmol
=
H2O
=
= Panas Pelarutan Kristal Tinjauan Panas Pembentukan Panas Larutan = Panas Kristalisasi
6.7 kkal/mol =
(Perry 6 ed 3-21)
44078.947368 kkal
Neraca Energi total : ∆ H masuk
+ Q Kristalisasi
=
∆ H keluar
+
Q terserap
81486.489
+
44078.947368
=
-23333.917
Q terserap
=
148899.4
+
Q terserap
kkal
Kebutuhan Refrigerator : Air Refrigerator
=
5 oC
Air Refigerator
=
20 oC
Cp Refigerator
=
0.81
Massa Refigerator
=
kkal/kgoC Q
(Perry 6ed ; fig 3-11) =
Cp x ( T2 - T1) = Komponen
H2O
Masuk(kkal/j)
Komponen
Total
x
(
20 -
27154.6053 54331.8840 44078.9474 125565.4367
Keluar(kkal/j)
Mother Liquor Al2(SO4)3.16H2O H2O
81486.4893 Q Kristalisasi
0.81
12255.090835 kg
Entalpi bahan dari Evaporator Al2(SO4)3.16H2O
148899.35
-23190.7895 -143.1275 -23333.9170
Q terserap
148899.3536 125565.4367
5
[ 0.004763 2
] 54.9211
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
[ 0.018820
1
-
T
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
2
] 54.1854
[ 0.007540
1
-
T
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
2
] 2.3179
[ 0.004840 2
] 5.9745
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
[ 0.001197
1
-
T
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
2
] 11.5452
0.005360
( 303,152 - 298,15,152)
2
[ 0.002740 2
]
1 T
-
1 Tref
]
( 303,152 - 298,15,152)
] 10.8149
1226.4721926 kkal 4.1909773496 kkal 1.4090654066 kkal 13.654293347 kkal 7.8397967051 kkal 2.0795965839 kkal 1.658142562 kkal 295.16018305 kkal 1552.4642476 kkal
+
Cp dT
[ 0.008971
1
-
T
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
2
] 1371.9616256
[ 0.008712 2
]
1 T
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
633.33424706
[ 0.018820
1
-
T
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
2
] 2571.9357
[ 0.007540
1
-
T
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
2
] 110.0195
[ 0.004840 2
]
1 T
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
283.5825
[ 0.001197
1 T
-
1 Tref
]
( 1373,152 - 298,15,152)
2
] 547.9969
0.005360 2
( 1373,152 - 298,15,152)
238656.77124 kkal 296184.07258 kkal 1363.1864906 kkal 400.35699562 kkal 3939.0199699 kkal 2144.8906431 kkal 446.66615227 kkal 510.38132195 kkal 543645.34539 kkal
dT
+
[ 0.008971
1
-
T
1 Tref
]
( 1423,15 - 298,15,152)
2
] 1385.3302783
[ 0.008712
1
-
T
1 Tref
]
( 1423,152 - 298,15,152)
2
] 639.50557534
[ 0.018820 2
]
1 T
-
1 Tref
]
( 1423,152 - 298,15,152)
2596.9971437
[ 0.007540
1
-
T
1 Tref
]
( 1423,152 - 298,15,152)
2
] 111.0916
[ 0.004840
1
-
T
1 Tref
]
(1423,152 - 298,15,152)
2
] 286.3458
[ 0.001197 2
]
1 T
-
1 Tref
]
( 1423,152 - 298,15,152)
553.3367
0.005360
(1423,152 - 298,15,152)
2
[ 0.002740 2
] 514.7128
1 T
-
1 Tref
]
(1423,152 - 298,15,152)
252.38445875 kkal 314.48416895 kkal 1.4425479344 kkal 0.4238713511 kkal 4.16536261 kkal 2.2563690641 kkal 0.4679092314 kkal 0.5422047626 kkal 689.00015964 kkal 1265.1670523 kkal
+
-202.46
)]
(30oC)
n rata -rata = 70 %
239.7652
kkal
298.7600
kkal
1.3704
kkal
0.4027
kkal
3.9571
kkal
2.1436
kkal
0.4445
kkal
0.5151
kkal
547.3585
kkal
+
[ 0.008971
1
-
T
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
2
] 56.8708
[
1
-
1
]
[ 0.008712
T
Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
2
] 26.25308337
[ 0.018820
1
-
T
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
2
] 106.61233483
[ 0.007540
1
-
T
1 Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
2
] 4.5605
[
1
-
1
]
[ 0.004840
T
Tref
]
( 308,152 - 298,15,152)
2
] 11.7551
[ 0.001197
1 T
-
1 Tref
]
(308,152 - 298,15,152)
2
] 22.7157
0.005360 2
( 308,152 - 298,15,152)
1499.2306
kkal
1707.8084
kkal
8.4250
kkal
2.8206
kkal
27.3636
kkal
15.7342
kkal
4.1548
kkal
3.3195
kkal
3268.8569
kkal
+
[ 0.008971
1
-
T
1 Tref
]
( 538,112 - 298,15,152)
2
] 781.4745
[ 0.008712
1
-
T
1 Tref
]
(538,112 - 298,15,152)
2
] 360.74957099
[
1
-
1
]
[ 0.018820
T
Tref
]
(538,112 - 298,15,152)
2
] 1464.9842653
[ 0.007540
1
-
T
1 Tref
]
( 538,112 - 298,15,152)
2
] 62.6675
[ 0.004840
1
-
T
1 Tref
]
( 538,112 - 298,15,152)
2
] 161.5297
[
1
-
1
]
[ 0.001197
T
Tref
]
(538,112 - 298,15,152)
2
] 312.1411
0.005360 2
( 538,112 - 298,15,152)
42.5334
kkal
49.0232
kkal
0.2399
kkal
0.6572
kkal
0.3423
kkal
0.4247
kkal
0.0998
kkal
0.0871
kkal
93.4077
kkal
+
Cp dT
1500.6563
kkal
1709.4325
kkal
8.4330
kkal
2.8233
kkal
27.3897
kkal
15.7492
kkal
4.1588
kkal
3.3227
kkal
3271.9654
kkal
T
Cp dT T ref
+
[ 0.000451
1
-
T
1 Tref
]
(303,152 - 298,15,152)
2
] 0.0000
6877.8731
kkal
6183.7067
kkal
+
13061.5798 kkal
[
1 T
0.008971 2
-
1 Tref
+
]
(383,152 - 298,152)
] 370.7468
[
1
-
T
1 Tref
0.008712
]
(383,152 - 298,152)
2
] 171.1466
[
1
-
T
1 Tref
0.018820
]
(383,152 - 298,152)
2
] 695.0171
[
1 T
0.007540 2
-
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
] 29.7307
[
1
-
T
1 Tref
0.004840
]
(383,152 - 298,152)
2
] 76.6328
[
1 T
0.001197 2
] 148.0858
-
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
[
1
-
T
1 Tref
0.005360
]
(383,152 - 298,152)
2
[
1 T
0.021970 2
] 111.2595
-
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
[
1 T
0.000451 2
] 0.0000
-
1 Tref
]
(383,152 - 298,152)
257.2749
kkal
14669.0408 kkal 1.4474
kkal
23.1633
kkal
4.5471
kkal
2.6500
kkal
0.6654
kkal
0.5467
kkal
39088.9504 kkal 120.8593
kkal
512.4062
kkal
368.2984
kkal
217.1467
kkal
128.7784
kkal
114053.083 kkal 169448.858 kkal
-68.32
)]
-193.69
)]
-
-68.32
)]
-193.69
)]
-68.32
)]
-193.69
)]
-68.32
)]
-193.69
)]
-
-
-
-68.32
)]
-193.69
)]
-68.32
)]
-193.69
)]
-
-
Q loss 5 % Q supply
[
1 T
0.008971 2
]
-
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
333.2151
[
1
-
T
1 Tref
0.008712
]
(372,152 - 298,152)
2
] 153.8210
[
1
-
T
1 Tref
0.018820
]
(372,152 - 298,152)
2
] 624.6588
[
1 T
0.007540 2
]
-
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
26.7210
[
1
-
T
1 Tref
0.004840
]
(372,152 - 298,152)
2
] 68.8751
[
1
-
T
1 Tref
0.001197
]
(372,152 - 298,152)
2
] 133.0947
[
1 T
-
1 Tref
]
0.005360
(372,152 - 298,152)
2
[
1 T
0.021970 2
] 99.9964
-
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
[
1 T
0.000451 2
] 0.0000
-
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
257.2749
kkal
12723.6506 kkal 1.2557
kkal
20.1986
kkal
3.9600
kkal
2.3049
kkal
0.5822
kkal
0.4764
kkal
1710.1416
kkal
5.2876
kkal
382.5141
kkal
16.1131
kkal
9.5002
kkal
5.6341
kkal
4988.3912
kkal
20127.285
kkal
32492.6901 kkal
100.4643
kkal
63.1461
kkal
306.1480
kkal
180.5032
kkal
107.0470
kkal
94779.433
kkal
128029.432 kkal
12.9429
kkal
0.0127
kkal
12.9556
kkal
[
1 T
0.024830
-
1 Tref
+
]
(303,152 - 298,152)
2
] 0.0000
0.004200
(303,152 - 298,152)
2
[
1 T
0.000451
-
1 Tref
]
(372,152 - 298,152)
2
] 0.0000
+
0.7804
kkal
0.0103
kkal
0.1959
kkal
0.9866
kkal
+
Entalpi dari Tangki Glue
[
1 T
0.000451 2
] 0.0000
-
1 Tref
]
(362,152 - 298,152)
25483.5526 kkal 75391.501
kkal
100875.054 kkal
[
1 T
0.024830
-
1 Tref
+
]
(362,152 - 298,152)
2
] 0.0000
0.013360 2
(303,152 - 298,152)
0.014100
(303,152 - 298,152)
2
10.0301
kkal
37.0631
kkal
103.089
kkal
150.182
kkal
+
[
1 T
0.021970 2
] 89.3234
-
1 Tref
]
(362,152 - 298,152)
0.004200
(362,152 - 298,152)
2
[
1
-
T
0.000451
1 Tref
]
(362,152 - 298,152)
2
] 0.0000
2831.5058
kkal
5.4724
kkal
imbah padat
26.6786
kkal
15.7296
kkal
9.3439
kkal
0.0127
kkal
8257.457
kkal
11146.200
kkal
+
Entalpi bahan underflow
-340.2
)]
-111.2
)]
[
1 T
0.000451 2
] 0.0000
-
1 Tref
]
(355,152 - 298,152)
27154.6053 kkal 54331.884
kkal
81486.489
kkal
n
[
+
λ
1 T
0.000150
-
1 Tref
]
(355,152 - 298,152)
2
] 0.0000
9785.1428571 )
[
1
-
T
0.000451
1 Tref
]
(293,152 - 298,152)
2
] 0.0000
-23190.7895 kkal -143.128
kkal
-23333.917
kkal
+
)
APPENDIX C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT
1. KAOLIN STOCK PILE F - 110 Fungsi
=
Menampung kaolin dari supplier
Dasar Pemilihan
=
Sesuai untuk bahan solid
Bahan masuk : Total bahan baku masuk Komponen
: 2070.126855 kg/jam
Berat (kg) Fraksi Berat ρ bahan (gr/cc)
Al2O3.2SiO2
1743.253824
0.8421
2.9000
Fe2O3
3.726228338
0.0018
5.1200
TiO2
1.656101484
0.0008
4.2600
CaO
14.90491335
0.0072
3.3200
MgO
7.038431306
0.0034
3.6500
K2O
7.866482048
0.0038
2.3200
Na2O
3.105190282
0.0015
2.2700
CO2
288.5756835
0.1394
1.1010
2070.126855
1
ρ campuran
=
1
Σ
x
62.43 =
… lb/cuft
fraksi berat ρ komponen
( 1gr/cc = 62,43lb/cuft) ρ campuran 1 0.8421 2.9000 =
+
0.0018 5.1200
+
0.0008 4.2600
0.0072
+
3.3200
+
0.0034 3.6500
+
203.3034128 lb/cuft
Rate massa =
2070.126855 kg/jam
=
4563.801664 lb/jam
0.0038 2.3200
( 1 kg = 2,2046 lb) Rate volumentrik =
4563.801664 lb/jam
=
22.4482 cuft/jam
203.3034128 lb/cuft Ditentukan : Waktu tinggal = Tinggi
10 hari
=
x meter
Panjang = lebar=
2x meter
Volume bahan = 22.4482 cuft/jam x 10 hari x 24 jam/hari =
5387.58 cuft
Volume Gudang (direncanakan 70 % terisi bahan baku) =
5387.58 =
7696.54 cuft =
217.941 m3
70% Volume penampung =
4 x3
=
sehingga
=
3.8
m
Panjang = lebar =
7.6
m
x
217.941 m3
Spesifikasi : Fungsi
=
Menampung Kaolin dari Supplier
Kapasitas
=
Bentuk
=
Empat Persegi panjang
Ukuran
=
Panjang
:
7.6
m
Lebar
:
7.6
m
3.8
m
217.94 m3
Tinggi
:
Accecories
=
Crane Conveyor (pemindah solid)
Jumlah
=
1 buah
2. BELT CONVEYOR J - 111 Fungsi
=
Memindahkan barang dari kaolin stock pile menuju hammer crusher
Type
=
Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length
Dasar Pemilihan
=
dipilih conveyor jenis belt sesuai dengan bahan
Perhitungan : Rate massa : 2070.126855 kg/jam dengan kapasitas
2.1
=
2.1
ton/jam
ton/jam. Dari tabel Perry 6ed, tabel 7-7 dan fig 7-3
dipilih belt dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas maksimum :
32 ton/jam
hp tiap 10 ft (linier)
0.34
:
asumsi : Jarak belt conveyor :
50 ft
Tinggi belt conveyor : 10 ft slope : α tg
α
10 =
=
maka sudut α
0.2
=
11,31o
50 Panjang belt = =
( (50.50) + 51 ft
Perhitungan power hp/10 ft, lift = hp
=
(10.10) ) 0,5
: 0.34
51 x
hp/ft
0,34 hp/ft = 1.73367 ≈
2 hp
10 Penambahan power untuk tripper Power total
= =
2 hp 4 hp
Spesifikasi : Fungsi
=
Memindahkan barang dari kaolin stock pile menuju hammer crusher
Type
=
Troughed belt on 45o idlers with rolls of equal length
Kapasitas maksimum
=
Belt
=
32 ton/jam Widht
: 14 in
Trough widht
: 9 in
Skirt seal
: 2 in
Belt speed
=
(2,1/32) x 100 ft/mnt
Panjang
=
51 ft
Sudut elevasi
=
11,31o
Power
=
4 hp
= 6.5 ft/mnt
Jumlah
=
1 buah
3. HAMMER CRUSHER C - 112 Fungsi
=
Menghancurkan bahan dari 2 in menjadi 1/8 in
Type
=
Reversible Hammer Crusher
Dasar Pemilihan
=
Umum digunakan dan sesuai dengan ukuran bahan
Perhitungan : Rate massa : 2179.0809 kg/jam
=
2.2
ton/jam
dengan kapasitas 3,7 ton/jam, Dari Perry 6ed, tabel 8-13 dipilih spesifikasi sebagai berikut : Spesifikasi : Fungsi
=
Menghancurkan bahan dari 2 in menjadi 1/8 in
Type
=
Reversible Hammer Crusher
Kapasitas Maksimum =
40 ton/jam
Model
=
505
Ukuran Rotor
=
30 x
30 (in)
Maksimum ukuran feed =
2,5 in
Maksimum speed
=
1200 rpm
Power
=
100 hp
Jumlah
=
1 buah
4. SCREEN H - 113 Fungsi
=
Menyaring bahan dari Hammer Crusher
Type
=
Vibrated Screen
Dasar Pemilihan
=
Sesuai dengan bahan dan kapasitas
Perhitungan : Rate massa : 2179.0809 kg/jam
=
2.2
ton/jam
Ukuran yang tersaring diharapkan mempunyai ukuran 1/8 in = 3,175 mm ( 7 mesh) Produk oversize 5 % feed Produk Undersize 95 % feed Produk undersize dalam oversize 5 % oversize Perhitungan effisiensi screen : E
=
100 x
100 (e - v) e (100 - v)
dimana : E
=
effisiensi
e
=
persentase jumlah undersize dalam feed
v
=
persentase undersize di dalam screen oversize
sehingga : E
=
100 x
100 (95 - 5) 95(100 - 5)
=
99.73%
Dari Perry 6ed halaman 21-15 untuk type Screen Vibrated didapatkan spesifikasi : Spesifikasi : Fungsi
=
Menyaring bahan dari Hammer Crusher
Type
=
Vibrated Screen
Kapasitas
=
Speed
=
Tyler equivalent design =
2.2 ton/jam 50 vibration/dy ; P = 3 Hp ( Peter's 4ed;p.567) 7 mesh
Sieve No
=
7
Sieve design
=
2,83 mm
Sieve Opening
=
2,83 mm
Ukuran kawat
=
1,1 mm
Effisiensi
=
99.73%
Jumlah
=
1 buah
5. SCREW CONVEYOR J - 114 Fungsi
=
Memindahkan bahan dari screen ke Rotary Kiln
Type
=
Plain spout or chutes
Dasar Pemilihan
=
Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup
Perhitungan : Rate massa : 2070.126855 kg/jam ρ campuran
=
203.3034
Volumentrik bahan
:
=
lb/cuft
4563.8
= 22.4485 cuft/jam =
203.3034128 Untuk bulk density
=
4563.8 lb/jam
203.3034
lb/cuft
dengan F =
3 (Badger, Tabel 16-6)
Power motor
:
C.L.W.F
0.4 cuft/mnt
; bahan termasuk kelas D
( Badger, pers 16-5)
33000 Dimana
:C
=
kapasitas
; cuft/mnt
L
=
panjang
; ft
W =
densitas bahan
; lb/cuft
F
faktor bahan
=
Asumsi panjang scew; L = Power motor
:
0.4
20 ft x
20
x
203.303 x
3
33000 =
0.1383 hp
Untuk power < 2 hp, maka dikalikan 2 maka power pompa =
2x
Effisiensi motor = 80 % Power motor
=
(Badger : 713) 0.1383 =
0.2766 hp
maka :
0.2766 / 0,8
=
0.34575
≈
0.5 hp
Dari badger, fig 16-20 untuk kapasitas = 22.4485 cuft/jam digunakan ukuran : Diameter
=
6 in
Kecepatan putaran
=
18 rpm
Spesifikasi : Fungsi
=
Memindahkan bahan dari screen ke Rotary Kiln
Type
=
Plain spout or chutes
Kapasitas
=
22.4485 cuft/jam
Panjang
=
20 ft
Diameter
=
6 in
Kecepatan putaran
=
18 rpm
Power
=
0.5 hp
Jumlah
=
1 buah
6. ROTARY KILN B - 130 Fungsi
: Kalsinasi kaolin menjadi Alumina
udara panas ( 1113,4oC) udara panas (1200oC) Feed
ROTARY KILN
(30oC)
produk (1100oC)
Perhitungan : Dari neraca massa dan neraca panas : Feed masuk
:
Kebutuhan Fle Gas
2070.1269 kg/jam
:
344.98
kg/jam 86
=
4563.848494 lb/jam
=
760.554153 lb/jam
Suhu bahan masuk
: 30 oC =
oF
Suhu bahan keluar
:
1100
oC =
2012
oF
Suhu udara masuk
:
1200
oC =
2192
oF
Suhu udara keluar
: 1113.4 oC =
2036.12 oF
Diameter Rotary Kiln : Range kecepatan massa superficial udara : G
=
200 - 1000 lb/jam.ft2
ditetapkan D
=
[
=
800 Mc
(Perry 3ed hal 832)
lb/jam.ft2
]
0.5
[
π
[
=
≈
.
4
G
] ]
760.5541530473 0.785
x
200
0.5
2.2 ft
Panjang shell : Nt =
10
x
L
/ Cp x
Gg
0.8 x
Nt =
1,5 - 2
Nt =
Ditetapkan 1,5, maka L/D = 10 - 40
D
(Perry 3ed hal 832)
(Ulrich hal 132)
Check : 1.5 = L
=
L/D =
10 x L 27.1909
/
≈
0.3 x
800
0.8 x
2.2
30 ft
13.63031868 (memenuhi range)
Maka L dan D memenuhi untuk Nt = 1,5 Penentuan kecepatan Rotary Kiln : ND =
25 - 35
(Perry 3ed hal 832)
Diambil harga ND = N
= =
25
25 /
2.2
11.3586 rpm
Check terhadap kecepatan Pherispheral dari putaran Rotary Kiln Harga kecepatan Pherical berkisar : V
=
50 - 150 ft/menit
N
=
V
/
3.14
x
D
V
=
N
x
3.14
x
2.2
x
3.14
x
2.2
= =
11
78.5
(Perry 3ed hal 832)
ft/menit
(memenuhi range)
Penentuan waktu tinggal : Waktu tinggal (θ) =
Hold up rate feed
(Ulrich hal 132)
Hold up Rc berkisar : 3 - 12 % Ditetapkan Rc beroperasi pada hold up V shell =
0.785
x D2
V shell =
0.785
x
=
x
2.2 2
12% L x
30
114.083 cuft
V hold up
=
0.12
=
x
114.083
13.69 cuft
Density campuran
=
Rate feed
203.3034
lb/cuft
= 4563.848494
=
22.4485
cuft/jam
203.3034 θ
=
V hold up / rate feed
=
13.69 /
=
22.4485
0.60984 jam =
36.59 menit
Penentuan Kemiringan : B
=
θ
=
5 (Dp)-0,5 0,23 L SN
0,9
(Perry 6ed, 20-33) ±
D
BLG
0.6
(Perry 6ed, 20-33)
F
Dimana : θ
=
time of passes
; jam
L
=
panjang drum
; ft
S
=
slope drum
; cm/m
N
=
speed
; rpm
D
=
diameter drum
; ft
B
=
konstanta material
G
=
rate massa udara
; lb/ft2.j
F
=
rate solid
; lb/ft2.jam
berat partikel
; μm
Dp = Dp =
7 mesh =
2830
B
=
5 (
F
=
4563.8485 lb/jam
36.5904 =
2830 0.23
S
x
x
μm
-0.5 ) /
=
3.8028 ft2
30
11 0.9 x
0.09399
2.2
+
0.6
=
1200.14 ; lb/ft2.jam
0.09399 x
30
x
1200.1376826499
S
=
0.00992 ( memenuhi)
Perry ed 3 hal 832, S sekitar 0 - 0,08
Perhitungan Tebal Shell Drum : Rotary Kiln memakai shell dari carbon steel SA387 grade D dengan stress allowable =
4200
psi (Perry 5ed, tabel 6-57, halaman 6-691). Untuk las
dipakai double welded butt join dengan effisiensi 80%. Faktor korosi : C
ρ
=
1/8
H
/
D
H
=
D
H
=
2.2 ft
=
=
203.3034
1
(Perry edisi 5 T 6-52, hal 6-87)
lb/cuft
Tekanan vertikal pada tangki : r.ρb.(g/gc) PB = ( 1 - e-2μ' k'ZT/r) 2 μ' k'
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-24)
Keterangan : PB =
tekanan vertikal pada dasar
ρb =
bulk density bahan
μ'
Koefisien gesek
=
diambil = k'
=
k'
=
=
0,35 - 0,55
(Mc Cabe hal 299)
0.45
ratio tekanan normal = 0,35 - 0,6 1-
sin α
1+
sin α
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-17)
diambil nilai k ' = 0,4 0.4 = α
=
ZT =
1-
sin α
1+
sin α
25o Tinggi total material dalam tangki , ft asumsi tinggi bahan = 15 % dari tinggi drum (Ulrich T.4-10)
= r
= =
maka :
15%
x
2.2 =
0.33015 ft
jari -jari tangki, ft D / 2 PB =
=
1.10049 ft
(2) . ( 203,3034).(32/32.174)
[ 1-e
-2(0,45)(0,4)(0,6)/2
]
[ 1-e
2. (0,45) . ( 0,4) PB = =
141.86
]
lb/ft2
0.985138889 psi
Tekanan lateral :
P design :
-2(0,45)(0,4)(0,6)/2
PL =
PB +
k' . PB
=
0.4 x
=
0.39406 psi
PL +
=
0.98514 +
=
1.37919 psi
0.98514
Poperasi -
0.39406 +
Untuk faktor keamanan tekanan =
P luar 14.7
110% x
=
-
14.7
1.37919
1.51711 psi
Tebal shell Tekanan design
=
1.51711 psi
Tebal Shell berdasarkan ASME Code untuk cylindical tank : ts
=
P.R
+
f. e - 0,6P
( B & Y pers 13-1, hal 254)
C
Dipakai double welded Butt joint, e = 0.8 ts
=
1.51711 x 4200
=
x
26 /
2
0.8 -
0.6 x
0.13096 in ≈
1.51711
+
1/8
3/16 in
Isolasi : Batu isolasi dipakai setebal 4 in (Perry ed 7 ; 12-42) Diameter dalam rotary 2.20098 ft Diameter luar rotary : 2.2 +
2 ((1/4/12))
maka diameter rotary terisolasi : 2.24264 +
=
2.24264 ft
2( 4/12) =
2.90931 ft
Perhitungan Power Rotary : Hp =
N.(4,75dw + 0,1925 DW + 0,33W)
(Perry ed 6,persamaan 20-44)
100000 Dimana : N
=
putaran rotary kiln =
d
=
diameter shell
=
2.2 ft
D
=
d+2
=
4.2 ft
w
=
berat bahan
W =
0 rpm
berat total
Perhitungan berat total : Berat shell : We =
π 4
( Do2 - Di2) . L . Ρ
Dimana : Do =
Diameter luar shell
=
2.24264 ft
Di =
Diameter dalam shell
=
2.20098 ft
L
=
Panjang drum
=
30
ft
ρ
=
Density shell
=
489
lb/cuft
We = =
0.78571 x
2.24264 2
-
2.2 2
x
(perry ed 6 hal3-95) 30 x
489
2134.126913 lb
Berat isolasi : We =
π 4
( Do2 - Di2) . L . Ρ
Dimana : Do =
Diameter luar isolasi
=
2.90931 ft
Di =
Diameter dalam isolasi =
2.24264 ft
L
=
Panjang drum
=
30
ft
ρ
=
Density shell
=
129
lb/cuft
We = =
0.78571 x
2.90931 2
10443.74142 lb
-
2.2 2
x
(perry ed 6 hal3-260) 30 x
129
Berat bahan dalam drum : Untuk solid hold up =
3%
(ulrich T 4-10)
Rate massa : 4563.848494 x
103%
Berat bahan : 4700.763949 lb Berat total : 2134.126913 + =
10443.74142 +
17278.63228 lb
Berat lainnya diasumsikan 10 % = = Hp =
4700.763949
110% x
17278.63228
19006.49551 lb
N.(4,75dw + 0,1925 DW + 0,33W)
(Perry ed 6,persamaan 20-44)
100000 =
4x((4,75x7x4700,76)+(0,1925x9x36121,664)+(0,33x36121,664)) 100000
=
0.21642 hp
dengan effisiensi motor Power
=
75%
0.289 hp =
(Perry ed 6, p 20-37) 0.5 hp
Spesifikasi : Fungsi
:
Kalsinasi kaolin menjadi alumina
Type
:
Rotary drum
Kapasitas
:
4563.848494 lb/jam
Isolasi
:
Batu isolasi
Tebal Isolasi :
4 in
Tebal Shell
:
3/16 in
Diameter
:
2.2 ft
Panjang
:
30 ft
Tinggi bahan :
0.33015 ft
Sudut rotary :
0,61o
Time of passe :
36.5904 menit
Power
:
0.5
hp
Jumlah
:
1 buah
7. CYCLONE H - 131 Fungsi
=
untuk memisahkan padatan yang terikut udara
Type
=
Van Tongeren Cyclone
Dasar pemilihan
=
efektif dan sesuai dengan jenis bahan
Asumsi time of passes
2 dt
Rate udara
=
344.98
kg/jam
=
760.7090646 lb/jam
Rate CO2
=
288.5757
kg/jam
=
636.3300629 lb/jam
BM udara
=
28.840
ρ udara pada P = 1 atm, T = udara std ρ
=
=
492 2496.12
1113.4 oC =
492 R 1
x
28.84
x
1 359 = 1.80016 lb/cuft
ρ campuran
Rate volumentrik =
=
Komponen
=
1397.0391275218 1.800 x
Berat solid
2496.12 R
3600
1.781551171 kg/jam
=
0.016
lb/jam
(Himmelblau;249)
=
0.21557 lb/dt
lb/cuft 3.928448007 lb/jam
Berat (kg) Fraksi Berat ρ bahan (gr/cc)
Al2O3
0.80095446 0.449582629
3.9900
SiO2
0.942299364 0.52892074
2.3200
Fe2O3
0.003726228 0.002091564
5.1200
TiO2
0.001656101 0.000929584
4.2600
CaO
0.014904913 0.008366256
3.3200
MgO
0.007038431 0.003950732
3.6500
K2O
0.007866482 0.004415524
2.3200
Na2O
0.00310519 0.00174297
2.2700
Total ρ solid
=
1.781551171
1
44.25026514 lb/cuft
Volumentrik solid =
2.46605E-05 cuft/dt
Total Volumentrik bahan
=
0.21557 +
2.5E-05 =
0.2156 cuft/dt
Volume bahan
=
0.2156 cuft/dt
x
2 dt
=
Berdasarkan ulrich, T 4-23 H/D = 4 -6; diambil H/D = π
Volume shell =
π
x D2 x 6D
4 D
=
Dc
=
Bc
=
De
0.4507 ft
=
5.40836 in
=
10
1/4 Dc
=
2.5
=
1/2 Dc
=
5
Hc
=
2Bc
=
5
Lc
=
2 Dc
=
20
Sc
=
1/8Dc
=
1.3
Zc
=
2Dc
=
20
Jc
=
1/2Dc
=
5
Dpmin
0.5 = 9. .Bc .Ntc.Vc.( s )
Dpmin
=
μ udara =
6
x D2 x H
4 0.4312 =
0.4312 cuft
≈
10 in
Perry 6 ed; pers 20-53
Diameter partikel minimum 0.0000215 lb/ft.dt
ρ solid
=
44.2503 lb/cuft
ρ gas
=
1.800 lb/cuft
Bc
=
2.5 in
Area Cyclone =
= 2x
0.20833 ft Bc2 =
2x
Rate volumentrik bahan =
0.2156 cuft/dt
Kecepatan bahan
0.2156 cuft/dt
=
0.20833 2 =
=
0.08681 ft2
2.48368 ft/dt
0.08681 ft2 Dpmin
=
=
(
9x π
x
0.0000215 x 10 x
0.00011034877 ft
0.20833
2.48368 x
(
44.2503 -
1.800
Perencanaan Tebal Shell dan Tutup Bahan konstruksi dipilih Carbon Steel SA-387 grade D f
=
C
=
2500
psi
(Perry ed 7 tabel 6-57)
1 atm
=
1/8
Tebal shell Tekanan design
=
14.7
psi
Tebal Shell berdasarkan ASME Code untuk cylindical tank : ts
=
P.R
+
f. e - 0,6P
( B & Y pers 13-1, hal 254)
C
Dipakai double welded Butt joint, e = 0.8 ts
=
=
14.7
x
10 /
2
2500
x
0.8 -
0.6 x
0.161912785 =
14.7
+
1/8
3 / 16 in
Tebal tutup atas : tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah menahan beban yang terberat Tebal tutup bawah : Tebal conical =
P.D 2 cos α(fE - 0,6P)
dengan α tc
=
1/2 sudut conis
= 2x =
0.9659 x (
0.163215949 =
+
C
=
(B & Y hal 118; ASME Code)
30 /2
=
14.7
x
10
2500
x
0.8 -
3 / 16 in
15o
0.6 x
14.7
)
Spesifikasi : Fungsi
:
untuk memisahkan padatan yang terikut udara
Type
:
Van Tongeren Cyclone
Kapasitas
:
0.431195128 cuft/dt
Diameter partikel :
0.00011034877 ft
Tebal Shell
:
3 / 16 in
Tebal tutup atas
:
3 / 16 in
Tebal tutup bawah :
3 / 16 in
Jumlah
1 buah
:
8. BLOWER G - 132 Fungsi
:
Memindahkan udara dari udara bebas ke B-130
Type
:
Centrifugal
Dasar Pemilihan
:
Sesuai dengan jenis bahan dan effisiensi tinggi
Perhitungan rate udara : m udara
=
BM udara
=
4733.03
kg/jam
ρ
=
= 492 546
10436.66057 lb/jam
28.84
ρ campuran pada P = 1 atm, T = udara std
=
30
oC =
546
492 R 1
x
Rate volumentrik :
1
28.84
x
359
10436.660567431 0.0724
x
60
= 0.07239
(Himmelblau;249)
= 2402.907435 cuft/mnt
Asumsi aliran turbulen : Dipilih pipa 12 in sch 40 OD =
12.75 in
ID =
11.938 in
A
15.74 in2
=
R
(Mcabe, appendix 6)
Perhitungan power : hp =
0,0044 Q x P1 x ln (P2/P1)
dimana :
P2 =
Q
=
(Perry ed 6; pers 6-31b)
Volumentrik gas
; cuft/mnt
P1 =
Operating suction pressure ; psi
P2 =
operating discharge pressure
P1 +
∆P pipa =
14.7
+
; psi
0.5 =
15.2
x
15.2
psi
sehingga : hp =
0.0044 x
2402.91 x
14.7
ln
14.7 =
19.82538195 hp
dengan asumsi effisiensi motor = hp =
19.8254 / 0,8
Adiabatic head :
=
1000
80%
, maka :
24.7817 hp
ft.lbf/lbm gas
(perry ed 6, fig 6-35)
Spesifikasi : Fungsi
=
memindahkan udara dari udara bebas
Type
=
Centrifugal
Bahan
=
Commercial steel
Rate Volumentrik =
2402.907435 cuft/mnt
Adiabatic Head
=
1000
Effisiensi motor
=
80%
Power
=
25 hp
Jumlah
=
1 buah
ft.lbf/lbm gas
9. ROTARY COOLER E - 140 Fungsi
: Mendinginkan alumina
udara panas
(264,96oC) udara bebas
campuran padatan
(30oC)
ROTARY COOLER produk
( 1100oC)
( 35oC)
Perhitungan : Dari neraca massa dan neraca panas : Feed masuk
:
Kebutuhan udara
:
1781.4621 kg/jam
=
3927.451631 lb/jam
9591.006087 kg/jam
=
21144.54899 lb/jam
Suhu bahan masuk
:
1100
oC =
2012
oF
Suhu bahan keluar
:
35
oC =
95
oF
Suhu udara masuk
:
30
oC =
86
oF
Suhu udara keluar
: 264.96 oC =
32
oF
Diameter Rotary Cooler : Range kecepatan massa superficial udara : G
=
200 - 1000 lb/jam.ft2
ditetapkan D
=
=
=
=
[ [
450 Mc
π 4
.
G
(Perry 3ed hal 832)
lb/jam.ft2
]
0.5
3927.4516313977 0.785
3.33437
≈
x
450
]
0.5
4 ft
Panjang shell : Nt =
10
x
L
/ Cp x
Gg
Nt =
1,5 - 2
Nt =
Ditetapkan 2, maka L/D = 4 - 10
0.8 x
D
(Perry 3ed hal 832)
(Perry 6 ed hal 20-32)
Check : 1.5 = L
=
10 x L
/
0.2 x ≈
24.38153272
L/D =
6.25
450
0.8 x
4
25 ft
(memenuhi range)
Maka L dan D memenuhi untuk Nt = 1,5 Penentuan kecepatan Rotary Cooler: ND =
25 - 35
(Perry 3ed hal 832)
Diambil harga ND = N
25
=
25 /
4
=
6.25
rpm ≈
7 rpm
Check terhadap kecepatan Pherispheral dari putaran Rotary Kiln Harga kecepatn Pherical berkisar : V
=
50 - 150 ft/menit
N
=
V
V
=
N
=
/
7
=
(Perry 3ed hal 832)
3.14
x
D
x
3.14
x
4
x
3.14
x
4
87.92
ft/menit
(memenuhi range)
Penentuan waktu tinggal : Waktu tinggal (θ) =
Hold up rate feed
Hold up Rc berkisar : 3 - 12 % Ditetapkan Rc beroperasi pada hold up V shell =
0.785
x D2
V shell =
0.785
x
314
cuft
= V hold up
4
=
0.03
=
9.42 cuft
Density campuran Rate feed
x
=
x
L 2
x
25
314
179.6234
= 3927.451631 179.6234
3%
lb/cuft =
21.8649
cuft/jam
θ
=
V hold up / rate feed
=
9.42 /
=
21.8649
0.431 jam =
25.85 menit
Penentuan Kemiringan : B
=
θ
=
5 (Dp)-0,5 0,23 L SN
0,9
(Perry 6ed, 20-33) ±
D
BLG
0.6
(Perry 6ed, 20-33)
F
Dimana : θ
=
time of passes
; jam
L
=
panjang drum
; ft
S
=
slope drum
; cm/m
N
=
speed
; rpm
D
=
diameter drum
; ft
B
=
konstanta material
G
=
rate massa udara
; lb/ft2.j
F
=
rate solid
; lb/ft2.jam
berat partikel
; μm
Dp = Dp = B
=
F
=
7 mesh = 5(
2830
0.23 S
=
x
μm
-0.5 )
3927.4516 lb/jam
25.85 =
S
2830
x
/
=
12.5600 ft2
25 7
0.9 x
0.09399
4.0
+
0.6
=
312.695 ; lb/ft2.jam
0.09399 x
25
x
312.6951935826
0.01047 ( memenuhi) (Perry ed 3 hal 832, S sekitar 0 - 0,08)
Perhitungan Tebal Shell Drum : Rotary Kiln memakai shell dari carbon steel SA378 grade D dengan stress allowable =
4200
psi (Perry 5ed, tabel 6-57, halaman 6-691). Untuk las
dipakai double welded butt join dengan effisiensi 80%. Faktor korosi : C
=
1/8
H
/
D
H
=
D
=
1
(Perry edisi 5 T 6-52, hal 6-87)
H ρ
=
=
4 ft 179.6234
lb/cuft
Tekanan vertikal pada tangki : PB = r ρb (g/gc) ( 1 - e-2μ' k'ZT/r) 2 μ' k'
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-24)
Keterangan : Pb =
tekanan vertikal pada dasar
ρb =
bulk density bahan
μ'
Koefisien gesek
=
diambil = k'
=
k'
=
=
0,35 - 0,55
(Mc Cabe hal 299)
0.45
ratio tekanan normal = 0,35 - 0,6 1-
sin α
1+
sin α
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-17)
diambil nilai k ' = 0,4 0.4 = α
=
ZT =
1-
sin α
1+
sin α
25o Tinggi total material dalam tangki , ft asumsi tinggi bahan = 15 % dari tinggi drum (Ulrich T.4-10)
= r
=
15%
4=
0.6
ft
jari -jari tangki, ft
= maka :
x
D / 2 PB =
=
2
ft
(2) . ( 179,6234).(32/32.174) 2. (0,45) . ( 0,4)
PB = =
101.606
lb/ft2
0.705597222 psi
Tekanan lateral :
PL =
k' . PB
=
0.4 x
0.7056
=
0.28224 psi
[ 1-e
-2(0,45)(0,4)(0,6)/2
]
P design :
PB +
PL +
=
0.7056 +
=
15.6878 psi
Pop
0.28224 +
14.7
Untuk faktor keamanan 10% digunakan tekanan 110% x =
15.6878
17.2566 psi
Tebal shell Tekanan design
=
17.2566 psi
Tebal Shell berdasarkan ASME Code untuk cylindical tank : ts
=
P.R
+
f. e - 0,6P
( B & Y pers 13-1, hal 254)
C
Dipakai double welded Butt joint, e = 0.8 ts
=
17.2566 x
=
24 /
2 0.6 x
4200
x
0.8 -
0.2 in
≈
1/4 in
17.2566
+
1/8
Isolasi : Batu isolasi dipakai setebal 4 in (Perry ed 7 ; 12-42) Diameter dalam rotary
4
Diameter luar rotary :
4 +
ft 2 ((1/4/12))
maka diameter rotary terisolasi : 4.04167 + N
=
putaran rotary kiln =
7 rpm
d
=
diameter shell
=
4 ft
D
=
d+2
=
6 ft
w
=
berat bahan
W =
berat total
Perhitungan berat total : Berat shell :
=
4.04167 ft
2( 4/12) =
4.70833 ft
π
We =
4
( Do2 - Di2) . L . Ρ
Dimana : Do =
Diameter luar shell
=
Di =
Diameter dalam shell
=
4
ft
L
=
Panjang drum
=
25
ft
ρ
=
Density shell
=
489
lb/cuft
We = =
0.78571 x
4.04167 ft
4.04167 2
-
42
x
(perry ed 6 hal3-95) 25 x
489
3218.461682 lb
Berat isolasi : We =
π 4
( Do2 - Di2) . L . Ρ
Dimana : Do =
Diameter luar isolasi
=
4.70833 ft
Di =
Diameter dalam isolasi =
4.04167 ft
L
=
Panjang drum
=
25
ft
ρ
=
Density shell
=
129
lb/cuft
We =
0.78571 x
=
14781.25
4.70833 2
-
42
x
(perry ed 6 hal3-260) 25 x
129
lb
Berat bahan dalam drum : Untuk solid hold up =
3%
(ulrich T 4-10)
Rate massa : 3927.451631
x
103%
Berat bahan : 4045.27518 lb Berat total : 3218.461682 + =
14781.25
4045.27518
110% x
22044.98686
22044.98686 lb
Berat lainnya diasumsikan 10 % = = Hp =
+
24249.48555 lb
N.(4,75dw + 0,1925 DW + 0,33W) 100000
(Perry ed 6,persamaan 20-44)
=
7x((4,75x4x4045,275)+(0,1925x6x23322,2564)+(0,33x23322,2564)) 100000
=
5.74032 hp
dengan effisiensi motor Power
=
75%
7.65376 hp =
(Perry ed 6, p 20-37) 10 hp
Spesifikasi : Fungsi
=
Mendinginkan alumina
Type
=
Rotary drum
Kapasitas
=
3927.451631 lb/jam
Isolasi
=
Batu isolasi
Tebal Isolasi
=
4 in
Tebal Shell
=
1/4 in
Diameter
=
4 ft
Panjang
=
25 ft
Tinggi bahan
=
0.6
Sudut rotary
=
Time of passes
=
Power
=
10
hp
Jumlah
=
1
buah
ft
0,60o 25.85 menit
10. CYCLONE H - 141 Fungsi
: untuk memisahkan padatan yang terikut udara
Type
: Van Tongeren Cyclone
Dasar pemilihan
efektif dan sesuai dengan jenis bahan
Asumsi time of passes Rate udara BM udara
= =
2 dt 9591.006087 kg/jam
=
21148.85576 lb/jam
28.84
ρ campuran pada P = 1 atm, T = udara std
=
492 R
264.96 oC =
967.38 R
ρ
=
492 967.38
1
x
1
Rate volumentrik =
28.84
x
359
21148.855760716 0.041 x
Berat solid ρ solid
=
=
=
3600
9591.006087 kg/jam
=
0.041
lb/jam
=
143.786 lb/dt
lb/cuft 21148.85576 lb/jam
179.694014 lb/cuft
Volumentrik solid =
0.032692698 cuft/dt
Total Volumentrik bahan Volume bahan
=
=
143.786 +
143.818 cuft/dt
0.03269 =
x
2 dt
Berdasarkan ulrich, T 4-23 H/D = 4 -6; diambil H/D = Volume shell =
π
287.637 =
π 4
D
=
Dc
=
Bc
=
De
143.818 cuft/dt
=
287.637 cuft 6
x D2 x H
4
x D2 x 6D
3.93799 ft
=
47.2559 in
=
50
1/4 Dc
=
13
=
1/2 Dc
=
25
Hc
=
2Bc
=
25
Lc
=
2 Dc
=
100
Sc
=
1/8Dc
=
6.3
Zc
=
2Dc
=
100
Jc
=
1/2Dc
=
25
Dpmin
0.5 = 9. .Bc .Ntc.Vc.( s )
Dpmin
=
μ udara =
(Himmelblau;249)
Diameter partikel minimum 0.0000215 lb/ft.dt
ρ solid
=
179.694 lb/cuft
ρ gas
=
0.041 lb/cuft
≈
50 in
Perry 6 ed; pers 20-53
Bc
=
13 in
Area Cyclone =
= 2x
1.04167 ft Bc2 =
2x
1.04167 2
=
2.17014 ft2
Rate volumentrik bahan = 143.818 cuft/dt Kecepatan bahan
=
143.818 cuft/dt
=
66.2715 ft/dt
2.17014 ft2 Dpmin
=
(
=
9x π
0.0000215 x
x
10 x
1.04167
66.2715 x
(
179.694 -
0.00002321984 ft
Perencanaan Tebal Shell dan Tutup Bahan kondtruksi dipilih Carbon Steel SA-387 grade D f
=
C
=
2500
psi
(Brownel and Young tabel 13-1)
1 atm
=
1/8
Tebal shell Tekanan design
=
14.7
psi
Tebal Shell berdasarkan ASME Code untuk cylindical tank : ts
=
P.R f. e - 0,6P
+
( B & Y pers 13-1, hal 254)
C
Dipakai double welded Butt joint, e = 0.8 ts
=
=
14.7
x
50 /
2
2500
x
0.8 -
0.6 x
0.309563927 =
14.7
+
1/8
3 / 8 in
Tebal tutup atas : tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah menahan beban yang terberat Tebal tutup bawah :
0.041
Tebal conical =
P.D
+
2 cos α(fE - 0,6P) dengan α tc
=
1/2 sudut conis
=
= 2x =
0.9659 x (
0.316079746 =
C
(B & Y hal 118; ASME Code)
30 /2
=
14.7
x
50
2500
x
0.8 -
15o
0.6 x
14.7
7 / 16 in
Spesifikasi : Fungsi
:
untuk memisahkan padatan yang terikut udara
Type
:
Van Tongeren Cyclone
Kapasitas
:
287.636701 cuft/dt
Diameter partikel :
0.00002321984 ft
Tebal Shell
:
3 / 8 in
Tebal tutup atas
:
7 / 16 in
Tebal tutup bawah :
7 / 16 in
Jumlah
1 buah
:
11. BLOWER G - 142 Fungsi
:
Memindahkan udara dari udara bebas ke B-130
Type
:
Centrifugal
Dasar Pemilihan
:
Sesuai dengan jenis bahan dan effisiensi tinggi
Perhitungan rate udara : m udara
=
BM udara
=
9591.006087 kg/jam
=
21148.85576 lb/jam
28.84
ρ campuran pada P = 1 atm, T = udara std
=
492 R
30
oC =
546
R
)
ρ
=
492
1
x
546 Rate volumentrik :
1
28.84
x
359
21148.855760716 0.072389115 x
60
= 0.07239
(Himmelblau;249)
= 4869.253189 cuft/mnt
Asumsi aliran turbulen : Dipilih pipa 12 in sch 40 OD =
12.75 in
ID =
11.938 in
A
15.74 in2
=
(Mcabe, appendix 6)
Perhitungan power : hp =
0,0044 Q x P1 x ln (P2/P1)
dimana :
P2 =
Q
=
(Perry ed 6; pers 6-31b)
Volumentrik gas
; cuft/mnt
P1 =
Operating suction pressure ; psi
P2 =
operating discharge pressure
P1 +
∆P pipa =
14.7
+
; psi
0.5 =
15.2
x
15.2
psi
sehingga : hp =
0.0044 x
4869.25 x
14.7
ln
14.7 =
40.17416687 hp
dengan asumsi effisiensi motor = hp =
40.1742 / 0,8
Adiabatic head :
=
80%
, maka :
50.2177 hp
17000 ft.lbf/lbm gas
(perry ed 6, fig 6-35)
Spesifikasi : Fungsi
:
memindahkan udara dari udara bebas
Type
:
Centrifugal
Bahan
:
Commercial steel
Rate Volumentrik :
4869.253189 cuft/mnt
Adiabatic Head
:
17000 ft.lbf/lbm gas
Effisiensi motor
:
80%
Power
:
50.2177
Jumlah
:
1 buah
12. SCREW CONVEYOR J - 143 Fungsi
=
Memindahkan bahan dari Rotary Coller ke bucket elevator
Type
=
Plain spout or chutes
Dasar Pemilihan
=
Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup
Perhitungan : Rate massa :
1781.373
ρ campuran =
kg/jam
179.6234
Volumentrik bahan
:
=
lb/cuft
3927.3
= 21.8638 cuft/jam =
179.6233677 Untuk bulk density
=
3927.3 lb/jam
179.6234
lb/cuft
dengan F =
3 (Badger, Tabel 16-6)
Power motor
:
C.L.W.F
0.4 cuft/mnt
; bahan termasuk kelas D
( Badger, pers 16-5)
33000 Dimana
:C
=
kapasitas
; cuft/mnt
L
=
panjang
; ft
W =
densitas bahan
; lb/cuft
F
faktor bahan
=
Asumsi panjang scew; L = Power motor
:
20 ft
0.3644 x
20
x
179.623 x
33000 =
0.11901 hp
Untuk power < 2 hp, maka dikalikan 2 maka power pompa =
2x
(Badger : 713) 0.11901 =
0.23802 hp
3
Effisiensi motor = 80 % Power motor
=
maka :
0.23802 / 0,8
=
0.29752
Dari badger, fig 16-20 untuk kapasitas = Diameter
=
6 in
Kecepatan putaran
=
18 rpm
≈
0.5 hp
22 cuft/jam digunakan ukuran :
Spesifikasi : Fungsi
=
Memindahkan bahan dari Rotary Coller ke bucket elevator
Type
=
Plain spout or chutes
Kapasitas
=
Panjang
=
20 ft
Diameter
=
6 in
Kecepatan putaran
=
18 rpm
Power
=
0.5 hp
Jumlah
=
1 buah
22 cuft/jam
13.BUCKET ELEVATOR J - 144 Fungsi
:
Memindahkan bahan
Type
:
Continous Discharge Bucket elevator
Dasar Pemilihan
:
untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu
Perhitungan : Rate massa
:
Tinggi bucket
: Tinggi ( Ball mill + Screen + jarak dari tanah) :
1781.373 3+
kg/jam 3+
=
2 ton/jam
3=
9 ft
Perhitungan Power ( Perry ed 7 tabel 21-8), kapasitas dibawah 14 ton/jam Power pada head shaft =
1 hp
Power tambahan
=
0.02
hp/ft
=
0.02
x
=
1+
Power total
0.5
9=
0.18
=
1.5 hp
≈
0.5 hp (minimum 0,5 hp)
Effisiensi motor
=
Power total
=
80% 1.5 /
80%
=
1.9 hp ≈
2 hp
Spesifikasi : Fungsi
=
Memindahkan bahan
Type
=
Continous discharge Bucket elevator
Kapasitas maksimum
=
Ukuran
=
Bucket spacing
=
12 in
Tinggi elevator
=
9 ft
Ukuran feed (Max)
=
3/4 in
Bucket speed
=
(2 / 14) x 225
ft/mnt
Putaran head shaft
=
(2/14)x 43 rpm
=
Lebar belt
=
7 in
Power total
=
2 hp
Jumlah
=
1 buah
14 ton/jam 6 in x 4 in x 4 1/4 in
=
32 ft/mnt
6.1 ≈
7 rpm
14. BALL MILL C - 150 Fungsi
=
Menghaluskan bahan hingga 200 mesh
Type
=
Marcy ball mill
Dasar pemilihan
=
dipilih karena sesuai bahan dan kapasitas
Total bahan masuk
=
1875.1295 kg/jam
≈
45 ton/hari
Dari Perry 6 ed ; tabel 8-18 untuk type ball mill didapat spesifikasi : Spesifikasi : Fungsi
=
Meghaluskan bahan hingga 200 mesh
Type
=
Marcy ball mill
Kapasitas maksimum
=
45 ton/hari
Sieve number
=
48
Ukuran sieve
=
4 ft x 3 ft
Ball charge
=
2.73
ton
Power
=
20 hp
Mill speed
=
30 rpm
Jumlah
=
1 buah
15. SCREEN H - 151 Fungsi
=
Menyaring bahan dari Hammer Crusher
Type
=
Vibrated Screen
Dasar Pemilihan
=
Sesuai dengan bahan dan kapasitas
Perhitungan : Rate massa : 1875.1295 kg/jam
=
2
ton/jam
Ukuran yang tersaring diharapkan mempunyai ukuran 200 mesh Produk oversize 5 % feed Produk Undersize 95 % feed Prosuk undersize dalam oversize 5 % oversize Perhitungan effisiensi screen : E
=
100 x
100 (e - v) e (100 - v)
dimana : E
=
effisiensi
e
=
persentase jumlah undersize dalam feed
v
=
persentase undersize di dalam screen oversize
sehingga : E
=
100 x
100 (95 - 5) 95(100 - 5)
=
99.73%
Dari Perry 6ed halaman 21-15 untuk type Screen Vibrated didapatkan spesifikasi : Spesifikasi : Fungsi
=
Menyaring bahan dari Hammer Crusher
Type
=
Vibrated Screen
Kapasitas
=
1.9 ton/jam
Speed
=
50 vibration/dy ; P = 3 Hp ( Peter's 4ed;p.567)
Tyler equivalent design =
200 mesh
Sieve No
=
200
Sieve design
=
0.074
Sieve Opening
=
0.074 mm
Ukuran kawat
=
0.053 mm
Effisiensi
=
99.73%
Jumlah
=
1 buah
16. SCREW CONVEYOR J - 152 Fungsi
=
Memindahkan bahan dari Ball mill ke Reaktor
Type
=
Plain spout or chutes
Dasar Pemilihan
=
Umum digunakan untuk padatan dengan sistem tertutup
Perhitungan : Rate massa : ρ campuran
1781.373 =
kg/jam
179.6234
Volumentrik bahan
:
=
lb/cuft
3927.3
= 21.8638 cuft/jam =
179.6233677 Untuk bulk density
=
3927.3 lb/jam
179.6234
lb/cuft
dengan F =
3 (Badger, Tabel 16-6)
Power motor
:
C.L.W.F
; bahan termasuk kelas D
( Badger, pers 16-5)
33000 Dimana
:C
=
kapasitas
; cuft/mnt
L
=
panjang
; ft
W =
densitas bahan
; lb/cuft
F
faktor bahan
=
Asumsi panjang scew; L =
20 ft
0.4 cuft/mnt
Power motor
:
0.3644 x
20
x
179.623 x
3
33000 =
0.11901 hp
Untuk power < 2 hp, maka dikalikan 2 maka power pompa =
2x
Effisiensi motor = 80 % Power motor
=
(Badger : 713) 0.11901 =
0.23802 hp
maka :
0.23802 / 0,8
=
0.29752
Dari badger, fig 16-20 untuk kapasitas = Diameter
=
6 in
Kecepatan putaran
=
18 rpm
22
≈
0.5 hp
cuft/jam digunakan ukuran :
Spesifikasi : Fungsi
=
Memindahkan bahan dari Ball mill ke Reaktor
Type
=
Plain spout or chutes
Kapasitas
=
21.8638 cuft/jam
Panjang
=
20 ft
Diameter
=
6 in
Kecepatan putaran
=
18 rpm
Power
=
0.5 hp
Jumlah
=
1 buah
17.BUCKET ELEVATOR J - 153 Fungsi
=
Memindahkan bahan dari ball mill ke bin
Type
=
Continous Discharge Bucket elevator
Dasar Pemilihan
=
untuk memindahkan bahan dengan ketinggian tertentu
Perhitungan : Rate massa
:
1781.373
Tinggi bucket
: Tinggi ( Reaktor + jarak dari tanah) : 10 +
kg/jam 5=
=
15 ft
2 ton/jam
Perhitungan Power ( Perry ed 7 tabel 21-8), kapasitas dibawah 14 ton/jam Power pada head shaft =
1 hp
Power tambahan
=
0.02
hp/ft
=
0.02
x
Power total
=
1+
Effisiensi motor
=
80%
Power total
=
0.5
1.5 /
≈
0.5 hp
=
1.5 hp
=
1.9 hp ≈
2 hp
15 =
80%
0.3
Spesifikasi : Fungsi
=
Memindahkan bahan
Type
=
Continous discharge Bucket elevator
Kapasitas maksimum
=
Ukuran
=
Bucket spacing
=
12 in
Tinggi elevator
=
15 ft
Ukuran feed (Max)
=
3/4 in
Bucket speed
=
(2 / 14) x 225
ft/mnt
Putaran head shaft
=
(2/14)x 43 rpm
=
Lebar belt
=
7 in
Power total
=
2 hp
Jumlah
=
1 buah
14 ton/jam 6 in x 4 in x 4 1/4 in
=
32 ft/mnt
6.1 ≈
7 rpm
18. BIN F - 211 Fungsi
=
Menampung Alumina
Type
=
Silo Penampung
(Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis) Dasar Pemilihan
=
umum untuk menampung bahan
Perhitungan : Rate massa : ρ campuran
1781.373 =
kg/jam
179.6234
=
lb/cuft
3928.055127 lb/jam
Volumentrik bahan
:
3928.1 179.6233677
= 21.8683 cuft/jam
Direncanakan penyimpanan untuk 1 hari dengan 1 buah tangki, sehingga : volume bahan :
524.8389
cuft
Bahan mengisi tangki sebesar 80% volume tangki :
≈
656.0486
660
Menentukan ukuran tangki : Head dan digunakan dimensi Hs/Ds
=
cuft
1.5
- volume silinder (Vs) Vs =
(π/4) x Ds2 x Hs
Vs =
(π/4) x 1.5 x Ds3 1.1775 Ds3
Vs = Vtutup atas
=
Vtutup bawah
= 0.226747545 Ds3 = Vs + Vtutup atas
Vt
0 Ds3
660.0000 Ds3
=
1.1775 Ds3
=
470.0026
Ds
=
H
=
7.7734
ft
11.6601
+
Vtutup bawah
+
0.000000
=
2.3699 m
ft
=
Ds3
+
0.226748
3.5549 m
Perhitungan Tinggi Bahan : Volume bahan
Vs
=
524.8389
=
(π/4) x h x Ds2
h
=
8.8192
ft
+
Valas
+
0.226748
=
2.6888 m
Ds3
Menentukan tebal shell minimum : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : ts
=
P.ri f. e - 0,6P
+
( Brownell , pers 13-1, hal 254)
C
dimana: ts
=
tebal shell minimum
; in
P
=
tekanan tangki
; psi
ri
=
jari-jari tangki
; in
Ds3
C
=
faktor korosi
; in ( digunakan 1/8)
E
=
faktor pengelasan
; 0,8
f
=
stress allowable
; bahan konstruksi Carbon Stell SA 283 garde C, maka f :
Penentuan tekanan design tangki : PB = rρb (g/gc) ( 1 - e-2μ' k'ZT/r) 2 μ' k'
12650 psi
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-24)
Keterangan : Pb =
tekanan vertikal pada dasar
ρb =
bulk density bahan
μ'
Koefisien gesek
=
diambil = k'
=
k'
=
=
0,35 - 0,55
(Mc Cabe hal 299)
0.45
ratio tekanan normal = 0,35 - 0,6 1-
sin α
1+
sin α
( Mc cabe ed 5 persamaan 26-17)
diambil nilai k ' = 0,4 0.4 = α
=
ZT = =
1+
sin α
25
Tinggi total material dalam tangki , ft 80%
x
8.8 =
7.05537 ft
jari -jari tangki, ft
= maka :
sin α
o
= r
1-
D / 2 PB =
=
3.8867 ft
(3,8867).( 179,6234).(32/32.174) 2. (0,45) . ( 0,4)
PB = =
925.409
lb/ft2
6.426451389 psi
Tekanan lateral :
PL =
k' . PB
=
0.4 x
6.42645
=
2.57058 psi
[ 1-e
-2(0,45)(0,4)7,0556)/3,8867
]
P design :
PB +
PL +
=
6.42645 +
=
8.99703 psi
Pop -
Pluar
2.57058 +
14.7
-
14.7
Untuk faktor keamanan 10% digunakan tekanan 110% x =
8.99703
9.89674 psi
Tebal shell, digunakan ASME code ts
=
P.ri
+
f. e - 0,6
C
Dipakai double welded butt join, e = ts
=
9.89674 x
3.9 x
0.8 -
0.6
12,650 x =
0.171
80% 12 x
9.89674
+
1/8
in
Dipakai tebal shell
3/16 in
Untuk tebal tutup atas disamakan dengan tebal tutup bawah, karena tutup bawah lebih banyak menerima beban. Tutup bawah conis : Tebal conical : Tebal conical =
P.D
+
2 cos α(fE - 0,6P) dengan α
=
1/2 sudut conis
tc =
9.9 2x =
(B & Y hal 118; ASME Code)
=
30 /2
=
15o
x
7.7734 x
12
0.9659 x ( 12650 x
0.172249415 =
C
0.8 -
0.6 x
9.9 )
1/4 in
Tinggi conical : h
=
tg α x ( D - m)
(Hesse, pers 4-17)
2 Keterangan : α
=
cone angle
=
30o
D
=
diameter tangki
=
7.7734 ft
m
=
flat spot center
=
12 in
=
1 ft
+
1/8
maka : h
=
tg 30o x (D - 1) =
6.7734 x
2
0.577 =
1.95413 ft
2
Spesifikasi : Fungsi
=
Menampung alumina
Type
=
Silo penampung
(Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis) Volume
=
660
Diameter
=
7.7734 ft
Tinggi
=
11.6601 ft
Tebal shell
=
3/16 in
Tebal tutup atas
=
1/4 in
Tebal tutup bawah =
1/4 in
Bahan konstruksi = Jumlah
cuft
Carbon stell SA-283 grade C
=
1 buah
19.TANGKI ASAM SULFAT F - 120 Fungsi
=
Menampung Asam Sulfat
Type
=
(Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah datar)
Dasar Pemilihan
=
umum untuk menampung liquid pada tekanan atmosphere
Perhitungan : Rate massa : ρ campuran
5164.9928 kg/jam =
Volumentrik bahan
78.4922 :
=
11389.17927 lb/jam
lb/cuft
11389.2 78.49223281
= 145.099 cuft/jam
Direncanakan penyimpanan untuk 1 hari dengan 1 buah tangki, sehingga volume bahan :
3482.3866 cuft
Bahan mengisi tangki sebesar 80% volume tangki :
4352.9833 ≈
4500
cuft
Menentukan ukuran tangki : Asumsi dimensi rasio : H/D = Volume =
1.5
1/4 π . D2 . H
4500
=
1/4 π . D2 . 1,5D
D
=
15.6345 ft
=
187.614 in
H
=
23.4517 ft
=
281.421 in
Menentukan tebal shell minimum : Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : ts
=
P.ri
+
f. e - 0,6P
( Brownell , pers 13-1, hal 254)
C
dimana: ts
=
tebal shell minimum
; in
P
=
tekanan tangki
; psi
ri
=
jari-jari tangki
; in
C
=
faktor korosi
; in ( digunakan 1/8)
E
=
faktor pengelasan
; 0,8
f
=
stress allowable
; bahan konstruksi Carbon Stell SA 283 garde C, maka f :
Penentuan tekanan design tangki : Phidrostatis = ρx ( g / g c ) xH l Phidrostatis = 78.4922 x 1 x
12650 psi
23.4517
144 = 12.7832 psi Pd
= ( Ph + =
14.7
15.5315
)x
1.1 psi -
14.7
Psi
Tebal shell, digunakan ASME code ts
=
P.ri f. e - 0,6
+
C
Dipakai double welded butt join, e = ts
= 12,650 x
80%
15.5315 x
7.8 x
0.8 -
0.6
12 x
15.5315
+
1/8
=
0.269
in
Dipakai tebal shell =
1/2 in
Tebal standart Torispherical dished ( atas) th
=
0,885 x P x rc
+
fE - 0,1 P
( Brownell & Young; pers 13-12)
C
dimana : th
=
tebal dished minimum ; in
P
=
tekanan tangki
; psi
rc
=
crown radius
; in
C
=
faktor korosi
; 1/8
E
=
faktor pengelasan
; 0,8
f
=
stress allowable, bahn konstruksi Carbon Stell SA-283 grade C maka f
=
12650 psi
Untuk diameter = 187.614 in dari Brownel & ypoung tabel 5.7 didapt : rc
th =
=
120
0.8850 (
th =
12650 x 0.2880
x
15.5315
0.8 )
-
x (
120.0000
0.1 x
15.5315
)
+
1/8
in
digunakan tebal head= 1/2 in Tinggi Dish (hd) h = rc -( ( rc2 - (D2/4))2 = =
120
-
45.1652 in
[
=
120
2
-
187.614 4
2
]
1/2
3.76376 ft
Untuk tebal tutup bawah datar karena tutup menumpang diatas semen, maka tebal tutup =1/2 in (Brownell, hal 58) Spesifikasi : Fungsi
=
Menampung asam sulfat
Type
=
(Silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis)
Volume
=
4500
Diameter
=
16
ft
Tinggi
=
24
ft
Tebal shell
=
1/2 in
Tebal tutup atas
=
1/2 in
Tebal tutup bawah =
1/2 in
Bahan konstruksi = Jumlah
cuft
Carbon stell SA-283 grade C
=
1 buah
20. POMPA L - 121 Fungsi
: Untuk mengalirkan Asam sulfat
Tipe
: Centrifugal Pump
Perhitungan : ρ H2SO4 = 78.4922 lb/cuft Bahan masuk = 5164.9928 kg/jam Rate volumetrik (qf)
=
=
3.1636 lb/dt
m/ρ
=
3.1636
/
78.49
=
0.0403 ft3/dt
=
18.2469 gpm
Asumsi aliran turbulen : Di optimum untuk aliran turbulen, Nre > 2100, digunakan persamaan : Diameter Optimum =
3.9 x
qf
0.45
x
ρ 0.13
dengan : qf =
fluid flow rate;
cuft/dt (cfs )
(Peters&Timmerhaus,
ρ =
fluid density ;
lb/cuft
4ed,pers 15)
Diameter Optimum =
3.9 x =
Dipilih pipa
2 in
2.3750 in
ID
=
2.0670 in
=
A
=
0.02330
ft
0.45
78.49 0.13
( Geankoplis, App. A-5 )
0.1723 ft 2
=
x
1.6211 in
, sch 40
OD =
Kecepatan linier
0.0403
qf/A
=
0.0403
/
=
1.7298 ft/dt
0.0233
sg bahan =
ρ bahan ρ reference
x
sg reference
=
x
μ reference
=
x
x
78.4922 62.43
x
1
= 1.25728 μ berdasarkan sg bahan : μ bahan
=
sg bahan sg reference
1.2573 1.00
x
0.00085
= 0.00107 lb/ft.dt
NRe =
DVρ
=
μ
=
0.1723
1.7298
78.49
0.00107 21884.0072
>
2100
( asumsi benar )
Dipilih pipa Commercial steel = e = e/D =
0.000150 0.00087
( Mc cabe ed 5 hal 88)
f = 0.00700 Digunakan persamaan Bernoully : ΔP ρ
+
ΔZ
g
+
gc
ΔV2 2α x gc
ΣF
+
=
-
Wf
Perhitungan friksi berdasarkan Peters & Timmerhaus, 4ed T.1, hal.484 Taksiran panjang pipa lurus -
3 elbow 90
-
1 globe valve
o
1 gate valve Panjang total pipa
= 0.1723
50 ft
=
3 x
30
x
= 15.5025 ft
=
1 x
340
x
0.1723 = 58.5650 ft
=
1 x
13
x
0.1723 =
=
50 + 15.5025 + 58.5650 +
=
126.3068
2.2393 ft 2.2393
ft
Friksi yang terjadi : 1. Friksi karena gesekan bahan dalam pipa F1 = =
(P&T, tabel 1 hal 484)
2f x V2 x Le gc x D 2
x
0.0070
x
32.2
1.7298 2 x
0.1723
x
126.3068
(ft/dt)2 x ft ft.lbm x ft
dt2.lbf =
ft . lbf
0.9540
lbm
2. Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa F2 = = =
K x V2
K=
2 x α x gc
(Peters&Timmerhaus, hal.184)
0.4 x
1.7298 2
2
1 x ft . lbf
x
0.0186
0.4 A tangki > A pipa
α= 1
32.2
untuk aliran turbulen
lbm
3. Friksi karena enlargement ( ekspansi ) dari pipa ke tangki ΔV22 - ΔV12 V2 untuk aliran F3 = = α= 1 2 x α x gc 2 x a x gc turbulen =
ΣF
1.7298 2
-
0 2
=
0.0465
ft . lbf lbm
2 x 1 x 32.2 ( V1 A pipa
α= 1
32.2
untuk aliran turbulen
lbm
3. Friksi karena enlargement ( ekspansi ) dari pipa ke tangki ΔV22 - ΔV12 V2 untuk aliran F3 = = α= 1 2 x α x gc 2 x a x gc turbulen =
ΣF
1.7051 2
-
0 2
=
0.0451
2 x 1 x 32.2 ( V1 P , yaitu
=
7,500
)
=
68.5964
psig
109.3353 68.5964
Maka tebal shell reaktor
>
55.8750
………..(memenuhi)
1 in . 2
VI. 1. 2. Head Bentuk : Flanged and standart dished head dengan tebal sama dengan dinding reaktor. Dari tabel 5-6, B & Y, hal 88 t
diperoleh :
= 1 in 2
sf
= 1½
-
icr
1 = 3 /4 in
……..(tabel 5.7, B & Y, hal 91)
Rc
=
……..(tabel 5.7, B & Y, hal 91)
54 in
3½
, diambil
sf = 1½ in
Hubungan - hubungan dimensional
( B & Y)
:
a
= ID
/
2
=
53.6676
/
AB
= ID
/
2 - icr
=
26.8338
-
3.25
= 23.583815
BC
= Rc - icr
=
54
-
3.25
=
AC
=
BC2
-
=
(
50.75
= Rc -
b
= t
)
BC2
+ b
+
= 26.833815
50.75
AB2 2 - ( 23.583815 )
- AB2
=
OA
)
Maka total tinggi head ( OA
2
54
2
= 44.937358
- 44.937358 = 9.0626418
sf = 1 + 9.0626418 + 1.5 2
= 11.0626418476 in =
0.9219
ft =
0.2810
m
VI. 2. Sistem Pengaduk VI. 2. 1. Perhitungan Tenaga Motor Dipilih pengaduk type flat blade turbine dengan jumlah blade Tinggi bahan total,
HL
Diameter dalam tangki, μ campuran Digunakan
= 1
Dt
3
L
= 1
Da
4
W
= 1
89.8588
in
Dt = 4.4723 ft = 53.667631 in =
0.001263
lb/ft.dt
1 buah pengaduk
Ukuran pengaduk diambil dari Da
= 7.4882 ft =
6 buah.
Mc. Cabe ed 4th
H
, hal 235
j
:
Da
5
E
= 1
E Dt
Da Dimana :
Da
=
Diameter pengaduk
Dt
=
Diameter tangki
L
=
Panjang blade
W
=
Lebar blade
E
=
Jarak pengaduk dari dasar tangki = Dt/3 =
Diameter pengaduk
=
1.4908
=
0.3727
=
0.2982
Tinggi pengaduk dari dasar tangki Tebal pengaduk
=
Putaran pengaduk :
1 /
/
4 =
4.4723
/
5 =
3.5778
ft , E =
10
3 = 17.88921
ft
= Da/5 = 17.88921
Lebar blade
/
ft
= Da/4 = 17.88921
Panjang blade
-
53.6676
x
3.5778
Da
= 17.88921 in
in =
0.3578
Kecepatan peripheral umum untuk turbin
250 m/menit sesuai dengan range diambil
in =
V = 200 m/menit. …………(Joshi, hal 389)
N =
V π
Nre
=
x Da
2 = Da
200 π
x N
= 140.17658 = 140 rpm
x 0.4544 x ρ
μ = (
1.4908
²
x (
140 /
60
0.001263
) x 92.739713
=
380864.9744
Karena Nre
>
10,000
, maka digunakan baffle. ………(Perry ed 6th, hal 19.8)
Dari gb. 19-13, Perry ed 6th, hal 19-10 P = Np x N3 x
Da5
Np =
x ρ
gc =
, didapatkan
……(Perry ed 6th, pers 19.4, hal 19.9)
1352.0792
ft.lbf/dt =
1352.0792
Hp
=
2.4583
10%
550 Gland losses
10%
Power input
=
2.4583
x
=
0.2458
=
2.4583
+ 0.2458 =
2.7042
Transmission system losses
Power total
=
20%
=
2.7042
x
=
0.5408
Hp
0.5408 + 2.7042 =
3.2450
Hp
4.0562
Hp
Effisiensi motor
=
Power motor
=
20%
80% 3.2450
=
= 4.5
80%
VI. 2. 2. Penentuan Poros Pengaduk Bahan konstruksi :
Commercial cold rolled steel
...(Joshi, hal 413)
Permissible shear stress in shaft
=
650
kg/cm2
Elastic limit intension
=
2460
kg/cm
a. Panjang poros Panjang poros
=
Tinggi bejana
+ Tinggi poros diatas bejana
Tinggi poros diatas dasar tangki Ditetapkan tinggi poros diatas bejana
=
12 in
Panjang poros
=
=
(
9.6097
x
12
) +
(
1.4908
x
12
)
109.4273 in =
9.1189
12
ft =
-
2.7795
b. Diameter ● Torsi (moment puntir) Tc = Hp
=
x
75
x
2 x
π
x N
4.5 x
75
2 x
3.14
Torsi maksimum
……(Joshi, pers 14.8)
60
=
23.0323
kg.m
x 140 Tm ) = 1.5
(
Tm =
Diambil
x
60
1.5 Tc = 1.5
(
-
2.5 Tc
23.0323
)
= 34.548453 kg.m ● fs =
Tm Zp
Zp = π x dp3 16 Dimana :
Zp =
……(Joshi, pers 14.9) fs =
Shear stress
Zp =
Polar atau modulus section
dp =
Diameter poros
Tm = 34.5484531392 kmol x 100 cm/m fs
650
Zp = π x dp 16 5.3151
=
3.14
3 x dp
16
kg/cm2
=
5.3151
dp =
3.0031
≈
cm
4 cm
● Bending moment Rb = ½ D a fm =
……(Joshi, pers 14.11) Tm
=
34.5485
Rb
0.75 x
0.75 x
(
=
1.4908
/
M = fm x Lp =
61.7998
= ½
2 )
……(Joshi, pers 14.12) x
2.7795
Bending moment ekuivalen Me
61.7998
Me
(
)
2 + Tm )
+ ( M²
M
= 171.7698 kg.m
……(Joshi, pers 14.10) =
173.4898 Me
Stress (f) yang disebabkan oleh f
= Me
=
=
Me
=
Z
π
=
3.14 x
3.0031
6528.1288
4.5
cm
173.4898
x
c. Blade design =
Tm
)
x 100 3 2460
kg/cm2
tidak dapat dipakai.
32 4.5
1940.2458
32
kg/cm2 > cm
Jadi dp yang sesuai
f
32
3.0031
3.14 x =
3 ( dp /
x
Dicoba dp = f
x
173.4898
Jadi dp =
:
x 100 3
kg/cm2 < = 4.5 cm
2460
kg/cm2
= 1.7717 in
( bt x bw
2 ) /
6
Ditetapkan : bt = Tebal blade
= 0.8 cm
bw = W = Lebar blade
= 3.5778 in = 0.2982 ft =
= 0.31496 in 9.0877
Tm = 3454.8453139 kg.cm f
=
3454.8453 (
Harga
0.8
x (
9.0877
)
2 ) /
313.7474
=
550
kg/cm2
6
f < Permissible shear stress in shaft
maka bahan poros adalah
=
Commercial cold rolled steel
kg/cm2 .
VI. 2. 3. Penentuan Bearing dan Housing Berat poros Dimana :
= ¼ d
x π x d2 x L x ρ
= Diameter poros
=
in
L = Panjang poros
= 109.4273 in
ρ = Densitas stainless steel
=
Berat poros
= ¼ =
Berat pengaduk
x 3.14 x 1.7717 75.2241
0.279
2 x 109.4273
lb/in3 x
0.279
lb
=
( volume blade
x ρ blade
=
( lebar blade
x panjang blade x tebal blade
ρ blade =
(
= ( Fa
= berat poros
) x 6
) x 6
3.5778 x
4.4723 x 0.31496 x
x 6
Beban axial
1.7717
8.436534 lb ) + berat pengaduk
0.279
=
75.2241
+
( Fr
Beban radial
8.4365340041
=
83.6607
lb
)
Fr = beban karena putaran pengaduk = beban poros
=
75.2241
lb
Penentuan bearing Fungsi
: sebagai bantalan untuk menumpu poros yang berputar
Type
: single deep grove ball bearing
Pemilihan bearing berdasarkan diameter poros pengaduk ● Equivalent static load Po = Xo Fr +
Yo
Fa
…..(SKF, hal 42)
Xo = radial factor
= 0.6
Yo = axial factor
= 0.5
Po = 0.6 =
( 86.9648
75.2241
) + 0.5
…..(SKF, hal 115) (
83.6607
)
lb
Dimana : Ln = Umur pemakaian bearing, diambil
50,000 jam …..(SKF, hal 28)
N = Putaran pengaduk
= 140 rpm
ρ = Exponent life formula, untuk ball bearing
= 3 )
C = Basic dinamis load (lb) P = Equivalent dinamis load (lb) Dari SKF, hal 29
, untuk ball bearing dengan
L 10n
jam
=
50,000
, diperoleh C/P
N = 140 rpm
= 6.1
Basic static load Co = S o P o
…..(SKF, hal 42)
Dimana : Co = Basic static load So = Static safety factor (untuk operasi normal
= 1 )
Po = Equivalent static load (lb) Maka : Co = 1 x =
86.9648
386.8369
=
83.6607
Co
86.9648
Fa >
83.6607
Fr
75.2241
Diperoleh harga
lb =
86.9648
x 4.4482
N
Dari SKF, hal 115 Fa =
86.9648
diperoleh : =
0.9620
, didapat
=
1.1122
>
X
= 0.56
Y
= 1
ε
=
0.44
0.44
● Equivalent dinamic load P = X Fr + Y
Fa
P = ( 0.56 x = Sehingga :
75.2241
125.7862
lb
C = (
C/P
=
…..(SKF, hal 39) 1 x
83.6607
) x P = 6.1 x
125.7862
767.2957
) + (
x 4.4482 N =
)
3413.0849
Jarak antar bearing L = d Dengan :
+ 5 L = Jarak antar bearing d
Maka :
………(Hesse, pers 16.8)
= Diameter poros
L =
1.7717
+ (
= 1.7717 in 5 x
12
) = 61.771654 in
Dari SKF, hal 138 dp = 1.7717 in D =
90 mm
B =
18 mm
diperoleh : = 4.5 cm
=
45 mm
C = 21,600 N
(kapasitas beban statis)
Co = 17,000 N
(kapasitas beban dinamis)
VI. 3. Perancangan Jacket Pemanas Pemanas reaktor dimaksudkan untuk menjaga supaya suhu didalam reaktor tetap
105
C , sebagai pemanas digunakan steam yang di -
o
alirkan melalui jacket pemanas. Suhu steam masuk kedalam jacket adalah
148 oC =
298 oF .
Tinggi jacket pemanas diambil
=
Spasi jacket pemanas (annulus spacing) ditetapkan
= 0.5 in
ID jacket
)
= OD shell
+ (
= 53.6676305228 + (
2 x spasi jacket 2 x 1 /
2 ) + (
8
2 x 0.5
= 55.6676305228 in Dari neraca massa didapatkan : Kebutuhan steam pemanas :
Q = λ
K
( ( ) μ
L2
x N x ρ μ
0.14
1298.2344
Kg/jam
( hi )
Koefisien perpindahan panas larutan hi x Di = 0.36
847876.8581 653.1000
=
)( ) ⅔
C x μ K
ft
⅓
( ) μw
……….(Kern, hal 20.1)
Diketahui : Di = ID shell
= 4.4723 ft
L = 1.4908 ft N = 140 rpm ρ =
=
62.5
μ =
0.15
8400
rph
lb/ft³
cps
= 0.3630 lb/ft. jam
C = 0.45 Btu/lboF K = 0.0187 Btu/jam. ft² μw = μ hi x 4.4723 =
( =
1.4908
0.0187 x
67.5181
UC
= 1 + 1 = ho VC
⅓
x
2.0595
x
o
F
o
F
4.4723
Untuk condensing steam,
Btu/jam. ft².
hio
62.5
0.3630
66.283072 Btu/jam. ft².
Dari Kern, hal 164
1
x
4.5556 =
1500
8400
Btu/jam. ft².
OD
ho =
)
x 0.0041813
67.5181 =
)
21779.5221
16147.6759
hi =
2 x
0.45 x 0.3630
0.36
=
hio = hi x ID
(
0.36
0.0187
( oF /ft
o
F = 8517.4039005 W/m2 oK
1 66.283072
=
63.4781
+
1
=
1500 Btu/jam. ft².
o
F
0.0158
)
Diambil harga 1
= 1
UD
+
Rd
=
0.002
Rd
=
1
UC
0.002
=
0.0178
63.4781 UD
T1 - t1
ln
+
= =
56.3270
Btu/jam. ft².
o
F
U x A x θ
( T2 - t2 )
m x C
……….(Kern, pers 18.5)
Dengan : T1 = Suhu steam
= 148 oC = 298 oF
t1 = Suhu bahan awal
=
t2 = Suhu akhir produk
= 105 oC = 221 oF
30
o
C =
86
o
F
U = Koefisien perpindahan panas overall =
56.3270
Btu/jam. ft².
o
A = Luas perpindahan panas
F
( ft2 )
m = Massa dalam tangki
= 112.3526 ft3 x 92.73971 lb/ft3 =
10419.5488 lb
C = Kapasitas panas bahan
= 0.45 Btu/lboF
θ
= 1.5 jam
ln
= Waktu reaksi 298 -
86
( 298 -
221
=
56.3270
)
x A x 2
10419.5488
A =
42.1532
x 0.45 ft2
Menghitung tebal jacket pemanas Tebal jacket
= P
x ID jacket/2 + C f e
-
0.6 P
ID jacket
= OD shell
=
f
=
psi
12,650
55.6676
in
(carbon steel SA-283, grade C)
C
= faktor korosi
= 1 in 8
P
= tekanan yang diterima dinding jacket = tekanan dalam jacket =
Tebal jacket
66.1500
- tekanan luar
-
=
14.7
=
51.4500
psia
=
47.8637
psig
x
55.6676
/
) - (
0.6
47.8637 (
12,650 x 0.8
+
1
x
2 47.8637
8 =
0.2570
Diambil tebal jacket
in = 5/16 in
Tebal dished jacket t
Rc
= W x D x f e
Rc = D -
-
0.1
6"
=
icr = 0.06 Rc
=
icr = 0.06 ; w =
+ C P 55.6676
-
6
= 49.667631 in
0.06 x 49.667631 = 2.9800578 in 1.8
Rc t
……….(H & R, tabel 4.3) =
1.8 (
12,650 x
x 0.8
55.6676 ) - (
= 0.6170097 in Dipilih tebal dished
= 1 in
x 49.667631 0.1
x
47.8637
+ 1 )
8
VI. 4. Penentuan Tebal Isolasi Isolasi yang digunakan jenis :
fine
Sifat - sifat isolasi : - range suhu =
399 oF
- ρisolasi
=
17.2 lb/ft3
- Kisolasi
=
0.04 Btu/jam. ft².
- ε
=
0.9
Konduktivitas panas bahan jacket
=
F =
0.0692
15.9227
W/mK
o
Mekanisme perpindahan panas : 1. Konveksi dari fluida pemanas ke dinding dalam jacket 2. Konduksi dalam jacket pemanas 3. Konduksi pada bahan isolasi 4. Konveksi dan radiasi dari permukaan isolasi ke udara sekitar Asumsi : - Perpindahan panas terjadi secara radial - Luas perpindahan panas adalah luas bagian silinder - Suhu pada bagian spasi jacket ( Ts ) =
- Suhu udara sekitar
r4 r3 r2 r1
= suhu steam 30
o
= T1
C = 303.15 oK
W/mK
Keterangan : T1 = suhu spasi jacket
= 298 oF = 148 oC
= 421.15 oK
T4 = suhu permukaan luar isolasi
=
r1 = jari - jari dalam reaktor
= 2.2362 ft = 0.6816 m
r2 = jari - jari luar reaktor
= 2.2778 ft = 0.6943 m
r3 = jari - jari luar jacket pemanas
= 2.3455 ft = 0.7149 m
35
o
C
= 308.15 oK
r4 = jari - jari luar isolasi L = tinggi reaktor bagian shell
= 6.7990 ft = 2.0722 m
Q = T1 - Ts Rtotal ( R1 )
Tahanan konveksi steam ke dinding jacket R1 =
1
=
1
ho x A
ho
x 2πr. 2L
=
1 8517.4039
=
6.3100E-06
x 2 x 3.14 x 0.7149 x 4.1445 o
F oK / W ( R2 )
Tahanan konduksi pada jacket pemanas R 2 = r3 - r2 k =
x Alm
ln r3 / r2 k 2π x L
ln ( 15.9227
=
=
0.7149 x
0.00017948
/
0.6943 )
2 x 3.14 x o
K / W
2.0722
( R3 )
Tahanan konduksi pada isolasi R3 =
ln r4 / r2 Kisolasi
x
=
2π
x L r4 /
ln ( 15.9227
x
0.6943 )
2 x 3.14 x
2.0722
………….(1) ( R4 )
Tahanan konveksi dan radiasi pada dinding luar isolator ● konveksi Tfilm
= T4 + Ts =
308.15 + 303.15 = 305.65 oK
2
2 Tfilm
Sifat udara pada
( NPr
) = 0.7000 ……..(Geankoplis, tabel A3-3)
q
x β
x ρ2 =
1.24E+08
(
1 / oK m3 )
μ2 NGr
= L3 x ρ2 x
g
x B x ∆T
μ2 = (
2.0722 3600
=
3 x
62.5
2 x 113.00 ) x (
=
4.0666E+13
0.3630
2 )
hc = 1.24 x ∆T1/3 = 1.24 x ( 2.1204
x 0.7066 = 28734749626896 NGr x NPr
Untuk silinder vertikal dengan
● Radiasi
1 /
3.27E-03
4.0666E+13
NGr x NPr
=
2 x 32.174 x
> 1. 109
, maka:
……….(Geankoplis, tabel 4-7.2) 308.15 W
-
/ m2 oK
303.15 )
⅓
hr = ε τ
4 ( T4
4 - Ts )
( T4 - Ts = 0.9
x
)
5.669E-08
x ( (
= τ
5.8279
W
308.15 -
=
1
4 )
5.669E-08
A4
W / m2 oK
1 ( hc + hr )
=
x r4 L
2π
1 (
2.1204 +
=
5.8279 ) x 2 x 3.14 x r4 x 2.0722
1 103.4364
Panas yang hilang
Rtotal
303.15
303.15 )
=
( hc + hr )
4 -
/ m2 oK
= konstanta Boltzmann
R4 =
308.15
x r4
…………..(2)
= 5% dari panas yang disuplai
= T1 - Ts =
=
42393.8429
kkal/jam
=
11776.0675
kal/dt
421.15 -
Q
303.15 =
=
49270.1873
0.00239
o
K /
49270.1873
Dari pers (1) dan (2), di trial tebal isolasi sampai diperoleh : Rtotal
= R1 + R2 +
0.00239
=
R3 + R4
6.3100E-06
+
0.00017948
+
1 103.4364
ln ( r4 / 15.9227 Dari trial & error diperoleh : r4
= 1.0484 m
0.6943 )
x 2 x 3.14 x
2.0722
x
tisolasi
= r4 - r3 =
1.0484 -
0.0092 = 0.0049 m = 0.1915 = 0.2 in
Check :
Q =
421.15 -
303.15 =
49270.1873
0.00239 Karena Q yang hilang akibat adanya isolasi
≤ panas yang hilang,
maka tebal isolasi memenuhi syarat.
VI. 5. Perencanaan Bukaan (Nozzle) Direncanakan nozzle terdiri dari: 1. Lubang pemasukan H2SO4 2. Lubang pengeluaran produk 3. Lubang pemasukan steam dan pengeluaran condensate 4. Lubang untuk pengaduk 5. Manhole 6. Lubang attachement
VI. 5. 1.Lubang pemasukan H2SO4 Dasar perencanaan : Rate masuk
= 5164.9928423 kg/jam
Densitas
= 78.49223281 lb/cuft
Viskositas
= 0.0010686913 lb/ft. dt
Flow rate
=
11386.6683
=
=
11386.6683 lb/jam
145.0675
cuft/jam
78.49223281 Qf
= 0.0402965148 cuft/dt
Asumsi aliran turbulen, maka dari
Peter and Timmerhous ed 3rd,
hal 381 : ID optimum
=
3.9
( Qf ) 0.45 ( ρ
=
3.9
x (
=
0.0403 ) 0.45 x ( 78.492233 )
1.6209
in
Diambil lubang (nozzle)
= 2 in sch
ID
=
2.067
in =
OD
=
2.375
in
A
=
0.0233
ft2
Kecepatan aliran (
) 0.13
40
0.1723
V ) = flow rate
…..(Foust, App C-6a)
ft
=
flow area
0.0403
cuft/dt
0.0233
ft2
= 1.7294642 ft/dt Nre
= D V ρ μ =
0.1723
x
1.7295
x 78.492233
0.00106869 =
21879.8936
>
Jadi dipilih nozzle ukuran
2100 2 in
……..(Aliran turbulen) .
VI. 5. 2. Lubang Pengeluaran Produk Dasar perencanaan : Rate masuk
=
6946.3659
Densitas
=
137.411747 lb/cuft
Viskositas
=
0.0019
Flow rate
=
15313.8575 137.411747
kg/jam
=
15313.8575 lb/jam
lb/ft. dt =
111.4450
cuft/jam
Qf
= 0.0309569555 cuft/dt
Asumsi aliran turbulen, maka dari
Peter and Timmerhous ed 3rd,
hal 381 : ID optimum
=
3.9
( Qf ) 0.45 ( ρ
=
3.9
x (
=
0.03096
1.5483
) 0.45 x ( 137.41175 )
in
Diambil lubang (nozzle)
= 2 in sch
ID
=
2.067
in =
OD
=
2.375
in
A
=
0.0233
ft2
Kecepatan aliran (
) 0.13
40
0.1723
V ) = flow rate
ft
=
flow area = Nre
1.3286
…..(Foust, App C-6a)
0.0310 0.023300
cuft/dt ft2
ft/dt
= D V ρ μ =
0.1723
x
1.3286
x
137.411747
0.0019 =
16808.7710
>
2100
Jadi dipilih nozzle ukuran
……..(Aliran turbulen)
2 in .
VI. 5. 4. Lubang Pemasukan Steam dan Pengeluaran Condensate Dasar perencanaan : Rate masuk
=
1298.2344
kg/jam
Densitas
=
62.5
lb/cuft
Viskositas
=
0.15
cp
= 2862.0686375 lb/jam
=
0.00010079 lb/ft. dt
Flow rate
= 2862.0686375
=
45.7930982 cuft/jam
62.5 Qf
= 0.0127203051 cuft/jam
Asumsi aliran turbulen, maka dari
Peter and Timmerhous ed 3rd,
hal 381 : ID optimum
=
3.9
( Qf ) 0.45 ( ρ
=
3.9
x (
=
0.0127
1.0376
) 0.45 x ( 137.41175 )
in
Diambil lubang (nozzle)
=
ID
=
2.067
in =
OD
=
2.375
in
A
=
0.0233
ft2
Kecepatan aliran (
) 0.13
2
in sch 0.1723
V ) = flow rate
40 …..(Foust, App C-6a) ft
= 0.0127203051 cuft/dt
flow area = Nre
0.5459
0.0233
ft2
ft/dt
= D V ρ μ =
0.1723
x
0.5459
x
62.5
0.00010079 =
58310.0120841976
Jadi dipilih nozzle ukuran
>
2100 2
……..(Aliran turbulen)
in .
VI. 5. 6. Lubang untuk Pengaduk Diameter poros
1.7717 in
Berdasarkan ukuran poros, maka ditetapkan pipa dengan ukuran
in sch
80
……….(Foust, App C-6a)
ID
=
2.323
in =
OD
=
2.875
in
A
=
0.02942
ft2
0.1936
ft
VI. 5. 7. Lubang Manhole Diambil diameter lubang manhole
=
24 in
Dari B & Y, gb 3-15, App f item 5, hal 352 ID min =
24
ID max =
25 ½ in
OB
=
30 ¼ in
DC
=
32 ¾ in
diperoleh :
in
VI. 5. 8. Lubang Attachement Lubang thermometer, pressure gauge, level control, digunakan nozzle dengan diameter
2 in .
VI. 6. Flange Pada Nozzle Digunakan flange type "welding neck flange" dengan ukuran American standart ASA B16E-1939. Dari
B & Y , gb 12.2, hal 221
didapat :
No Nozzle
pipe
A
T
R
E
K
L
1¼
4⅝
⅝
2½
25/16
1.66
2¼
1.38
1
4¼
9/16
2
115/16
1.32
23/16
1.05
size (in) Inlet 2,4 dcp Inlet MCA
Inlet NaOH
3
7½
15/16
Inlet steam
5
10
Outlet produk
3
Pengaduk
4¼
3.5
2¾
3.07
15/16 75/16
67/16
5.56
3½
5.05
7½
15/16
5
4¼
3.5
2¾
3.07
2½
7
⅞
4⅛
39/16
2.88
2¾
2.47
2
6
¾
3⅝
31/16
2.38
2½
2.07
Attachement
5
Keterangan : A = diameter luar flange (in) T = tebal minimum flange (in) R = diameter bagian luar yang menonjol (in) E = diameter hubungan pada las (in) K = diameter hubungan pada titik pengelasan (in) L = panjang hubungan flange (in) B = diameter dalam (in)
No Nozzle
pipe
Jumlah Diameter
Diameter
Bolt
size
lubang
bolt
circle
lubang
Berat (lb)
(in) Inlet 2,4 dcp
1¼
4
⅝
½
3½
3
Inlet MCA
1
4
⅝
½
3⅛
2
Inlet NaOH
3
4
¾
⅝
6
10
Inlet steam
5
8
⅞
¾
8½
19
Outlet produk
3
4
¾
⅝
6
10
Pengaduk
2½
4
¾
⅝
5½
8
2
4
¾
⅝
4¾
6
Attachement
VI. 7. Perhitungan Reinforcement Lubang maksimum yang tidak memerlukan reinforcement : K =
P x D 2 x t x s
………..(Hesse, pers 10.29)
Dimana : P = tekanan design
=
5.7871
psi
D = diameter shell
= 53.667630523 in
t
= tebal bejana
=
0.5
in
s
= stress yang diijinkan
=
12,650
psi
Maka : D x t = 53.6676305228 x 0.5 K
=
5.7871 2 x
Kemudian harga D x gb. 10-27
= 26.833815
x 53.667631 =
0.5
0.0246
x 12,650 t dimasukkan pada bagian horizontal di
dan dibuat titik perpotongan dengan harga
K =
Hesse, 0.0246
maka diameter maksimum untuk nozzle tanpa reinforcement adalah Maka untuk diameter nozzle dibawah
8 in diperbolehkan untuk tidak
menggunakan reinforcement apabila perhitungan tebal shell mengguna kan persamaan ASME code. Karena hanya nozzle manhole dengan dia meter
24 in saja yang melebihi batas
nozzle manhole memerlukan reinforcement. Tebal reinforcement pada manhole :
(
8 in ) tersebut, maka
T = P x
Dv
1.8
x s
Dimana:
…….(Hesse, pers 10.30)
P = tekanan design (psi) Dv = diameter shell (in) s
T =
= stress yang diijinkan (psi)
5.78714 1.8
x x
53.667631 =
0.01364
in
12650
Untuk reinforcement A = (
2D -
= ( (
2 ) x T
2x
24
) -
…….(Hesse, pers 10.31) 2 ) x
0.01364
= 0.6274387 in2
VI. 8. Perancangan Gasket, Baut, dan Flange VI. 8. 1. Gasket Dari B & Y ,gb 12.11, hal 228
diperoleh :
Bahan
=
Asbestos
Tebal
=
1 /
16 in
Gasket factor
=
2.75
(m)
Minimum design seating stress (
Y ) =
Dari Pers 12.2, B & Y, hal 226
:
do = di Dengan :
Y Y - P (
P m m + 1 )
do = outside diameter gasket (in) di = inside diameter gasket (in) P = tekanan design (psi)
3,700 psi
Y = yield stress (psi) do =
3,700
-
di
3,700
-
(
5.78714 5.78714
x 2.75 ) ( 2.75 + 1 )
= 1.0007864 do = 1.0007864 di di =
Ditetapkan :
diameter dalam bejana
=
53.667631 + 2
=
55.667631 in
+ 2 in
do = 1.0007864 x
55.667631 = 55.711405 in
Lebar gasket min
= 0.5
x ( do - di )
= 0.5
x ( 55.711405 - 55.667631 )
= Diambil lebar gasket
0.0219
in
= 0.10 in
Diambil rata - rata gasket (G)
= 55.667631 + 0.10 =
55.7676
in
VI. 8. 2. Baut (Bolt) a. Beban karena gasket Wm2 = π x b
x
G x Y
…..(B & Y, pers 12.88, hal 240)
Wm2 = lebar permukaan kontak (in) G
= diameter rata -rata gasket
Mencari b : bo = N / Dimana :
2
Do = basic gasket seating width (in) N = lebar gasket
Jadi :
…..(B & Y, pers 12.88)
G =
55.7676
bo = 0.10 /
in 2 =
bo ≤ ¼ in
Untuk
,
0.050 in b
= bo =
0.050 in
Maka : Wm2 (
HY ) =
3.14 x
=
0.050
32395.4166
x
55.7676
x
3,700
lb
Beban karena sambungan Hp = π x 2 x
b
= 3.14 x
2 x
=
x G x m x P 0.050
278.6818
x
…..(B & Y, pers 12.90)
55.7676
x 2.75 x
5.78714
lb
Beban karena tekanan dalam H = ¼ x π x = ¼ x =
3.14
G2 x
x P
…..(B & Y, pers 12.89)
55.7676
14128.5669
2 x
5.78714
lb
Total beban pada saat operasi Wm1 = Hp + H =
…..(B & Y, pers 12.91)
278.6818
Karena Wm1 > Wm2
+ , maka
14128.5669
= 14407.249 lb
Wm1 yang mengontrol.
b. Menghitung luas baut minimum Am1 =
Wm1 fb
…..(B & Y, pers 12.92)
Dipilih bolting material SA-283, grade C …..(B & Y, tabel 13.1, hal 251) fb
= 12,650 psi
Am1 =
14407.2487
=
1.1389
in2
12,650 c. Pemilihan ukuran baut optimum Dengan menggunakan bolt data ( trial baut ukuran
tabel 10.4, B & Y
¾ in )
Root area
=
Jarak minimal radial Jarak tepi
(E
diperoleh :
0.302 in2
( R ) = 1⅛ in
)
=
Jumlah bolt minimum
13
/
16 in
= Nmin
=
Am1
=
1.1389
Root area =
3.7712
Jumlah baut sesungguhnya diambil kelipatan Bolt circle ( C )
0.302
4,
N =
16 buah.
1.415 go + R )
= ID + 2 (
…..(B & Y, hal 243) = 53.667631 + 2 (
1.415
x ¾ +
1⅛
= 58.040131 in Check : Lebar gasket dari AG actual
B & Y, hal 243
diperoleh :
= jumlah baut
x root area
= Lebar gasket min
4.832
= AG actual
=
16
x
0.302
in2 x fb
2π Y G =
4.832 2 x 3.14 x
= Karena lebar gasket yang dipilih
0.0472
x 12,650 3,700
x
55.7676
in 0.10 >
0.0472 in, maka perenca -
naan tersebut diatas dapat dipakai.
VI. 8. 3. Flange a. Diameter luar flange OD flange
( A )
= C +
2E = 58.040131 + (
2 x
13
/
16
)
= 59.6651305228 in b. Perhitungan moment Moment pada saat memasang baut (tanpa adanya tekanan dalam) W = Am1 +
AG
fa
2 Dimana : W
= berat baut (lb)
AG
= AG actual (in2)
fa
= stress yang diijinkan
= 12,650 psi
Am1 = luas baut minimum W =
1.1389
+
(in2)
4.832
x
12,650
= 37766.02436868 lb
2 Panjang lengan
=
hG = ½ ( C -
jarak reaksi beban gasket lingkaran baut G )
…..(B & Y, pers 12.101)
= ½ ( 58.0401305228 -
55.7676
) =
1.13625
=
1.13625
in
Flange moment Ma = W x hG =
37766.0243686796
x
42911.6451889122
Moment pada kondisi operasi W = Wm1
…..(B & Y, pers 12.95)
Tekanan hidrostatik pada bagian dalam flange HD
=
0.785
B
=
diameter dalam flange
P
= tekanan operasi
HD
=
B2 P
0.785
=
…..(B & Y, pers 12.96)
x 53.667631 2 x
13084.5434
Panjang lengan
= diameter dalam bejana
=
5.78714
lb
jarak dari lingkaran baut ke lingkaran pada
hD = ½ ( C -
HD
B )
= ½ ( 58.0401305228 -
53.6676
) =
2.18625
in
Moment MD
= HD x =
hD
=
13084.5434
28606.0829472186
x
2.18625
lb. in
Perbedaan antara beban baut dengan adanya beban tekanan dalam HG = W - H
…..(B & Y, pers 12.98)
W = beban baut pada kondisi operasi = Wm1 =
37766.0244
lb
H = beban karena tekanan dalam Maka : HG = MG
Jadi :
37766.0244 =
HG
= -
x hG =
14128.5669
14128.5669
23637.4574
x
=
lb 23637.4574
1.13625
= 26858.0610058438 lb. in Perbedaan antara beban hidrostatik total dengan beban hidrostatik pada bagian dalam flange. HT = H - HG
…..(B & Y, pers 12.97)
=
14128.5669
-
=
-9508.8905
lb
23637.4574
Panjang lengan
=
jarak dari lingkaran baut ke lingkaran
hT = ½ ( hD = ½ (
hG )
HT
…..(B & Y, pers 12.102)
2.18625
-
1.13625
) =
0.525
Moment MT
= hT x =
HT
=
0.525
-4992.1675088731
x
-9508.8905
lb. in
Jadi moment total pada keadaan operasi adalah : Mo
= MD
MG
+
+ MT
…..(B & Y, pers 12.99)
=
28606.0829472186
+ 26858.061006 + -4992.167508873
=
50471.9764441893
lb. in
c. Tebal flange t
=
Y x Mo f
x B
…..(B & Y, pers 12.85)
Y = faktor, tergantung harga K =
OD ( ID
flange
K
…..(B & Y, hal 238)
flange )
= A = 59.6651305228 = 1.11175 B
53.6676
Dari gb 12.22, B & Y Mmax = Mo
=
, didapat
50471.9764441893
Y =
20
lb. in
f
= stress yang diijinkan SA-201, grade A
= 13,750
B
= diameter dalam flange
=
t
=
20
x
13,750 x =
1.1696
50471.9764441893 53.6676 in
53.6676
in
VI. 9. Perencanaan Sistem Penahan Dipakai lug support dengan penyangga sebanyak Beban lug support
4.
= beban mati + beban karena angin
(asumsi: beban karena angin diabaikan karena dalam gedung). Beban mati terdiri dari : 1. Berat dished head dan dished bottom 2. Berat shell reaktor 3. Berat shell dan tutup jacket 4. Berat bahan dalam reaktor 5. Berat isolasi 6. Berat steam 7. Berat poros dan pengaduk 8. Berat attachment
VI. 9. 1. Berat Dished Head dan Dished Bottom A = 6.28 x L x Dengan :
H
…….(H & R, hal 92)
A = Luas dished head (ft2) L =
Rc
= crown radius head (ft)
H = tinggi dished head (ft) Maka: A = 6.28 x ρbahan =
3.9723
490
x
0.6892
lb/ft3
Tebal dished
=
Berat dished
=
0.5
in
2 x A x t
x ρ
=
17.1926
ft2
=
2x
17.1926
x 0.5
x
490
12 = 1228.5562859956 lb
VI. 9. 2. Berat Shell Tinggi shell
=
8.2313
ft
ID shell
=
4.4723
ft
Tebal shell
=
Berat shell
= Volume shell
x ρbahan
= ¼
π ( OD2
- ID2
= ¼
x 3.14 ( (
0.5
in
x 8.2313 x
) x H x ρbahan
5.4723 )
2 - (
4.4723 )
490
= 31486.4075478959 lb
VI. 9. 3. Berat Jacket Pemanas Tinggi jacket pemanas
= 8 ft
ID jacket
= 55.667631 in = 4.6390 ft
Tebal jacket
= 5/16 in
OD jacket
= 55.667631 + 2 x 5/16 in = 56.292631 in = 4.6911 ft
Berat jacket bagian shell
= ¼ π ( OD2
- ID2
= ¼ x 3.14 ( ( (
4.6390 )
) x H x ρbahan
4.6911 )
2 ) x 8 x
= 1495.3303615 lb
2 490
Rc jacket
= D -
h jacket
= H dished
+ spasi jacket
=
+ (
6"
=
0.6892
A = 6.28 x Rc x
h
49.6676
0.5
/
in = 4.1390 ft
12 )
= 0.7309 ft
= 6.28 x 4.1390 x 0.7309
= 18.997009 ft2 Berat jacket bagian bottom
= A x t
x ρbahan
= 18.997009 x
1
x
490
12 = Berat jacket pemanas
1551.4224
lb
= 1495.3303615 + =
3046.7528
1551.4224
lb
VI. 9. 4. Berat Bahan dalam Reaktor Dari neraca massa didapatkan berat bahan dalam reaktor =
6946.3659
kg
=
15313.8575 lb
VI. 9. 5. Berat Isolasi ρisolasi
=
17.2
lb/ft3
tisolasi
=
0.2
in
OD isolasi
= OD jacket
h isolasi
+ (
2 x tisolasi
)
= 56.2926305228 + (
2 x 0.2
/
= 56.3259638561 in =
4.6938
ft
=
0.7309
+
(
2 x (
1 12
12
)
)
)
=
0.8975
Rc = OD jacket =
4.1911
Berat isolasi
-
ft
6"
=
56.2926
-
6"
=
50.2926
in
ft = {
[ ¼ π ( OD2
tisolasi
) }
= {
) h ]
+ ( 6.28
x ρisolasi
[ ¼ x 3.14 x ( 0.8975 ] 0.2
=
- ID2
7.5450
4.6938
2 -
4.6938
2
+ ( 6.28 x 4.1911 x
/
12
) }
x
17.2
lb
VI. 9. 6. Berat Steam Volume steam
= A x L
= 168.61269809 x 8
= 1348.9015848 ft3 Spesifik volume steam
= 0.01603 ft3 /lb
Berat steam
= 1348.9015848 = 84171.458889 lb 0.01603
VI. 9. 7. Berat Poros dan Pengaduk Berat poros dan pengaduk
= beban axial =
83.6607
lb
VI. 9. 8. Berat Attachment Meliputi seluruh perlengkapan, antara lain : W =
20%
x berat shell
= 6297.2815095792 lb
=
20%
nozzle, manhole, dll. x 31486.407548
Berat total
= 1228.5562859956 + 31486.407548 + 15313.8575
+
83.6607 =
7.5450
3046.7528
+ 84171.458889 +
+ 6297.2815096
141635.5201
lb
Untuk faktor keamanan, maka dibuat over design Berat keseluruhan
+
= 1.2
20%
, sehingga :
x 141635.5201 = 169962.6242 lb
Karena bejana yang digunakan tidak terlalu tinggi dan berada didalam Pw = 0 .
daerah yang pengaruh anginnya diabaikan, Penyangga yang digunakan jenis lug. P = 4 Pw ( H
- L ) + ∑ W
π Dbc
n
……..(B & Y, pers 10.76)
Pw = 0 , maka :
karena
P = ∑ W n Ditetapkan jumlah penyangga
= 4 buah, maka tiap penyangga me -
nerima beban eksentrik sebesar =
169962.6242
=
42490.6560 lb
4 Tinggi reaktor total
= tinggi bejana + spasi jacket
+ t jacket
t isolasi
Ditetapkan :
L =
Tinggi kolom penyangga
=
8.2313
+ 0.04167 + 1.0000 + 0.01667
=
9.2897
ft
tinggi reaktor diatas pondasi
= 6 ft .
=
60%
tinggi total reaktor
+ L
=
60%
x
+ 6
9.2897
= Jenis penyangga :
11.5738
I - beam
8"
(
ft = 8"
138.8856
in
x 4 " )
……..(B & Y, App 6-item 2)
A = 5.34 in2 h
= 8 in
b
= 4 in
Sumbu 1-1 I1-1
= 56.9 in4
S1-1
= 14.2 in2
r1-1
= 3.26 in
L
=
r1-1
138.8856
= 42.60293
7957.0516928
…..(Memenuhi)
Sumbu 2-2 I2-2
= 3.8 in4
S2-2
= 1.9 in2
r2-2
= 0.84 in
L
=
r2-2
138.8856 0.84
= 165.3399 >
2
120
f
=
18,000 1 + (
L / r )
2
18,000 =
….(H & R, tabel 7.1)
18,000 1 +
42.6029
2
18,000 = 16351.241099747 > 7957.0516928 Karena f1 dan f2 > fbeban , maka pemilihan 8"
…..(Memenuhi) I - beam
dengan ukuran
x 4 " cukup memadai.
VI. 9. 9. Kupingan Penahan Gaya yang menahan siku penyangga sehingga dipakai type
( P ) =
un equal angles
reaktor dengan ukuran
8"
42490.6560
yang dilas pada dinding
x 6 " tebal ¾ " dengan lebar
8
….(H & R, tabel 7.5) Bahan yang dipakai mempunyai shear stress yang dibutuhkan m =
(
F
8,000 psi. Panjang las
m ) : ½ (b)2
+ 2 (a)2
b L sr
….(H & R, pers 7.6)
Dimana : F = beban yang harus diterima (lb) L = lebar angle (in) b
= tinggi angle (in)
a
= panjang angle (in)
m =
42490.6560
½ (8)2
+ 2 (6)2
6 x 8 x =
1.1284
8,000 in
Diambil panjang pengelasan
= 1 in
Check terhadap siku adanya gaya lengkungan dan gaya langsung : ….(H & R, hal 152) S2 =
0.707
x
F =
0.707
m x L
x
42490.6560
1.13 x 8
= 3327.6985810247 psi S1 = 1.41 x F b
x m x
x a
= 1.41 x
L
42490.6560
8 x 1.13 x
x
6
8
= 4977.4275098071 psi Sr =
S1 2 +
S2 2 =
3327.698581
2 + 4977.4275098
= 5987.3502036826 psi Karena gaya yang ditimbulkan lebih kecil daripada yang diijinkan ( 5987.3502037
