Pra Rencana Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat Dari Limestone Dan Asam Klorida Dengan Proses Netralisasi Kapasitas 70.000 Tontahun [PDF]

Citation preview

PRA RENCANA PABRIK KALSIUM KLORIDA DIHIDRAT DARI LIMESTONE DAN ASAM KLORIDA DENGAN PROSES NETRALISASI KAPASITAS 70.000 TON/TAHUN



TUGAS AKHIR



Disusun oleh: Elmi Yuni Adi Maghfiroh Endah Via Dolorosa



NIM 0205010003 NIM 0305010034



PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG 2008



i



LEMBAR PERSETUJUAN



PRA RENCANA PABRIK KALSIUM KLORIDA DIHIDRAT DARI LIMESTONE DAN ASAM KLORIDA DENGAN PROSES NETRALISASI KAPASITAS 70.000 TON/TAHUN



TUGAS AKHIR



Disusun oleh: Elmi Yuni Adi MaghfirohNIM 0205010003 Endah Via Dolorosa



NIM 0305010034



Menyetujui, Dosen Pembimbing Utama



Dosen Pembimbing Kedua



Ir. Achmad Chumaidi, M.T.



Zuhdi Ma’sum, S.T. Mengetahui,



Dekan Fakultas Teknik



Ketua Program Studi Teknik Kimia



Nawir Rasidi, ST., MT.



SP. Abrina Anggraini, ST. MT.



ii



LEMBAR PENGESAHAN



PRA RENCANA PABRIK KALSIUM KLORIDA DIHIDRAT DARI LIMESTONE DAN ASAM KLORIDA DENGAN PROSES NETRALISASI KAPASITAS 70.000 TON/TAHUN



TUGAS AKHIR



Disusun oleh: Elmi Yuni Adi MaghfirohNIM 0205010003 Endah Via Dolorosa



NIM 0305010034



Tim Penguji:



1. Ir. Achmad Chumaidi, M.T.



2. Zuhdi Ma’sum, S.T.



3. Ir. Taufik Iskandar



iii



SURAT PERNYATAAN



Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama



: Elmi Yuni Adi Maghfiroh Endah Via Dolorosa



(0205010003) (0305010034)



Program studi : Teknik Kimia Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul: Pra Rencana Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat Dari Limestone Dan Asam Klorida Dengan Proses Netralisasi. Merupakan karya tulis yang kami buat sendiri dan menurut perhitungan sendiri. Tugas perancangan pabrik ini tidak mengandung bagian atau karya tulis yang pernah ditulis oleh orang lain kecuali literatur yang dimuat dalam naskah tugas akhir ini. Apabila ternyata dikemudian hari pernyataan kami tidak benar, kami sanggup menerima sangsi akademik apapun dari Universitas Tribuwana Tunggadewi Malang.



Malang, 15 Mei 2008



Penyusun



iv



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul pra rencana pabrik kalsium klorida dihidrat dari limestone dan asam klorida dengan proses netralisasi. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan akademis dalam menempuh program sarjana Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. Kami menyadari tanpa bantuan dari berbagai pihak tidaklah mungkin semua ini dapat terlaksana dengan baik, untuk itulah pada kesempatan ini kami ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada yang terhormat : 1. Bapak Prof. DR. Ir. Wani Hadi Utomo, selaku Rektor Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. 2. Bapak Nawir Rasidi, ST. MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. 3. Ibu SP. Abrina Anggraini, ST. MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. 4. Ir. Ahmad Chumaidi.,MT., selaku dosen pembimbing I, Zuhdi Ma’sum, ST., selaku dosen pembimbing II dan Ir. Taufik Iskandar, selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dalam pelaksanaan dan penyusunan tugas akhir ini.



v



5. Bapak/Ibu dosen Program Studi Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. 6. Yang tercinta Ayah dan Ibunda atas cintanya yang tulus serta segala bimbingan, perhatian dan dukungannya baik material maupun spritual. 7. Seluruh teman mahasiswa Program Studi Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu telah banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Kami sadar bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran kami harapkan untuk kesempurnaan tugas ini. Akhir kata dengan mengucapkan syukur atas rahmat-Nya kami berharap Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi pembaca.



Malang,



Maret 2008



Penyusun



vi



DAFTAR ISI H alaman i



HALAMAN JUDUL ………………………………………………..………



ii



LEMBAR PERSETUJUAN………………………………………………………



iii



LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………



ivv



SURAT PERNYATAAN…………………………………………………….



KATA PENGANTAR …………………………………………………………….



vii



DAFTAR ISI …………………………………………………………………… DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………. DAFTAR TABEL ………………………………………………………………



ix x xi



I-1 ABSTRAK …………………………………………………………….…………. BAB I



II – 1 PENDAHULUAN …………………………………………………..



BAB II



III – 1 SELEKSI DAN URAIAN PROSES ………………………………..



BAB III



IV – 1 NERACA MASSA ………………………………………………….



BAB IV



V–1 NERACA PANAS …………………………………………………….



BAB V



VI – 1 SPESIFIKASI PERALATAN ……………………………………….



BAB VI



VII – 1 PERANCANGAN ALAT UTAMA …………………………………



VIII – 1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …………… IX – 1 BAB VIII UTILITAS ……………………………………………………………. X-1



BAB IX



LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK …………………………..



BAB X



XI – 1 STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN ……………………..



BAB XI



XII - 1 ANALISIS EKONOMI ………………………………………………



vii



BAB XII KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………………. XII – 1 DAFTAR PUSTAKA APENDIKS A NERACA MASSA ……………………………..…………………. A–1 APENDIKS B NERACA PANAS ……………………………...…………………. B–1 APENDIKS C SPESIFIKASI PERALATAN …………………….………………. C–1 APENDIKS D UTILITAS ………………………………………...………………. D–1 APENDIKS E ANALISIS EKONOMI …………………………………………… E–1



viii



DAFTAR GAMBAR



Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Netaralisasi …………………………...……….II-3 Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Solvey…………………………………..……. II-4 Gambar 9.1 Peta Indonesia…………… ………………………………………... IX-5 IX-5 Gambar 9.2 Peta Jawa Timur.. …………………………………………...………. IX-6 Gambar 9.3. Peta Tuban……… ………………………………………….…..……. Gambar 9.4. Tata Letak Pabrik …….. ………………………………………... IX-14 IX-17 Gambar 9.5. Tata Letak Peralatan ……….………………………………………... Gambar 9.4. Break Event Point (BEP) Pra Rencana Pabrik Kalsium Klorida XI-18 Dihidrat dari Limestone dan asam klorida…………………………… Gambar E. 1 Hubungan Antara Tahun dengan Cost Indek……………………



ix



E-1



DAFTAR TABEL



Tabel 1.1 Data Import Kalsium Klorida Dihidrat ……………………………….I – 2 Tabel 2.1. Analisa Pemilihan Proses……….……………………………….. Tabel 7.1 Instrumentasi……………………………………………..……..



II – 5 VII – 4



VII – 10 Tabel 7.2 Alat Keselamatan Kerja……………………………… ……………… Tabel 8.1 Kebutuhan Steam…………………………………………………..VIII – 2 Tabel 8.2 Kebutuhan Air Proses ………………………………………….. VIII – 10 Tabel 8.3 Kebutuhan Air Pendingin… …………………………………….. VIII– 11 Tabel 9.1 Perencanaan Pabrik Kalsium Kloraida Dihidrat.. ……………………IX –8 X – 14 Tabel 10.1 Jadwal Kerja Karyawan Pabrik……………………………..………. Tabel 10.2 Jabatan dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja………………… X – 17 Tabel 10.3 Daftar Upah (Gaji) Karyawan ………………………………….



X – 21



XI - 7 Tabel 11.1. Perhitungan Modal Sendiri……………………………………….…… XI – 7 Tabel 11.2. Perhitungan Modal Pinjaman………………………………………….. XI - 7 Tabel 11.3. Perhitungan Biaya Operasi……………………………………….…… XI - 11 Tabel 11.4. Cash Flow………………….………………………………………….. XI - 13 Tabel 11.5. Rate on Equity ……………………………….………………….… Tabel 11.6. Internal Rate of Return ………………………………………….. XI - 14 XI – 15 Tabel 11.7. Pay Out Time…………………………………………………….…… Tabel 11.8. Break Even Point….…………………………………………..



x



XI - 17



ABSTRAK Dewasa ini kebutuhan akan kalsium klorida dihidrat (CaCl2.2H2O) terus mengalami peningkatan sejalan meningkatnya kebutuhan industri sebagai bahan baku pembuatan pulp, paper, dan dapat pula dipakai sebagai bahan baku pendukung dalam industri kimia yang lainnya. CaCl2.2H2O juga dapat dikembangkan dalam bidang farmasi, dan dalam proses pembuatan pestisida. Desain proyek kalsium klorida dihidrat ini, mula-mula limestone yang telah dihaluskan diumpankan bersama-sama dengan asam klorida ke dalam reaktor pada suhu 30 0C. Kemudian larutan dipompa ke thickener untuk mengendapkan padatan-padatan yang tidak diinginkan, yaitu Mg(OH)2, Ca(OH)2 dan impurities yang ada. Kemudian masuk ke rotary drum vacuum filter , untuk memisahkan MgCl2 dan filtrat. Filtrat kemudian masuk ke tangki penampung CaCl2, setelah itu dipompa ke evaporator untuk dijenuhkan. Kemudian masuk ke kristalizer untuk dikristalkan, kristal basah yang keluar dari evaporator kemudian dipisahkan dari mother liquornya dengan centrifuge, sedangkan mother liquor dikembalikan ke tangki penampung CaCl2 dan kristalnya dialirkan melalui screw conveyor menuju ke rotary dryer. Udara dari blower yang telah dipanaskan dengan heater udara masuk rotary dryer. Solid yang keluar bersama dengan udara panas ditangkap oleh cyclone, dimana pada cyclone terjadi pemisahan antara solid dengan gas. Solid dengan gaya gravitasi turun ke bawah dan diumpankan bersama-sama kristal yang keluar dari rotary dryer diangkut dengan screw conveyor dan bucket elevator menuju ke silo untuk kemudian dipacking dan siap untuk dipasarkan. Pabrik kalsium klorida dihidrat ini direncanakan akan beroperasi 24 jam sehari, 330 hari kerja dalam setahun dan kapasitas 70.000 ton/tahun. Data-data pabrik adalah sebagai berikut: 1. Produksi • Sistem operasi : kontinu • Lama operasi : 330 hari kerja/tahun (24 jam per hari) • Kapasitas produksi : 70.000 ton/tahun • Bahan baku utama: - Limestone : 536181,782 ton/tahun - Asam klorida 27 % b/b : 38791,9818 ton/tahun • Bahan baku penunjang: - Lime (Ca(OH)2 : 356,6067 ton/tahun 2. Utilitas - Air sungai : 253,1117 m3/hari - Steam : 629867,7332 kg/hari - Kebutuhan air pendingin : 657,5176 m3/hari - Bahan bakar : 53270,9188 kg/hari - Listrik : 250 kW/hari 3. Lokasi Pabrik : Sidayu, Gresik, Jatim 4. Luas pabrik : 14 ha



xi



5. Jumlah tenaga kerja : 187 orang 6. Analisa ekonomi: a. Pembiayaan  FCI (modal tetap) :  WCI (modal kerja) :  TCI (investasi total) :  TPC(biaya produksi total) : b. Penerimaan  Hasil penjualan produk per tahun c. Analisa ekonomi: - IRR : 22% - POT : 1,1133 tahun - BEP : 16,62 %



Rp. 331.670.239.701,84 Rp. 58.530.042.300,00 Rp. 390.200.000.000,00 Rp 676.660.000.000,00 : Rp. 1.469.580.000.000,00



Dari uraian di atas, baik dari segi teknik maupun ekonomis desain proyek kalsium klorida dihidrat ini dinyatakan layak dan dapat dilanjutkan ke tahap perencanaan.



xii



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Sesuai dengan tujuan pembangunan negara Indonesia menuju era industrialisasi maka diperlukan pembangunan industri untuk memperluas dan menciptakan lapangan kerja dengan memanfaatkan sumber daya alam. Indonesia sebagai salah satu negara berkembang yang sedang giatnya melaksanakan pembangunan baik dari sektor ekonomi dan industri. Saat ini Indonesia masih tergantung pada negara lain dalam memenuhi bahan baku, baik yang digunakan sebagai bahan baku maupun sebagai bahan pembantu. Oleh karena itu perlu adanya pembangunan dalam industri kimia. Industri kimia yang akhir-akhir ini mengalami peningkatan baik secara kualitas maupun kuantitasnya, sehingga kebutuhan akan bahan baku dan pembantu akan meningkat pula. Salah satu industri kimia yang sedang berkembang dengan pesatnya adalah industri kalsium klorida dihidrat. kalsium klorida dihidrat merupakan salah satu jenis kalsium klorida yang dapat diperoleh dari Calcium carbonate dan pemanfaatannya sebagai pupuk tanaman dan industri kimia lainnya. Dewasa ini kebutuhan kalsium klorida dihidrat dalam negeri menurut data yang diperoleh semakin meningkat, hal ini erat dengan penggunaan industri semen, industri



I- 1



I-2



paper, industri pulp juga semakin meningkat. Hal ini disebabkan juga karena faktor antara lain yaitu pertumbuhan penduduk semakin meningkat dan kebutuhan kalsium klorida dihidrat meningkat seiring dengan pertumbuhan di berbagai sektor industri.



1.2. Perkembangan Industri Kalsium Klorida Dihidrat (CaCl2.2H2O) Dilihat dari peningkatan akan bahan ini dari tahun ke tahun, dimana jumlah industri yang memproduksi kalsium klorida dihidrat akan teratasi baik dari dalam ataupun dari luar negeri. Mengingat kebutuhan kalsium klorida dihidrat yang cukup besar dan hingga saat ini Indonesia masih mengimport bahan tersebut, maka sangat diperlukan studi kelayakan yang akan menaikkan nilai tambah dari Calcium carbonate yang ada di Indonesia. Tabel 1.1 Data Import dari tahun 1998 sampai dengan tahun 2002 Tahun 1998 1999 2000 2001 2002



Import (kg/tahun) 586700 867600 969700 1989900 2290900



Kenaikan (%) 47,87 11,76 105,2 15,126



(Sumber: Biro Pusat Statistik, Surabaya)



Dari data yang tercantum diatas, maka kebutuhan Kalsium Klorida Dihidrat akan bertambah dari tahun ke tahun sehingga pabrik Kalsium Klorida Dihidrat ini layak untuk didirikan.



1.3. Pembuatan Kalsium Klorida Dihidrat (CaCl2.2H2O)



I-3



Dalam rencana pabrik kalsium klorida dihidrat melalui proses : 1. Persiapan bahan baku 2. Proses reaksi antara batu kapur dengan asam klorida 3. Proses netralisasi dan pengkristalan 4. Penanganan produk



1.4. Manfaat didirikan Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat (CaCl2.2H2O) Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini diharapkan dapat mendukung dan mendorong pertumbuhan industri-industri kimia, menciptakan lapangan



pekerjaan,



mengurangi



pengangguran,



dan



diharapkan



dapat



menumbuhkan dan memperkuat perekonomian Indonesia. Adapun manfaat kalsium klorida dihidrat sebagai bahan pendukung dan membantu penyediaan bahan baku pada industri lain : 1. Industri pulp 2. Industri tanning agent 3. Industri coagulating agent 4. Industri drying agent 5. Industri peleburan batu bara 6. Industri kertas 7. Industri lem digunakan untuk menurunkan temperature gel 8. Industri semen untuk mengurangi kandungan alkali 9. Industri plastik untuk mengontrol ukuran dari partikel dan mencegah terjadinya gumpalan.



I-4



10. Kalsium klorida dihidrat juga banyak digunakan pada proses produksi beton dan pemboran minyak karena sifatnya yang stabil pada berbagai temperatur. 11. Pada proses pembuatan beton, kalsium klorida ditambahkan sekitar 1-2% dari berat semen yang dibutuhkan agar bahan cepat mengeras. Pada pembuatan beton di musim dingin, kalsium klorida dapat melindungi beton agar tidak membeku dengan cara menurunkan titik beku air dalam beton. 12. Sebagai pupuk 13. Proses pembuatan pestisida (Ullmann’s. Encyclopedia of Industrial Chemistry. 6th)



1.5 Sifat-sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk 1.5.1 Sifat Bahan Baku 1.5.1.1 Limestone (Calcium Carbonate) a) Sifat Fisika : 



Rumus molekul : CaCO3







Berat molekul



: 100,087 g/mol







Bentuk



: Padatan, tidak berbau







Warna



: putih







Titik didih



:-







Titik lebur



: 825 oC (18.98K)







Densitas



: 2,83 g/cm3



I-5







pH



: 9,5-10,5



b) Sifat Kimia : 



Kelarutan







Stabilitas dan reaktifitas : Kondisi yang harus dihindari



: Tidak Larut Dalam Air



adalah pemanasan, bahan yang harus dihindari adalah asam, senyawa flourin, ammonium. Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/calcium_chloride



1.5.1.2 Asam Klorida (Hydrochloric acid / Hydrochloride / Chlorohydric acid) a)



Sifat Fisika : 



Rumus molekul : HCl







Berat molekul



: 36,4606 g/mol







Bentuk



: Cair, berbau tajam







Warna



: tidak berwarna







Titik didih



: -85.1°C (187.9 K)







Titik lebur



: -114.2°C (158.8 K)







Densitas



: 1.477 g/l, gas (25°C)







pH



: 9,5-10,5







Tekanan uap



: 12 hPa (mmHg)



b) Sifat Kimia : 



Kelarutan







Stabilitas dan reaktifitas : Kondisi yang harus dihindari



: 72 g/100 ml (20°C)



adalah pemanasan, bahan yang harus dihindari adalah



I-6



aluminum, amina, fluorin, karbida hidrida, logam, logam alkali, aldehid, sulfida. Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/HCl



I.5.2. Sifat-Sifat Produk I.5.2.1 Kalsium Klorida Dihidrat a)



Sifat Fisika : 



Rumus molekul : CaCl2.2H2O







Berat molekul



: 147,02 g/mol







Bentuk



: Kristal padat, tidak berbau







Warna



: putih







Titik didih



: >1600 °C







Titik lebur



: 772 °C







Densitas



: 1,835 g/cm3







pH



: 4,5 - 6,5







Tekanan uap



: 12 hPa (mmHg)



c) Sifat Kimia : 



Kelarutan







Stabilitas dan reaktifitas : Kondisi yang harus dihindari



: 74.5 g/100 ml (20 °C)



adalah lembab, bahan yang harus dihindari adalah vinilmetil eter. Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/calcium_chloride



I-7



I.6. Perkiraan Kapasitas Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat (CaCl2.2H2O) Dalam pendirian sebuah pabrik diperlukan suatu perkiraan kapasitas produksi agar produk yang dihasilkan sesuai dengan permintaan. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri akan produksi yang dihasilkan, meningkatkan devisa negara, maka ditentukan menurut nilai terhadap konsumsi setiap tahun dengan melihat perkembangan industri pada jangkauan tiga tahun kemudian. Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat direncanakan akan didirikan tahun 2010. Berdasarkan data statistik yang diperoleh dari BPS Surabaya tahun 1998 sampai 2002 prakiraan kebutuhan Kalsium Klorida Dihidrat di Indonesia pada tahun 2010 dapat ditentukan.



RUMUS: P = Po (1+i) n Dimana: P



: Jumlah kapasitas yang diperkirakan (kg)



Po



: Data Impor tahun terakhir (kg)



I



: Persentase kenaikan rata-rata impor (kg)



n



: Rencana pendirian pabrik (dihitung dari data terakhir)



Diketahui:



P



P



= 2.290.900 kg



i



= 44,989 %



n



=8 = Po (1+i) n



I-8



= 2.290.900 kg (1+44,989 %)8 = 2.290.900 kg(19,53) = 44739030,46 kg/tahun = 44.739.030 ton/tahun M M



= P + (P . M1) = Kapasitas produksi



M1 = perkiraan jumlah ekspor Diperkirakan jumlah ekspor tahun 2010 adalah 50% dari kapasitas produksi, maka: M



= P + (P . M1) = 44.739.030 ton + (44.739.030 ton x 0,5) = 67.108.545 ton/tahun



Maka kapasitas pabrik baru tahun 2010 sebesar 70.000 ton/tahun.



BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES



Untuk menghasilkan kualitas dan kuantitas Kalsium Klorida Dihidrat yang baik, maka harus dilakukan seleksi proses terhadap proses yang ada. seleksi didasarkan pada aspek teknis dan ekonomi.



2.1 Macam – Macam Proses Proses pembuatan Kalsium Klorida Dihidrat dapat dilakukan dengan dua macam proses, yaitu : 1.



Proses Netralisasi.



2.



Proses Solvay.



2.1.1 Proses Netralisasi Calcium carbonate yang telah dihaluskan diumpankan bersama-sama dengan asam klorida ke dalam reaktor. Calcium carbonate mudah larut dalam asam terutama asam kuat sebagai pelarut. Reaksi yang terjadi : CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2O + CO2 MgCO3 + 2 HCl → MgCl2 + H2O + CO2 Karbondioksida yang keluar reaktor selanjutnya didinginkan dan ditampung sebagai produk samping. Kemudian larutan dipompa ke tangki netralizer untuk menghilangkan MgCl2 serta menambah produk yang terbentuk.



II-1



II-2



MgCl2 direaksikan dengan Ca(OH)2 yang akan menghasilkan CaCl2 dan Mg(OH)2. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut : MgCl2 + Ca(OH)2→ CaCl2 + Mg(OH)2 Untuk Ca(OH)2 dibuat dengan mereaksikan CaO dengan air pada tangki pelarutan CaO. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut : CaO + H2O → Ca(OH)2 Setelah dari netraliser CaCl2 dipisahkan dari komponen lainnya dengan menggunakan alat sedimentasi. Kemudian masuk ke filtrasi untuk menyaring MgCl2. Setelah dari filtrasi larutan yang mengandung CaCl2 dan air dipekatkan dengan evaporator. Setelah dari evaporator larutan masuk ke kristalizer untuk dikristalkan. Kemudian kristal dan mother liquornya dipisahkan di centrifuge dimana kristalnya akan dialirkan ke rotary dryer untuk dikeringkan sedangkan mother liquornya direcycle menuju tangki penampung. Dari rotary dryer didapatkan produk CaCl2.2H2O sedangkan kristal yang terikut udara di rotary dryer ditangkap oleh cyclone. Selanjutnya produk dari rotary dryer dan cyclone masuk ke dalam silo.



II-3



Limestone



HCl CO2



CaCl2 solution Filtration



Sedimentation



Milk of limeCaO



Contrentrated CaCl2 solution



pH adjusment Precipitation of Mg and transition metals



Bagging and storage



Fuel oil combustion gases



Steam



Rotary dryer Fuel oil combustion gases



CaCl2 solution



Evaporation



Flaking



Steam



Gambar 1. Diagram Alir Proses Netralisasi



2.1.2 Proses Solvay Pada proses ini digunakan bahan baku Calcium carbonate, ammonia, brine, dan coke. Garam-garam pada proses ini harus dimurnikan untuk menghilangkan kalsium, magnesium dan ion-ion logam berat dengan penambahan soda abu/soda ash, hal ini dilakukan untuk menghindari terdepositnya mineralmineral diatas pada peralatan. Brine yang sudah murni diumpankan menuju absorber untuk menyerap amonia yang masuk dari bawah absorber. Ammonited brine (campuran amonia yang tercampur oleh garam) meninggalkan absorber pada suhu 20-25oC. kemudian dipompa menuju deretan kolom carbonating yang disusun seri. Produk samping dari kolom absorber adalah larutan brine yang mengandung garam kalsium klorida untuk kemudian dimurnikan dengan



II-4



penambahan kalsium hidroksida sehingga mengendapkan garam lainnya, sedangkan kalsium klorida yang dihasilkan berupa larutan kalsium klorida 55%.



Solvay waste liquor Or purified brine



Multiple effect evaporator



HCl + Steam



Sodium Chloride



Finishing pan



Flaker



Furnace



Calcium Chloride (solution)



Calcium Chloride (solid)



Calcium Chloride (Flukes



Calcium Chloride (anhydrous



Gambar 2. Diagram Alir Proses Solvay (Keyes, Donald.B. Industrial Chemical. 2nd)



2.2 Seleksi Proses Untuk mendapatkan proses yang terbaik perlu menyeleksi macam proses yang ada. Dai kedua proses yang dijelaskan diatas didapat data operasi yang digunakan sebagai data perbandingan dan pertimbangan untuk mempermudah pemilihan atau menyeleksi proses mana yang akan digunakan, aspek yang perlu dipertimbangkan itu antara lain aspek ekonomi, teknik, mutu, pengaruh erhadap lingkungan, produk dan sebagainya. Dibawah ini adalah gambaran dari berbagai proses pembuatan Kalsium klorida dihidrat.



II-5



Tabel 2.1. Analisa Pemilihan Proses Permasalahan .1 Bahan baku .2 .3



Peralatan Teknik



Proses Solvay  Lebih mahal



Proses Netralisasi  Murah



 Mudah didapat



 Mudah didapat



 Cukup sulit



 Sederhana



 Investasi mahal



 Investasi rendah



 Proses



pembuatan  Proses pembuatan lebih



mudah .4



 Kadar impurities sedikit



Produk  Kadar impuritis banyak



.5



Dampak lingkungan  Harga jual murah dan ekonomi



sederhana dan mudah



 Kurang menguntungkan



 Harga jual mahal  Sesuai kondisi operasi  Lebih



menguntungkan



karena harga jual mahal



Dari perbandingan kedua proses tersebut maka dipilih proses pembuatan kalsium klorida dihidrat dengan proses netralisasi dengan alasan sebagai berikut : 1. Bahan baku yang digunakan kalsium karbonat dan asam klorida, sehingga untuk biaya bahan baku lebih murah dan mudah didapat. 2. Secara ekonomi produk yang dihasilkan lebih murni sehingga dapat menaikkan harga produk.



2.3 Uraian Proses Proses pembuatan kalsium klorida dihidrat dari limestone dan asam klorida dengan proses netralisasi dibagi menjadi 5 tahap, yaitu: 1. Persiapan bahan baku 2. Proses reaksi antara limestone dan asam klorida



II-6



3. Proses netralisasi dan pengkristalkan 4. Penanganan produk



2.3.1 Persiapan bahan baku Limestone dari closed yard diangkut oleh belt conveyor (J-130) menuju ball mill (C-131) untuk dihaluskan. Limestone selanjutnya menuju vibrating screen (H-132). Limestone yang tidak lolos dikembalikan ke Ball mill dan diangkut oleh bucket elevator (J-133)



ke reaktor (R-110) untuk direaksikan



dengan asam klorida. Asam klorida dari tangki penampung (F-121) dialirkan ke tangki pengenceran (M-120) kemudian dipompa ke dalam reaktor (R-110). Sedangkan steam didapatkan dari utilitas dimasukan ke bagian atas reaktor.



2.3.2 Proses reaksi antara limestone dan asam klorida Dalam reaktor (R-110), limestone, steam dan asam klorida yang telah diencerkan akan bereaksi menghasilkan CaCl2, MgCl2, CO2 dengan konversi reaksi 100%. Reaksi yang terjadi pada reaktor setelah limestone, steam dan asam klorida dimasukan adalah : CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2O + CO2 MgCO3 + 2 HCl → MgCl2 + H2O + CO2 (http.//www.tetraChemical.com)



II-7



2.3.3



Proses netralisasi dan pengkristalkan CaO dari silo (F-221) dialirkan dengan screw conveyor (J-222) dan bucket



elevator (J-223) ke tangki Ca(OH)2 (M-220), untuk membentuk Ca(OH)2 dengan mereaksikan CaO dengan air. Adapun reaksi pembuatan Ca(OH)2 adalah sebagai berikut : CaO + H2O → Ca(OH)2 Aliran produk dari reaktor (R-110) dan tangki penampung Ca(OH)2



(M-



220), direaksikan dalam reaktor netralizer (R-210) untuk menetralkan kandungan MgCl2. MgCl2 + Ca(OH)2→ CaCl2 + Mg(OH)2 Setelah dari reaktor netralizer (R-210) masuk ke thickener (H-230), untuk mengendapkan padatan-padatan yang tidak diinginkan, yaitu Mg(OH)2, Ca(OH)2 dan impurities yang ada. Kemudian masuk ke rotary drum vacuum filter (H-240) , untuk memisahkan MgCl2 dan filtrat.. Filtrat kemudian masuk ke tangki penampung CaCl2 (F-241), setelah itu dipompa ke evaporator (V-310) untuk dijenuhkan. Kemudian masuk ke kristalizer (X-320) untuk dikristalkan, kristal basah yang keluar dari evaporator (V-310) kemudian dipisahkan dari mother liquornya dengan centrifuge (H-320) sedangkan mother liquor dikembalikan ke tangki penampung CaCl2 (F-241) dan kristalnya dialirkan melalui screw conveyor (J-321) menuju ke rotary dryer (B-330). Udara dari blower (G-341) yang telah dipanaskan dengan heater udara (E-342) masuk rotary dryer. Kristal yang terikut dipisahkan oleh cyclone (H-343).



Calcium Chloride (Flukes) Calcium Chloride (anhydrous)



II-8



2.3.4



Penanganan Produk Produk berupa kristal kering CaCl2.2H2O dialirkan dengan screw conveyor



(J-344) dan bucket elevator (J-345) menuju ke silo CaCl2.2H2O untuk dikemas dan siap disalurkan ke konsumen.



(F-350)



BAB III NERACA MASSA



Kapasitas produksi



: 70000 ton/tahun



Waktu operasi



: 330 hari/tahun, 1 hari = 24 jam



Basis perhitungan



: 1 jam



Produksi kalsium klorida dihidrat =



1hari 70000ton 1000 1tahun x x x tahun 1ton 330hari 24 jam



= 8838,3838 kg/jam Tabel molekul : Nama Molekul



Berat Molekul



CaCO3



100,09



MgCO3



84,32



MgCl2



95,26



CaCl2



110,99



CO2



44



CaO



56,08



H2O



18



HCl



36,47



CaCl2.2H2O



147,03



Ca(OH)2



74,09



Mg(OH)2



58,32



Impurities (Fe2O3)



159,7



1. BALL MILL (C-131) III-1



III-2



Recycle (D=0,1 B) Neraca massa Ball Mill (C – 131) : Limestone B Ball Mill (A) Komponen Massa Masuk CaCO3



Vibrating Screen Komponen



(Kg/jam) 6594,3314 Ke Vibrating



Screw conveyor (Massa C)



Keluar



(Kg/jam)



MgCO3



67,2891 Screen:



Impurities



67,2891 CaCO3



7327,0349



6728,9096 MgCO3



74,7657



Dari Recycle



Impurities



74,7657



Vibratng Screen: CaCO3



732,7035



MgCO3



7,4766



Impurities



7,4766



Total masuk



747,6566 7476,5662 Total keluar



2. VIBRATING SCREEN (H-132)



7476,5662



III-3



Recycle Limestone Neraca massa Vibrating Screen Vibrating (H – 132) :Screen Komponen



Massa Masuk



Komponen



Screw Conveyor Massa Keluar



(Kg/jam) Ke Screw



(Kg/jam) 6594,3314



CaCO3



7327,0349 conveyor:



67,2891



MgCO3



74,7657 CaCO3



67,2891



Impurities



74,7657 MgCO3



6728,9096



Dari Ball Mill:



Impurities



Recycle ke Ball Mill:



Total masuk



CaCO3



732,7035



MgCO3



7,4766



Impurities



7,4766



7476,5662 Total keluar



3. TANGKI PENGENCER HCl (M – 120)



747,6566 7476,5662



III-4



H2 O HCl 26,7%



HCl 17,5%



Tangki Pengenceran



Neraca massa tangki pengencer HCl (M – 120) : Komponen



Massa Masuk



Komponen



(Kg/jam)



Massa Keluar (Kg/jam)



Larutan HCl



Larutan HCl



26,7% :



17,5% :



HCl



4868,2694



HCl



4868,2694



H2O



13373,2256



H2O



22950,4130



Air proses



9577,1874



Total masuk



27818,6824 Total keluar



4. REAKTOR (R – 110) HCl 17,5%



CaCO3 MgCO3 Impurities



Neraca massa Reaktor (R – 110) :



Reaktor



CaCl2 MgCl2 CO2 Impurities



27818,6824



III-5



Massa Masuk Komponen Dari Screw conveyor:



(Kg/jam)



Massa Keluar Komponen Produk Atas :



CaCO3



6594,3314



MgCO3



67,2891



Impurities



67,2891 Produk Bawah :



Larutan HCl 17,5 %



CO2



(Kg/jam) 2934,2994



CaCl2



7319,1280



MgCl2



76,0673



Impurities



67,2891



HCl



4868,2694



H2O



22950,4130



H2O



24150,8082



34547,5920



Total keluar



34547,5920



Total masuk



5. TANGKI Ca(OH)2 (M – 220) H2 O CaO



Tangki Ca(OH) 2



Ca(OH) 2



Neraca massa tangki Ca(OH)2 (M – 220) : Massa Masuk Komponen CaO Air proses Total masuk



(Kg/jam) 44,7530



Massa Keluar Komponen Ca(OH)2



(Kg/jam) 59,1174



14,3644 59,1174



6. REAKTOR NETRALISER (R – 210)



Total keluar



59,1174



III-6



Ca(OH)2 Neraca massa Reaktor Netraliser (R – 210): Netraliser CaCl CaCl2 Massa Masuk Massa Keluar MgCl2 MgCl2 Komponen (Kg/jam) Komponen H O (Kg/jam) HO Mg(OH) Impurties Dari reaktor : Ke Thickener: Ca(OH) 2



2



2



2



2



Impurties



CaCl2



7319,1280



MgCl2



76,0673



Mg(OH)2



41,8865



H2O



67,2891



Impurities



67,2891



Impurities



Ca(OH)2 Total masuk



7. THICKENER (H – 230)



24150,8082



59,1174 31672,4100



CaCl2



H2O



7398,9077



24150,8082



MgCl2



7,6067



Ca(OH)2



5,9118



Total keluar



31672,4100



III-7



Thickener Neraca massa



CaCl2 MgCl2 Thickener (H – 230) : H2O Mg(OH)2 Ca(OH)2 Massa Masuk Underflow: Impurties



Komponen Dari Netralizer : CaCl2



(Kg/jam)



CaCl2 Komponen MgCl Underflow: HO



Overflow:



CaCl2 MgCl Massa Keluar HO 2



2



(Kg/jam)



2



2



Mg(OH)2 Ca(OH)2 Mg(OH) 7398,9077 2 Impurties



41,8865



Mg(OH)2



41,8865



Ca(OH)2



5,9118



Impurities



67,2891



Impurities



67,2891



H2O



24150,8082



CaCl2



17,98889



Ca(OH)2



5,9118



MgCl2



0,0185



MgCl2



7,6067



H2O



58,7176



Overflow: CaCl2



7380,9189



MgCl2



7,5882



H2O Total masuk 31672,4100 Total keluar 8. ROTARY DRUM VACUUM FILTER (H-240)



24092,0906 31672,4100



III-8



Ke tangki Penampung



Dari Thickener



Rotary Drum Vacuum Neraca massa Rotary Drum Vacuum Filter Filter (– 240): CaCl2 MgCl 2 Massa Masuk H2O Komponen (Kg/jam) EndapanKomponen CaCl Dari Thickener : Ke2 Tangki MgCl2 CaCl2 7380,9189H2O Penampung: MgCl2



24092,0906



H2O



7,5882



CaCl2 H2O



CaCl2 H2O Massa Keluar (Kg/jam)



7380,3567 24090,2557



Cake: MgCl2



7,5882



Retention liq: CaCl2 H2O 31480,5977



Total masuk



9. TANGKI PENAMPUNG CaCl2 (F-241) Dari Rotary Drum Vacuum Filter (F) CaCl2 MgCl2 H2O



Total keluar



0,0562 2,3409 31480,5977



III-9



Tangki Penampung CaCl 2 Neraca massa Tangki Penampung CaCl 2 (F-241):



Ke Evaporator (A)



Massa Masuk Komponen Dari Rotary Drum



CaCl2 H2O



Massa Keluar



Recycle dari Centrifuge (Kg/jam) Komponen (R) Ke Evaporator:



Vacuum Filter:



CaCl2 H2O



CaCl2 7380,3567 H2O



(Kg/jam) 11376,5470 25164,3890



24090,2557



Dari recycle Centrifuge: CaCl2 H2O Total masuk



3996,190328 1074,1333 36540,9360



10. EVAPORATOR (V – 310)



Total keluar



36540,9360



III-10



Neraca massa Evaporator (V – 310) B : F



A



Evapo rator Massa Masuk



Tangki



penampung Komponen Dari Tangki



(Kg/jam)



C



Kristalizer



Komponen Produk atas:



D



E Centrifuge Massa Keluar



(Kg/jam)



Recycle dari Centrifuge (R) H2O



Penampung :



17714,1290



CaCl2



11376,5470



H2O



25164,3890 Produk Bawah: Ke Crystalizer CaCl2



11376,5470



H2O Total masuk



36540,9360



7450,2600



Total keluar



36540,9360



11. KRISTALIZER (X-320)



Dari Evaporator



Kristalizer



Neraca massa kristalizer CaCl (X-320): 2



Komponen



H2O



Massa Masuk



Ke Centrifuge



CaCl2.2H2O Mother Liquor: Komponen CaCl2Massa Keluar H2O



III-11



(Kg/jam)



(Kg/jam)



Dari Evaporator :



Ke Centrifuge:



CaCl2



11376,5470 CaCl2.2H2O



H2O



8532,4103



7450,2600 Mother Liquor:



Total masuk



18826,8070



CaCl2



4932,5701



H2O



5361,8267



Total keluar



18826,8070



12. CENTRIFUGE (H – 330)



Dari Crystalizer



Centrifuge



Ke Rotary Dryer



CaCl2.2H2O CaCl2.2H2O Mother Liquor: Retention Liquid: CaCl2 CaCl2 Recycle ke Tangki penampung H2O H2O Mother Liquor: CaCl2 H2O Neraca massa Centrifuge (H - 330) : Massa Masuk Komponen



(Kg/jam)



Massa Keluar Komponen



(Kg/jam)



III-12



Dari Kristalizer:



Cake :



CaCl2



4932,5701



CaCl2.2H2O



CaCl2.2H2O



5361,8267 Retention liquid:



H2O



8532,4103



8532,4103



CaCl2



222,2049



H2O



204,4156



Recycle ke Tangki Penampung:



Total masuk



18826,8070



CaCl2



4728,1544



H2O



5139,6218



Total keluar



18826,8070



13. ROTARY DRYER (B- 340)



Ke cyclone: - Udara basah CaCl2.2H 2O CaCl2 H2 O



Udara kering Rotary Dryer



CaCl2 CaCl2 .2H2O H 2O



Ke Screw Conveyor : H 2O CaCl2 CaCl2.2H 2O



Neraca massa rotary dryer (B – 340) : Massa Masuk Komponen



(Kg/jam)



Massa Keluar Komponen



(Kg/jam)



III-13



Dari Centrifuge:



Ke Screw



CaCl2



204,4156 Conveyor :



CaCl2.2H2O(s)



8532,4103



H2O



222,2049



CaCl2



204,2112



CaCl2.2H2O



8523,8779



H2O



88,1625



Ke Cyclone: CaCl2



0,2044



CaCl2.2H2O



8,5324



H2O



0,0883



H2O yang



133,9541



menguap Total masuk



8959,0308



Total keluar



8959,0308



14. CYCLONE (H – 343)



Udara CaCl2 CaCl2 .2H2O H 2O



Udara CaCl2.2H2 O CaCl2 H 2O Ke Tangki Penampung : Cyclone CaCl2 CaCl2.2H2 O H2 O



Neraca massa Cyclone (H – 343): Massa Masuk Komponen



(Kg/jam)



Massa Keluar Komponen



(Kg/jam)



III-14



Dari Rotary



Ke udara :



Dryer:



CaCl2



0,0020 0,0853



CaCl2



0,2044



CaCl2.2H2O



CaCl2.2H2O(s)



8,5324



H2O



H2O



120,5596



134,0424 Ke silo :



Total masuk



142,7792



CaCl2



0,2024



CaCl2.2H2O



8,4471



H2O Total keluar



13,4828 142,7792



15. SILO CaCl2.2H2O (F – 350)



Dari Cyclone: CaCl2 H2O CaCl2.2H2O Dari Rotary Dryer



Silo CaCl2 . 2H2O



CaCl2.2H2O Retention Liquid: CaCl2 H2O



Neraca massa silo CaCl2.2H2O (H – 350): Massa Masuk Komponen



(Kg/jam)



Massa Keluar Komponen



(Kg/jam)



III-15



Dari screw



Ke Silo :



conveyor: CaCl2 CaCl2.2H2O(s) H2O



CaCl2.2H2O 204,2112 8523,8779



8532,3250



CaCl2



204,4136



H2O



101,6453



88,1625



Dari Cyclone: CaCl2



0,2024



CaCl2.2H2O



8,4471



H2O Total masuk



13,4828 8838,3838



Total keluar



8838,3838



IV-1



BAB IV NERACA PANAS



Kapasitas produksi



: 70000 ton/tahun



Waktu operasi



: 330 hari/tahun, 1 hari = 24 jam



Basis perhitungan



: 1 jam operasi



Suhu referensi



: 25 oC = 273,15 0K



Satuan



: kkal



Tabel molekul : Nama Molekul CaCO3



Berat Molekul 100,09



MgCO3



84,32



MgCl2



95,26



CaCl2



111,08



CO2



44



CaO



56,08



H2O



18



HCl



36,47



CaCl2.2H2O



147,03



Ca(OH)2



74,09



Mg(OH)2



58,32



Impurities (Fe2O3)



159,7



Tabel Fasa :



IV-2



1.



Liquid Ca2Cl2



Fase Solid CaCO3



Gas CO2



H2O



MgCO3



Udara



MgCl2



Impurities (Fe2O3)



H2O



Ca(OH)2



HCl



Mg(OH)2



Tangki Pengencer HCl (M – 120) Q Larutan HCl 26,69% T = 30 o C H2 O T = 30 o C



Tangki Pengencer HCl



Larutan HCl 17,5% T = 30 oC



Neraca panas tangki pengencer HCl (M - 120) : Masuk



kkal 107556,7575



∆H1 Total masuk



107556,7575



Keluar ∆H2 Q Total keluar



2. Reaktor (R – 110)



Δ H1, T=30oC Δ H2, T=30 Q oC



Δ H3, T=40oC Q loss



kkal 102287,3969 4669,36064 107556,7575



IV-3



Neraca panas reaktor (R – 110) : Masuk



kkal 6659,2783 102887,3969



∆H1 ∆H2 Q steam Total masuk



110704,94 220251,62



Keluar ∆H3 ∆Hr



kkal 389922,4598 -190193,08



Q loss Total keluar



20522,2347 220251,62



3. Tangki Ca(OH)2 (M – 220) CaO padat T = 30 o C



Q Tangki Pelarut CaO



H2 O T = 30 o C



Larutan Ca(OH)2 T= 40 ºC



Neraca panas tangki Ca(OH)2 (M – 220) : Masuk ∆H1 ∆H2



Kkal Keluar 40,93942 ∆H3 71,88105 ΔH Reaksi Q



Total masuk



112,82



Total keluar



Kkal 256,1302 -12501,97 12358,66 112,82



IV-4



4. Reaktor netraliser (R – 210) Q



Umpan dari reaktor T = 40 oC



Produk T =45 oC



Netralizer



Ca(OH)2 T = 40 oC



Neraca panas reaktor netralizer (R – 210) : Masuk



Kkal Keluar 380808,7624 ∆H3 257,7277 ΔH Reaksi



∆H1 ∆H2 Q Steam Total masuk



Kkal 508049,0618 29726,31



183448,31 Q Loss 564514,80 Total keluar



26739,42431 564514,80



5. Evaporator (V – 310) Steam T = 148 o C



Uap Air (V) T = 90 o C



Umpan (F) T = 45 o C Recycle centrifuge (R) T = 45 oC



Evaporator



Produk (L) T =100 o C



Kondensat T = 148 o C



Neraca panas evaporator (V – 310) : Masuk



kkal



Keluar



kkal



IV-5



∆H1



540755,1759 ∆H2



11918585,74



Q steam



12005124,55 Q loss



627136,0913



Total masuk



1254879,73



Total keluar



1254879,73



6. Kristalizer ( X-320 )



Δ H1, T=90oC



Δ H3, T=60oC Kristalizer



o



Δ H2, T=30 C



Δ H4, T=48oC



Neraca panas kristaliser (X – 320) : Masuk ∆H1



Kkal Keluar 604938,0622 ∆H2



Kkal 299484,9601



Q loss Q serap Total masuk 604938,0622 Total keluar 7. Rotary Dryer (B – 340)



Udara keluar T = 51,5 oC



Udara masuk T = 100 o C Rotary Dryer



Kristal basah T = 60 o C



Neraca panas rotary dryer (B – 340) :



Kristal kering T = 80 o C



60493,80622 244959,2929 604938,0622



IV-6



Masuk CaCl2.2H2O CaCl2 H2O



H Udara masuk Total masuk



Kkal Keluar 8532,4103 Ke Screw : 1166,9876 CaCl2.2H2O 7783,5661 CaCl2 H2O Ke Cyclone : CaCl2.2H2O CaCl2 H2O H2O (v) 418565,9236 H Udara keluar 511023,6027



Total keluar



Kkal 131094,2575 1835,9070 4852,9244 63,2267 0,8827 2,3419 81749,4129 291424,6496 511023,6027



8. Heater udara (E – 342) Steam T = 148 o C



Udara in T = 30 oC



Udara out T = 120 o C



Pemanas Udara



Kondensat T = 148 o C



Neraca panas Heater udara (E – 342) : Masuk Udara masuk



kkal Keluar 7051903,041 Udara keluar



Q Steam



655228,4505 Q loss



385356,5746



7707131,492



7707131,492



Total masuk



Total keluar



kkal 7321774,917



BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK



9.1 Lokasi Pabrik Dalam perencanaan pabrik, penentuan lokasi pabrik merupakan faktor yang sangat penting. Hal ini disebabkan karena lokasi suatu pabrik berpengaruh terhadap perolehan bahan baku, perolehan tenaga kerja, fasilitas angkutan, distribusi produk, dan lain-lain. Mengingat alasan tersebut diatas, maka dalam mendirikan suatu pabrik perlu dipertimbangkan pemilihan lokasi pabrik yang sebaik mungkin. Dalam penentuan lokasi tersebut didasarkan pada pertimbanganpertimbangan teknis dan ekonomis, dan umumnya terdapat dua faktor yang digunakan dalam penentuan lokasi, yaitu: faktor utama dan faktor khusus. Faktor utama digunakan untuk menentukan region industri pabrik yang akan didirikan, sedangkan faktor khusus digunakan untuk memilih lokasi pabrik dalam region industri yang telah ditentukan. 1. Faktor Utama Yang termasuk faktor utama adalah: a. Bahan baku (Raw material) Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: −



Harga bahan baku



−



Besarnya persediaan bahan baku



−



Pengangkutan bahan baku dan biayanya



IX -1



IX -2



−



Kualitas bahan baku yang tersedia dan apakah kualitas yang tersedia itu memenuhi spesifikasi bahan yang diharapkan



b. Pemasaran (Marketing) Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: −



Besarnya kebutuhan pasar akan produk



−



Jarak dari pabrik ke pasaran



−



Fasilitas pergudangan



−



Kemungkinan naik turunnya kebutuhan pasar di kemudian hari



−



Adanya persaingan pada waktu sekarang maupun yang akan datang



c. Power dan persediaan bahan bakar Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: −



Adanya tenaga listrik dan bahan bakar



−



Kapasitas persediaan pada saat sekarang maupun yang akan datang



−



Harga listrik dan bahan bakar



d. Persediaan air Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai −



Persediaan air setiap saat



−



Kualitas air



−



Biaya (harga air dan biaya pengolahan air)



e. Iklim atau cuaca Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: −



Kelembaban udara



−



Sering tidaknya terjadi bencana alam



IX -3



−



Kecepatan angin rata-rata



−



Biaya pendirian yang berhubungan dengan faktor diatas



2. Faktor Khusus Yang termasuk faktor khusus adalah: a. Transportasi Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: -



Ada tidaknya berbagai macam angkutan (darat, laut, dan udara) baik untuk bahan baku, hasil produksi dan juga pegawai



-



Ada tidaknya jalan menuju lokasi pabrik



-



Ongkos pengangkutan



b. Pembuangan limbah (waste disposal) Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: -



Jenis buangan dapat berupa padat, cairan, slurry, maupun gas



-



Ada tidaknya tempat pembuangan



-



Pengolahan buangan



-



Hukum mengenai peraturan atau waste disposal yang ada



c. Tenaga kerja (labor) Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: -



Ada tidaknya tenaga ahli dan terampil.



-



Sistem perburuhan termasuk upah



-



Persatuan tenaga kerja



-



Apakah ada lembaga untuk training di daerah tersebut



IX -4



d. Peraturan Pemerintah Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: -



Peraturan pemerintah mengenai zone industri



-



Peraturan pemerintah mengenai penggunaan tanah, bangunan, jalan



-



Peraturan pemerintah mengenai buangan dan polusi



-



Peraturan pemerintah mengenai perpajakan, asuransi, dan perburuhan



e. Keadaan khusus dari lokal Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: -



Struktur alam



-



Luas tanah yang tersedia



-



Harga tanah di tempat itu



-



Fasilitas-fasilitas tertentu yang sudah ada di tempat itu



-



Kemungkinan untuk perluasan



f. Perpajakan dan Asuransi -



Harus mengetahui macam pajak dan sistem yang berlaku, misalnya pajak kekayaan, pajak upah, pajak penghasilan, pajak persero dan peraturanperaturan yang berhubungan dengan perpajakan.



-



Asuransi peralatan, asuransi jiwa, asuransi kecelakaan kerja, dan lainlain



g. Komunitas Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan mengenai: -



Aspek kultural dan keagamaan dari penduduk di sekitarnya



-



Apakah daerah tersebut merupakan daerah pertanian, perumahan,



IX -5



perindustrian, atau perdagangan -



Ada tidaknya fasilitas kesehatan (rumah sakit, dokter) dan fasilitas rekreasi



Dari faktor utama dan faktor khusus yang telah diuraikan di atas maka dipilih lokasi pabrik Kalsium Klorid Dihidrat di daerah Tuban, Jawa Timur



Gambar 9.1 Peta Indonesia



Gambar 9.2 Peta Jawa Timur



IX -6



Lokasi pabrik Gambar 9.3 Peta Gresik



9.2 Tata Letak Pabrik (Plant Lay out) Penyusunan tata letak pabrik merupakan hal yang cukup penting yang menentukan efisiensi dan kelancaran kegiatan operasi dalam suatu pabrik. Dalam penyusunan tata letak pabrik ini harus diatur sedemikian rupa sehingga dapat memberikan sistem operasi yang baik dan lancar, konstruksi yang baik dan ekonomis, pemeliharaan yang efektif, pengaturan peralatan dan bangunan yang fungsional, menciptakan suatu suasana kerja yang baik, menimbulkan kegairahan kerja dan menjamin keselamatan kerja para karyawan. Penyusunan tata letak dari pabrik ini, secara langsung akan berpengaruh sekali terhadap: - Efisiensi



IX -7



- Biaya pabrik (biaya produksi) - Keselamatan kerja - Investasi (modal kerja) Semua pabrik akan memiliki susunan tata letak yang berbeda meskipun pabrik tersebut sejenis, sebab untuk membuat tata letak harus mempertimbangkan factor-faktor antara lain: maintenance, safety, efisiensi, dan lain-lain. Tujuan dari tata letak pabrik ini adalah: -



Untuk mengatur peralatan pabrik seefisien mungkin



-



Untuk keselamatan kerja



-



Mempermudah pemeliharaan



-



Menekan biaya serendah mungkin



-



Menjamin gairah kerja para karyawan



-



Meningkatkan fungsi peralatan dan bangunan. Pada Pra Rencana Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat dari Limestone dan



asam klorida ini akan disediakan tanah seluas : 1400 m2 x 100 m2 = 140000 m2 Perencanaan Pabrik CaCl2.2H2O dapat dilihat pada tabel 9.1 dibawah ini:



IX -8



Tabel 9.1 Perencanaan Pabrik CaCl2.2H2O No. Bangunan 1 Pos keamanan 2 Parkir khusus tamu 3 Parkir karyawan 4 Parkir truk 5 Kantin 6 Poliklinik 7 Mushola 8 Toilet 9 Unti PMK 10 Gudang peralatan 11 Bengkel 12 Laboratorium quality control 13 Kantor umum 14 Departemen produksi 15 Departemen teknik 16 Kantor devisi litbang 17 Perpustakaan 18 Area pengolahan limbah 19 Boiler 20 Unit listrik/ generator



21 22 23 24 25 26 27 28



Ruang control Area penyimpanan bahan baku Area penyimpanan produk Area proses Area utilitas dan unit pengolahan air serba guna Area perluasan Jalan, taman dan halaman Total



Ukuran 15 x 20 30 x 20 20 x 50 50 x 50 25 x 20 25 x 20 50 x 20 25 x 20 40 x 10 50 x 40 50 x 40 50 x 40 50 x 40 20 x 42,5 20 x 42,5 20 x 42,5 25 x 20 60 x 50 20 x 35 20 x 50



Luas (m2) 300 600 1000 2500 500 500 1000 200 400 2000 2000 1500 2000 850 850 850 500 3000 750 1000



125 x 10 100 x 50 120 x 50 500 x 100 100 x 50 50 x 40 300 x 100 -



Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengaturan tata letak pabrik: 1. Letak Tangki Storage



1250 5000 6000 50000 5000 2000 30000 18450 140000



IX -9



Storage penyimpanan bahan baku, intermediate produk dan hasil produk diletakkan di tempat berbeda-beda atau diletakkan di tempat yang saling berdekatan, tentu saja dengan memperhatikan letak benda yang disimpan. Misalnya: benda-benda yang membahayakan harus dipikirkan dan diletakkan di tempat-tempat terisolir. Kesukarannya adalah jika kuantitasnya besar. Bila diletakkan di daerah yang berdekatan, menguntungkan dilihat dari segi material handling, tetapi menimbulkan rintangan bagi perluasan pabrik di masa yang akan datang. Seringkali kita memanfaatkan tempat ketinggian untuk storage sehingga pemindahan dengan sistem gravitasi. 2. Layout dari peralatan Peralatan harus mempunyai ruangan yang cukup besar tetapi tidak berlebihan. Hal ini harus dipertimbangkan agar pemeriksaan peralatan dan perbaikan dapat dilakukan. Tidak jarang alat yang sudah dipasang harus dipindahkan karena ternyata pemasangan pertama kurang harmonis walaupun sudah dipertimbangkan secara masak pada waktu konstruksi. Suatu pabrik kurang menguntungkan bila alat-alat diletakkan berdekatan. Berilah ekstra ruangan beberapa persen, hal ini akan lebih murah bila dibandingkan kalau kita harus memindahkan alat-alat itu dan kesukarankesukaran kalau alat terlalu berdekatan. Untuk peralatan overhead (diatas lantai) memerlukan tempat-tempat kosong di bagian atasnya. 3. Faktor keamanan Keamanan yang perlu diperhatikan pada layout ada dua macam yaitu:



IX -10



-



Keamanan pada waktu pembangunan



-



Keamanan pada waktu pabrik beroperasi Berhubungan dengan faktor keamanan terutama untuk pabrik berjalan,



maka kita harus menyediakan tempat luas untuk bahan-bahan beracun, alat pemadam kebakaran, tempat-tempat ruang gerak bebas untuk lalin, menyediakan hose, benteng-benteng untuk benda-benda eksplosif, dan sebagainya. Harus dipikirkan keamanan pabrik dan keselamatan kerja semaksimal mungkin.



4. Kemungkinan perluasan pabrik Dalam pembuatan layout harus memberi ruangan yang cukup untuk perluasan. Perluasan ini dapat timbul karena kenaikan produksi, pengolahan produk samping, pembuatan produk-produk baru dengan bahan yang dihasilkan dari pabrik atau karena hal-hal lain. 5. Ruangan-ruangan lantai Ruangan lantai (floor space) merupakan bagian penting dalam perencanaan. Kita harus menggunakan ruangan lantai ini seekonomis mungkin dengan memperhatikan pemeliharaan yang baik, perpindahan bahan dan kenyamanan operator. Untuk peralatan yang membutuhkan perawatan sering diberi ruang yang cukup tetapi tidak berlebihan. 6. Utilitas



IX -11



Menyngkut distribusi gas, udara, power, bahan bakar, dsb. Pelayanan ini harus ditempatkan dan direncanakan agar dalam penggunaannya nanti setelah operasi yang terakhir mudah dilaksanakan dengan ongkos serendah mungkin. Perpipaan yang berhubungan dengan utilitas hendaknya jangan diletakkan di permukaan lantai. Biasanya beberapa feet antara lantai dengan atasnya yang bias dilalui orang. Biasanya pipa-pipa tersebut sudah diberi nomor, kode dan warna sesuai dengan ukuran dan fungsinya. Misal :



Warna merah untuk steam Warna biru untuk air Warna putih untuk gas



7. Bangunan Setelah mengatur lokasi dari peralatan kemudian dilakukan pemilihan bentuk bangunan. Biasanya sudah ada bangunan standar (dari Perry) atau minta bantuan ahli. Bangunan harus disesuaikan dengan kebutuhan proses. Untuk outdoor construction (peralatan sama sekali tanpa bangunan/tertutup). Biasanya bangunan diperlukan untuk central panel. Dalam layout bangunan ini tidak boleh dilupakan cara pembuangan bahan buangan yang berupa liquida, gas, debu, dsb, dengan menyediakan ventilasi secukupnya. Absorber untuk fume atau gas, drainage, dan alat-alat yang serupa lainnya. 8. Material hadling equipment (peralatan penangan bahan)



IX -12



Handling Equipment dari bahan harus diatur sedemikian rupa sehingga handling adalah seminimum mungkin. Biasanya material handling merupakan faktor kecil dan penilaian yang lebih mendasar baru dilakukan apabila material handling tersebut merupakan faktor yang sangat penting pada pabrik itu. Misal: handling pemasukan liquida dalam botol (bottling) Material handling jangan diletakkan terlalu jauh karena dapat menyebabkan harga menjadi mahal. Bila dengan sistem pneumatic conveying sebisanya diletakkan berdekatan. 9. Plant service Seperti bengkel, kantin, PPPK, rung ganti pakaian, dsb harus diletakkan sedemikian rupa sehingga didapat efisiensi seoptimal mungkin dari pengunaannya. Disamping itu kalau ada gangguan operasi dan kesehatan dapat diusahakan seminimal mungkin. 10. Jalan raya Biasanya pabrik didirikan di pinggir jalan dan mempunyai akses jalan dari pabrik ke jalan raya, maksudnya supaya segala sesuatu yang berhubungann dengan luar mudah dilakukan, disamping itu diperhatikan pula fasilitas pelabuhan yang ada. Lay out pabrik ini dibagi menjadi 2 bagian besar, yaitu : 1. Tata letak pabrik (plant lay out). 2. Tata letak peralatan proses (process lay out).



9.2.1



Tata Letak Pabrik



IX -13



Pengaturan posisi bangunan diatur sedemikian rupa agar transportasi proses dan lalu lintas manusia menjadi efektif dan efisien. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam tata letak pabrik adalah : 1. Letak bangunan hendaknya memperlancar keperluan administrasi. 2. Bahan baku dan produk dapat didistribusikan dengan mudah ke dalam maupun keluar pabrik. 3. Letak bangunan proses berpisah dari perkantoran. 4. Menempatkan bahan-bahan yang berbahaya di daerah terisolasi. 5. Menyediakan lahan kosong untuk perluasan pabrik.



Tata letak Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat dapat dilihat pada gambar 9.2.1 dibawah ini:



IX -14



Sungai



U B



T



29



19



S



26



24 23 8 20



24



21



4 23



9



25



6



12 10 14



15



18



27



8 22 11



13



5



16



17



3



7



1



29



1



2



1



29



Jalan Raya



Gambar 9.4 Tata Letak Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat Keterangan:



IX -15



1



Pos keamanan



2



Parkir khusus tamu



3



Parkir karyawan



4



Parkir truk



5



Kantin



6



Poliklinik



7



Mushola



8



Toilet



9



Unit PMK



10



Gudang peralatan



11



Bengkel



12



Laboratorium qualty control



13



Kantor umum



14



Departemen produksi



15



Departemen teknik



16



Kantor devisi litbang



17



Perpustakaan



18



Koperasi



19



Area pengolahan limbah



20



Boiler



21



Unit istrik/ generator



22



Ruang control



23



Area penyimpanan bahan baku



24



Area penyimpanan produk



25



Area proses



26



Area utilitas dan unit pengolahan air



27



serba guna



28 29



Area perluasan Jalan, taman dan halaman



9.2.2 Tata Letak Peralatan Proses



IX -16



Dalam perencanaan process layout ada beberapa hal yang perlu diperhatikan,yaitu : 1. Aliran bahan baku dan produk. Pengaturan aliran bahan baku dan produk yang tepat dapat menunjang kelancaran dan keamanan produksi. Pemasangan elevasi perlu memperhatikan ketinggian. Biasanya pipa atau elevator dipasang pada ketinggian minimal 3 meter agar tidak mengganggu lalu lintas karyawan. 2. Aliran udara. Aliran udara di sekitar area proses harus lancar agar tidak terjadi stagnasi udara pada tempat yang dapat menyebabkan akumulasi bahan kimia berbahaya sehingga mengancam keselamatan pekerja. 3. Pencahayaan. Penerangan seluruh area pabrik terutama daerah proses harus memadai apalagi pada tempat-tempat yang prosesnya berbahaya sangat membutuhkan penerangan khusus. 4. Lalu lintas manusia. Dalam perencanaan process layout perlu memperhatikan ruang gerak pekerja agar dapat mencapai seluruh alat proses dengan mudah dan cepat sehingga penanganan khusus seperti kerusakan alat (trouble shooting) dapat segera teratasi. 4. Efektif dan efisien. Penempatan alat-alat proses diusahakan agar dapat menekan biaya operasi tapi sekaligus menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik sehingga dapat



IX -17



menguntungkan dari segi ekonomis. 5. Jarak antar alat proses. Untuk alat proses bertekanan tinggi atau bersuhu tinggi sebaiknya berjauhan dari alat lainnya agar bila terjadi ledakan atau kebakaran tidak cepat merambat ke alat proses lainnya. Tata letak peralatan proses dapat dilihat pada gambar 9.5 dibawah ini:



J-223



E-312 G-313



F-221 R-210



M-220



V-310 E-342



H-240



G-341



H-330 J-332



Limestone



J-130



F--350



X-320



H-230



J-222



B-340



C-131 F-241



J-133



H-343



R-110



F-113



U B



F-121



T



M-120 S



Gambar 9.5 . Tata letak peralatan



Keterangan:



IX -18



Kode R-110 F-113 F-121 F-122 J-130 C-131 J-133 M-220 F-221 J-220 J-223 R-210 H-230



Nama Alat Reaktor Tangki penampung CO2 Tangki HCl Tangki Pengencer HCl Screw conveyor Ball Mill Bucket Elevator Tangki Ca(OH)2 Tangki CaO Screw conveyor Bucket Elevator Reaktor Netralisasi Thickener



Kode H-240 F-241 V-310 E-312 G-333 X-320 H-330 J-331 B-340 G-341 E-342 J-345 F-380



Nama Alat Rotary drum vacum filter Tangki penampung CaCl2 Evaporator Barometrik kondensor Steam jet ejector Kristaliser Centrifuge Screw conveyor Rotary dryer Blower udara Heater udara Bucket elevator Tangki penyimpanan produk



BAB V SPESIFIKASI ALAT



1. Tangki penampung HCl (F – 121) Fungsi



: Menampung HCl



Bentuk



: Silinder tegak dengan tutup atas standard dished head dan



tutup bawah berbentuk plat datar Diameter dalam



: 232,3192 in



Tinggi silinder: 348,4782 in Tebal silinder :



1 in 4



Tebal tutup bawah



:



1 in 4



Tebal tutup atas



:



1 in 4



Bahan konstruksi



: Stainless steel



Jumlah



: 1 buah



2. Pompa larutan HCl (L-122) Fungsi



: Memompa larutan HCl dari tangki penampung HCl menuju ke tangki pengenceran HCl



Tipe



: Centrifugal Pump



Kapasitas



: 85,1577gpm



Efisiensi pompa : 60%



V-1



V-2



Power motor



: 3 hp



Ukuran pipa



: 3 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



3.



: Stainless Steel



: 1 buah



Tangki pengencer HCl (M - 120) Fungsi



: Mengencerkan HCl 26,9 % menjadi HCl 17,5 %.



Bentuk



: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berupa standard dished head dan dilengkapi dengan pengaduk.



Bahan Konstruksi



: Stainless Steel SA-204 grade C tipe 316



Kapasitas



: 13909,34 kg = 30664,53 lb



Jumlah tangki



: 1 buah



Ukuran



:



Tangki : Diameter dalam tangki : 94,0476 in Tinggi tangki



: 177,9 in



Tebal silinder



:



Tinggi silinder



: 141,0714 in



3 in 16



Tebal tutup atas dan bawah



:



3 in 16



Tinggi tutup atas dan bawah : 0,4677 in



V-3



sf atas = sf bawah



: 2 in



tinggi jaket



: 60,4596 in



Impeller : Jenis impeller



: four-pitched blades turbin



Diameter impeller



: 2,6124 ft



Kecepatan impeller



: 65 rpm



Lebar impeller



: 0,5225 ft



Panjang impeller



: 0,6531 ft



Jumlah impeller



: 1 buah



Power impeller



: 1,5 hp



Baffle : Lebar baffle



: 0,6531 ft



Jumlah



: 4 buah



4. Pompa larutan HCl (L-123) Fungsi Type Kapasitas Power motor Ukuran pipa Bahan Jumlah 5. Open Yard



: Memompa larutan HCl dari tangki pengenceran ke reaktor. : Centrifugal Pump : 129.900 gpm : 6 hp : 4 in sch 40 : Stainless steel :1



V-4



Kapasitas Volume Panjang Lebar



: 6,7700 : 200.000 : 50 :120



ton/jam m3 m m



6. Belt Conveyor (J – 130) Fungsi



: Untuk mengangkut bahan baku limestone dari open yard ke ball mill (C-131).



Type



: Troughed Belt Conveyor



Kapasitas



: 32 ton/jam



Bahan



: karet



Lebar



: 14 in



Panjang



: 10 m



Kemiringan



: 20o



Kecepatan belt



: 30,5 m/min



Power motor



: 1 hp



Jumlah



: 1 buah



7. Ball Mill (C – 131) Fungsi



: Menghaluskan bahan baku limestone sebelum masuk Vibrating Screen (H-132).



Type Kapasitas



: Marcy Ball Mill : 180 ton/hari



V-5



Ukuran



: 5 x 4 ft



Berat bola



: 5,25 ton



Kecepatan



: 27 rpm



Power



: 47 Hp



Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah



: 1 buah



8. Vibrating Screen (H-132) Fungsi



: Untuk mendapatkan limestone dengan ukuran 48 mess.



Tipe



: High speed vibrating screen



Ukuran



: 54,3750 ft2



Kecepatan vibrasi : 25 – 120 vibrasi/detik Power



: 13 hp



Bahan konstruksi : Carbon steel Jumlah



: 1 buah



9. Bucket Elevator (J – 133) Fungsi



: Untuk mengangkut bahan baku limestone dari vibrating screen (H-132) ke reaktor (R-110).



Type



: Centrifugal discharge bucket elevator



Laju alir masuk



: 6728,9096 kg/jam = 6,7289 ton/jam = 147,0938 ton/hari



V-6



Tinggi elevasi



: 25 ft



Kecepatan bucket : 225 ft/min Bucket spacing



: 12 in



Ukuran Bucket



: 6 x 4 x 4,25 in



Lebar belt



: 7 in



Putaran head shaft : 1 hp : Head : 1 1516 in



Diameter shaft



Tail : 1 1116 in Diameter pully: Head



: 20 in



Tail : 14 in Jumlah



: 1 buah



10. Reaktor (R – 110) Fungsi : Tempat terjadinya reaksi antara limestone dengan larutan HCl. Bentuk



: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berupa standar dished head, dilengkapi pengaduk, dan sistem pemanas menggunakan coil.



Laju alir volumetrik feed masuk



: 989,6675 ft3/jam



Bahan konstruksi



: high silicon cast iron



Waktu tinggal



0,5207 jam



Jumlah tangki



: 1 buah



Ukuran



:



V-7



Tangki : Diameter dalam tangki : 93,8448 in Tinggi tangki



: 140,7672 in



Tinggi silinder



: 118,6824 in



Tinggi tutup atas



: 18,4143 in



Tinggi tutup bawah



: 18,5829 in



Tebal silinder



:



3 in 16



Tebal tutup atas



:



3 in 16



Tebal tutup bawah



:



3 in 16



sf atas = sf bawah



: 2 in



Koil Pemanas : - panjang coil : 289,6349 in - diameter coil : 84,8184 in - jumlah lilitan: 21 lilitan Pengaduk : Jenis impeller



: four-pitched blades turbin



Diameter impeller



: 2,6068 ft



Lebar impeller



: 0,5214 ft



V-8



Panjang impeller



: 0,6517 ft



Jarak antar impeller



: 5,1099 ft



Kecepatan impeller



: 90 rpm



Power impeller



: 7 hp



Jumlah impeller



: 2 buah



11. Pompa ke Reaktor Netraliser (L-111) Fungsi



: Memompa larutan dari Reaktor (R-110) ke Reaktor Netraliser



Type Kapasitas Power motor Ukuran pipa Bahan Jumlah



(R210). : Centrifugal Pump : 135,5198 gpm : 5 hp : 4 in sch 40 : Carbon Steel :1



12.Blower CO



2



Fungsi



(G – 112) : Mengalirkan CO2 dari reaktor (R-110) ke tangki penampung CO2 (F-113).



Type



: Centrifugal Blower



Kapasitas



: 6468,9565 lb/jam



Power motor : 0,5 hp Bahan



: Carbon Steel



Jumlah



: 1 buah



V-9



13. Tangki Penampung CO2 (F-113) Fungsi



: Untuk Menampung produk samping CO2 selama 30 hari



Type



: Spherical Tank



Kapasitas



: 6040,969 m3



Dimensi



:d ts



= 11,29 ≈ 12 m =



5 in 16



Bahan



: High Alloy Steel SA-240 Grade B



Jumlah



: 1 buah



14. SILO CaO (F-221) Fungsi Type



= Menampung bahan baku CaO. = Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk datar dan



Kapasitas Diameter dalam Tinggi silinder Tinggi tutup atas Tinggi tutup bwh Tebal silinder Tebal



tutup



atas



Tebal



tutup



bwh



Sf bawah Bahan konstruksi Jumlah



= = = = = = = =



tutup bawah berbentuk konis. 99,2825 lb/jam 2,3947 ft 2,3947 ft 0,0208 ft 2,4281 ft 3 in 16 1 in 4 3 in 16



= 2 in = Carbon steel = 1 buah



15. Screw Conveyor (J-222)



V - 10



Fungsi



: Mengangkut CaO dari silo CaO (F-221) ke bucket elevator (J-223)



Type



: Horisontal screw conveyor with bin gate & plain discharge opening



Kapasitas



: 44,7530 kg/jam



Kecepatan



: 55 rpm



Diameter flight



: 10 in



Diameter pipa



: 2,5 in



Diameter shaft: 2 in Panjang



: 25 ft



Power



: 0,5 Hp



Bahan



: Carbon steel



Jumlah



: 1 buah



16. Bucket Elevator (J – 223) Fungsi



: Untuk mengangkut bahan baku CaO dari screw conveyor



Type Kapasitas



(J-223) ke ke tangki penampung Ca(OH)2 (M-220). : Centrifugal Discharge Bucket Elevator : 0,0450 ton/jam



Kapasitas max Tinggi elevasi Kecepatan bucket Bucket spacing Ukuran bucket Lebar belt Putaran head shaft Power Diameter shaft: Head



:14 ton/jam : 25 ft : 77,0191 ft/min : 12 in : 6 x 4 x 4,25 in : 7 in : 43 rpm : 0,5 hp : 1 1516 in



V - 11



Tail



: 1 1116 in



Diameter pully:



: 20 in



Head Tail Bahan konstruksi Jumlah



:14 in : High Silicon Cast Iron : 1 buah



17. Tangki Ca(OH)2 (M-220) Fungsi



: Untuk membuat larutan Ca(OH)2 dari CaO dengan H2O



Kapasitas bahan masuk : 59,1174 kg/jam = 3127,9253 lb/hari Bentuk



: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standard dished



Diameter dalam



: 36,1308 in



Tinggi silinder



: 54,1962 in



Tebal silinder



:



3 in 16



Tebal tutup bawah:



3 in 16



Tebal tutup atas



3 in 16



:



Bahan konstruksi : Stainless steel Jumlah



: 1 buah



18. Pompa ke Reaktor Netraliser (L-224) Fungsi



: Memompa larutan dari tangki Ca(OH)2 (M-220) menuju



V - 12



ke reaktor netraliser (R-210). : Centrifugal pump : 0,6860 gpm : 0,5 hp : 1/8 in sch 40 : Carbon Steel 1



Type Kapasitas Power motor Ukuran pipa Bahan Jumlah



19. Reaktor Netralizer (R-210) Perhitungan Reaktor Netralizer dapat dilihat pada Bab VI Perancangan Alat Utama oleh Endah Via Dolorosa.(0305010034)



20. Pompa ke Thickener (L-211) Fungsi



: Memompa larutan dari Reaktor Netralizer (R-210) menuju ke Thickener (H-230).



Type



: Pompa Centrifugal



Kapasitas



: 212,5352 gpm



Efisiensi pompa : 80% Power motor



: 6 hp



Ukuran pipa



: 6 in schedule 40



Bahan konstruksi: Carbon Steel Jumlah



: 1 buah



21. Thickener (H-230) Fungsi



: Untuk mengendapkan padatan-padatan yang tidak diinginkan, yaitu Mg(OH)2, Ca(OH)2 dan impurities yang ada.



V - 13



Type



: Tangki berbentuk silinder tegak dengan bagian atas terbuka dan bagian bawah tertutup berbentuk toriconical



Kapasitas : 760137,8400 kg/hari Kondisi operasi



: bahan masuk thickener pada suhu 35,3714°C



Diameter dalam



: 157,242 in



Tinggi tangki



: 10,1379 ft



Tinggi tutup bawah : 6,5518 ft Tebal silinder



:



3 in 16



Tebal tutup bawah



:



3 in 16



Sf bawah



: 2 in



Bahan konstruksi



: Stainless steel



Jumlah



: 1 buah



22. Rotary Drum Vacuum Filter (H-240) Fungsi



: Untuk memisahkan MgCl2 dan filtrat yang masih terikut dari thickener (H-230).



Tipe



: Rotary drum filter



Kapasitas



: 31471,9 kg/hari



Diameter



: 6 in



Panjang



: 4 ft



Kecepatan



: 0,2 rpm



Power motor



: 11 Hp



V - 14



Jumlah



: 1 buah



23. Tangki Penampung CaCl2 (F-241) Fungsi



: Untuk menampung larutan CaCl2 dari Rotary Drum Vacum Filter (H-240) dan recycle dari centrifuge (H-330).



Bentuk



: Silinder tegak dengan tutup atas standard dished head dan tutup bawah berbentuk konis



Diameter dalam



: 228,6046 in



Tinggi silinder



: 525,3795 in



Tebal silinder



:



5 in 16



Tebal tutup bawah



:



1 in 4



Tebal tutup atas



:



1 in 4



Bahan konstruksi



: Stainless steel



Jumlah



: 1 buah



24. Pompa ke Evaporator (L-242) Fungsi



: Memompa larutan dari tangki penampung CaCl2 (F-241)



menuju ke evaporator (V-310). Type



: Centrifugal Pump



V - 15



Kapasitas



: 166,3834 gpm



Efisiensi pompa



: 80%



Power motor



: 2 hp



Ukuran pipa



: 4 in schedule 40



Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah



: 1 buah



25. Evaporator (V-310) Perhitungan Evaporator (V-310) dapat dilihat pada Bab VI Perancangan Alat Utama oleh Elmi Yuni Adi Maghfiroh



26. Pompa ke Kristaliser (L-311) Fungsi : Memompa larutan dari evaporator (V-310) ke kristaliser (X-320) Tipe : Centrifugal Pump Kapasitas :180,5494 gpm Power motor : 0,5 hp Ukuran pipa : 6 in sch 40 Bahan : Carbon steel Jumlah :1 27. Barometrik Kondensor (E- 312) Fungsi



: Mengkondensasikan uap yang keluar dari evaporator (V-310)



Tipe



: Dry air counter current barometric condensor



Dimensi



: Diameter = 10 ft Tinggi = 8 ft



Kebutuhan air pendingin



: 222643,0818 lb/jam



Bahan konstruksi



: Carbon steel



V - 16



Jumlah



: 1 buah



28.Steam Jet Ejektor (G-313) Fungsi



: Mempertahankan kondisi vakum pada evaporator (V-310).



Tipe



: Single stage steam jet ejector



Psuction



: 357,6264 mmHg



Kapasitas udara



: 20 lb/jam



Dimensi



: ~ D1 = 4 in ~ D2 = 3 in ~ L = 27 in ~ A = 5,2002 in ~ Dd = 4 in ~ Dn = 0,3 in



Berat



: 231,3211 lb



Kebutuhan steam : 177,1200 lb/jam Bahan



: Carbon Steel



Jumlah



: 1 buah



29. Hot Well (F-314) Fungsi



: Untuk menampung kondensat dari baromatrik kondensor (E-312)



Kapasitas



: 39059,6544 lb/jam



V - 17



Panjang



: 7,7128 ft



Lebar



: 3,8564 ft



Tinggi



: 4 ft



Jumlah



: 1 buah



30. Kristalizer ( X-320 ) Fungsi



: Untuk membentuk kristal CaCl2.2H2O



Tipe



: Swenson Walker Crystallizer



Kapasitas Lebar



: 18826,8070 kg/jam : 24 in



Panjang per unit : 20 ft Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah



: 1 buah



31. Centrifuge (H – 330) Fungsi



: Memisahkan kristal CaCl2.2H2O dengan mother liquor yang keluar dari kristaliser (X-320).



Tipe



: Disk Centrifuge



Diameter drum : 24 in Kecepatan putar : 1500 rpm Power motor



: 6,5 hp



Bahan



: High Silicon Cast Iron



V - 18



Jumlah



: 1 buah



32. Pompa ke Tangki Penampung CaCl2 (L-331) Fungsi Tipe Kapasitas Power motor Ukuran pipa Bahan Jumlah



: Memompa larutan dari centrifuge (H-330) ke tangki penampung CaCl2 (F-241) : Centrifugal pump : 37,6504 gpm : 0,5 hp : 2 ¼ in sch 40 : Carbon steel :1



33. Screw Conveyor (J-332) Fungsi



: Mengangkut kristal basah CaCl2.2H2O dari centrifuge (H-330) menuju rotary dryer (B-340)



Tipe



: Horisontal Screw Conveyor With Bin Gate & Plain Discharge Opening



Kapasitas



: 8959,0308 kg/jam



Kecepatan



: 55 rpm



Diameter flight : 10 in Diameter pipa : 2,5 in Diameter shaft : 2 in Panjang



: 25 ft



Power



: 3 Hp



Bahan



: Carbon steel



Jumlah



: 1 buah



V - 19



34. Rotary Dryer (B-340) Fungsi



: Mengurangi kadar air kristal basah CaCl2.2H2O dari Centrifu (H-330).



Tipe



: Direct heat rotary dryer



Diameter



: 4,1 ft



Panjang



: 7,4982 m = 24,6 ft



Jumlah flight : 12 buah Kecepatan putaran



: 3 rpm



Kemiringan



: 4 cm / m



Power motor



: 17 hp



Bahan konstruks



i



Jumlah



: carbon steel : 1 buah



35. Blower Udara (G – 341) Fungsi



: Menyuplai udara ke rotary dryer (B-340).



Tipe



: Centrifugal Blower



Kapasitas



: 26576,801 lb/jam



Power motor



: 8 hp



Bahan



: Carbon Steel



Jumlah



: 1 buah



36. Heater Udara (E – 342) Fungsi



: Memanaskan udara yang akan masuk ke dalam rotary



V - 20



dryer (B-340). Tipe



: Shell And Tube Heat Exchanger



Ukuran



:



Shell Side : ID



= 23,25 in



Passes = 1 ΔP



= 1,8791 psi



Tube Side : OD



= ¾ in



BWG



= 16



Panjang = 8 ft Jumlah = 378 buah Pitch



= 1 in square pitch



Passes = 2 ΔP



= 0,0065 psi



Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah



: 1 buah



37. Cyclone Separator (H – 343) Fungsi



: Untuk memisahkan padatan kristal CaCl2.2H2O yang terikut keluar rotary dryer (B-340) bersama dengan udara pengering.



Tipe Ukuran



: High efficiency cyclone separator : DC = (8 . AC)0,5 = 1,2872 m BC = 0,3218 m De = 0,6436 m



V - 21



HC = 0,6436 m LC = 2,5744 m SC = 0,1609 m ZC = 2,5744 m JC = 0,3218 m Bahan konstruksi



: carbon steel



Jumlah



: 1 buah



38. Screw Conveyor (J-344) Fungsi



: Mengangkut kristal basah CaCl2.2H2O dari rotary dryer (B-340) menuju bucket elevator (J-345)



Type



: Horisontal Screw Conveyor With Bin Gate & Plain Discharge Opening



Kapasitas bahan masuk : 8838,3838 kg/jam Kecepatan



: 55 rpm



Diameter flight



: 10 in



Diameter pipa



: 2,5 in



Diameter shaft



: 2 in



Panjang



: 25 ft



Power



: 3 Hp



Bahan



: Carbon steel



Jumlah



: 1 buah



V - 22



39. Bucket Elevator (J – 345) Nama alat Fungsi



: Bucket Elevator (J – 345) : Untuk mengangkut produk kristal CaCl2.2H2O dari screw



Tipe Kapasitas



conveyor (J-344) ke silo CaCl2.2H2O (F-350). : Centrifugal Discharge Bucket Elevator : 8,8384 ton/jam



Kapasitas max : 14 ton/jam Tinggi elevasi : 25 ft Kecepatan bucket : 77,0191 ft/min Bucket spacing : 12 in Ukuran bucket : 6 x 4 x 4,25 in Lebar belt : 7 in Putaran head shaft : 43 rpm Power : 0,5 hp Diameter shaft Head : 1 15 in 16 Tail 11 : 1 16 in Diameter pully Head : 20 in Tail : 14 in Bahan konstruksi : High Silicon Cast Iron Jumlah : 1 buah



40. Silo CaCl2.2H2O (F-350) Fungsi Tipe Kapasitas Diameter dalam Tinggi silinder Tinggi tutup atas Tinggi tutup bwh Tebal silinder Tebal tutup atas Tebal tutup bwh



: Menampung produk CaCl2.2H2O. : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk datar dan tutup bawah berbentuk konis. : 19485,1009 lb/jam : 197,31 in : 295,965 in : 0,25 in : 59,0889 in 3 : in 16 1 : in 4 :



3 in 16



V - 23



Sf bawah Bahan konstruksi Jumlah



: 2 in : Carbon Steel : 1 buah



BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA



Nama alat



: Single Effect Evaporator



Type



: Short tube vertical (calandria) dengan tutup atas berbentuk standard dished dan tutup bawah berbentuk conis



Bahan konstruksi



: High Alloy Steel SA 240 Grade B Type 316



Perlengkapan



: Shell and tube exchanger, dimana pada bagian shell mengalir fluida yang akan dipekatkan, sedangkan pada bagian tube mengalir steam yang berfungsi sebagai media pemanas.



Dasar pemilihan



: -



Biaya rendah Koefisien perpindahan panas tinggi dengan luas perpindahan panas tinggi.



-



Terjadi pemindahan panas yang baik pada dinding tube.



-



Untuk cairan yang agak kental, atau hasilnya banyak mengandung kristal



Prinsip kerja



: Evaporator merupakan alat penguap atau pemekatan larutan yang terdiri dari silinder besar (shell) dan didalamnya terdapat pipa-pipa kecil (tube), steam dengan konsentrasi 40 % masuk ke dalam tube evaporator dan disirkulasikan pada tube evaporator tersebut sedangkan liquid yang digunakan sebagai pemanas berada didalam



VI-I



VI-II



shell sehingga terjadi kontak tidak langsung antara steam dan liquida yang akhirnya sebagian liquida (H2O) akan menguap dan sebagian liquida akan turun melalui down take untuk keluar sebagai liquida dengan konsentrasi yang lebih pekat.



Perencanaaan Massa masuk



= 36540,9360 kg/jam = 80558,1475 lb/jam.



Suhu larutan masuk



= 45o C = 113o F



Suhu larutan keluar evaporator = 90o C = 194o F Suhu steam (T1) = 148o C = 298,4o F Suhu steam kondensat (T2) = 148o C = 298,4o F Tekanan steam pemanas = 451,01 Kpa = 65,3964 psia Jumlah steam (s) = 23699,2907 kg/jam = 52247,45628 lb/jam Jumlah larutan yang keluar dari evaporator (L) = 41505,57871 lb/jam Jumlah uap yang keluar dari evaporator (V) = 39052,5688 lb/jam Direncanakan Bagian pemanas dan bagian badan akan berbentuk silinder vertikal dengan tutup atas berbentuk standard dishead dan tutup bawah berbentuk conis dengansudut puncak α = 1200 Bahan konstruksi High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316 dengan harga f = 18750



[App.D, Brownell and Young, hal. 342]



Efisiensi pengelasan jenis double welded dengan E = 0,8 dan C = 1/16 in



VI-III



6.1. Perhitungan Luas Pemanas Diketahui : F = Feed S = Steam V = Uap L = Larutan C = Kondensat Dari neraca massa diperoleh : F



=L +V



F



= 36540,9360 kg/jam = 80558,1475 lb/jam.



L



= 18826,807 kg/jam = 41505,57871 lb/jam



V



= 17714,1290 kg/jam = 39052,5688 lb/jam



Dari neraca panas diperoleh : S



= 23699,2907 kg/jam = 52247,45628 lb/jam



Q



= S .



λs



= 52247,45628 . 961,3758 = 5022944,08 Btu/jam ∆T



= Ts - T panas keluar = (298,4 - 194) o F



= 104,4 o F



Perhitungan Luas Pemanasan UD = 100 – 500 Btu/jam.ft2.oF UDtrial = 250 Btu/jam.ft2.oF A=



[Kern, hal 840]



Q 5022944,08 = = 481,1249 ft 2 = 44,6991m 2 U D trial x tΔ 250 x 104,4



VI-IV



Dari Ulrich tabel 4-7 hal.94, luas pemanas di antara 30 – 300 m2 menggunakan evaporator jenis short tube (calandria).



6.2. Perhitunngan Dimensi Bagian Pemanas (Tube) Dari tabel 10, Kern hal. 843 dirancang dimensi pemanas dengan menggunakan ukuran 1 in sch. 40, 16 BWG. Panjang tube = 8 ft Diameter luar (OD) = 1 in Diameter dalam (ID) = 0,87 in = 0,0725 ft Susunan tube = triangular pitch a’ = 0,594 in2 a” = 0,2618 ft2 Luas pemanasan = 1924,4996 ft2 A = Nt . a” . L Jumlah tube (Nt)



= A / (a” . l) = 481,1249 / (0,2618 . 8) = 229,7197 buah



Dipilih ukuran standar shell:



[Kern tabel 9 hal 842]



ID shell = 23 ¼ in dengan jumlah tube (Nt) = 232 dengan ukuran pitch = 1 ¼ in. Direncanakan susunan pipa berbentuk segitiga (triangular pitch)



VI-V



Gb.



Pt



Asumsi : Pt = 1 ¼ in = 0,1042 ft C = Pt – ID = 0,1042 – 0,0725 = 0,0317 ft Luasan triangular pitch = ½ x alas x ½ Pt sin 60 0 = ½ x 0,1042 x ½ 0,1042 x sin 60 = 0,002235 ft2 Jumlah luasan triangular = (n – 2) x luasan triangular Dimana n = jumlah tube Maka : Jumlah luasan triangular untuk penempatan tube = (232 – 2) x 0,00236 = 0,5428 ft2 Safety factor untuk penempatan tube = 10% = 1,1 x 0,5428 = 0,59708 ft2



VI-VI



6.3. Perhitungan Dimensi Evaporator Gb. V3



V2



Is



V1



Dimana : V1 = Volume tutup bawah V2 = Volume liquida dalam pipa V3 = Volume liquida di atas tube Ls



= Tinggi silinder



D



= Diameter calandria



Kapasitas larutan = 80558,1475 lb/jam Suhu feed masuk = 35O C = 113O F ρ campuran = 72,4188 lb/ft3 Direncanakan lama pemisahan dengan liquidanya ½ jam sehingga: 80558,1475 lb Vol. Liquida =



72,4188 lb



jam



ft 3



×



3 1 jam = 556,1964 ft jam 2



Asumsi = tangki terisi 80 % Volume tangki =



556,1964 = 695,2455 ft 3 0,8



VI-VII



Menentukan diameter dan tinggi tangki Ls = 1,5 di Volume tangki



  π 2  π .d 3 3 =   +  di Ls  + 0,084672 di   24.tg 1 / 2α   4



695,2455



= 0,0755di 3 + 1,1775 di3 + 0,084672 di3



[



[



] [



] [



di = 8,040 ft = 96,48 in Ls



= 1,5 . di = 1,5 . 8,040 = 12,06 ft = 144,72 in



Menentukan tinggi larutan pada bagian silinder Volume liquid



  π 2  π .d 3 =   +  di Ls    24.tg 1 / 2α   4



 π .(8,040) 3   π  2 556,1964 ft3/jam =   +  4 (8,040) Ls   24.tg 60   556,1964



= 39,2578 + 50,7437Ls



Ls



= 6,1799 ft



Menentukan Tebal silinder P op



= 7,28 psia



]



]



VI-VIII



P hidrostatik =



ρ × hL × g



gc



144



=



72,4188 × 6,1799 × 1 = 3,1079 Psi 144



P design = = 7,28 + 3,1079 = 10,3879 Psia = 4,3121 psig Menentukan tebal silinder Diketahui : di



= 8,040 ft = 96,48 in



pi



= 3,2633 Psig



f



= 18750



E



= 0,8



C



= 1/16 in



ts =



pi.di + C dimana: 2( f .E − 0,6pi )



ts =



4,3121 × 96,48 1 3 + = 0,073 in = in 2(18750 × 0,8 − 0,6 × 4,3121) 16 16



Standarisasi di : do



= di + 2ts = 96,48 + 2. (3/16) = 96,855 in



Dari tabel 5.7. Brownell and Young hal 90 diperoleh : Do



= 96 in



di



= do - 2ts = 96 - 2. (3/16)



di



= 95,625 in = 7,9688 ft



Ls/di = 12,06 /7,9688 = 1,5134 > 1,5 (Memenuhi)



VI-IX



Menentukan ruang uap (Lru) Lru



= 2 . tinggi tube = 2 . 8 ft = 16 ft



Menentukan dimensi tutup atas dan bawah Dari tabel 5.7. hal. 90 Brownell and Young dengan OD = 96 in dan ts = 3/16 diperoleh Icr = 5 7/8 in. Dari tabel 5.6. hal 88 Brownell and Young diperoleh sf = 2



Menentukan tebal dan tinggi tutup atas Gb.



VI-X



OD



b = depth of dish



sf



OA



icr B



A ID



t r



a



C



Dimana : r = di



tha =



=



0,885 × pi × r + C f .E − 0,1 pi



0,885 × 4,3121 × 95,625 1 3 + = 0,0811 = in (18750 × 0,8 − 0,1 × 4,3121) 16 16



Tutup atas berbentuk standard dished di



= 95,625 in



rc



= 96 in



icr



= 5 7/8 in.



AB = (di/2)-icr = (95,625 /2) – 5,875 = 41,9375 in



VI-XI



BC = r – icr = 96 - 5,875 = 90,125 in AC =



( BC 2 − AB2 )



=



(90,125) 2 − ( 41,9375) 2



= 79,7732 in b



= r - AC = 96 - 79,7732 = 16,2268 in



Tinggi tutup atas (ha)



= thead + b + Sf = 3/16 + 16,2268 +2 = 18,4143 in =1,5345 ft = 0,4677 m



Menentukan tinggi dan tebal tutup bawah conical Gb. OD



sf



thb =



Pi.di + C 2( f .E − 0,6Pi ) cos1 / 2α



OA



VI-XII



thb =



4,3121 × 95,625 1 3 + = 0,0729 in = in o 16 16 2(18750 × 0,8 − 0,6 × 4,3121) cos 60



Tinggi tutup bawah (hb) Dari Brownell and Young tabel 5.8. hal. 90 untuk thb = 3/16 in, maka sf = 1,5 – 2,25 in. diambil sf = 2 in 1 / 2 d 1 / 2 × 95,625 = = 27,6038 in tg1/2α tg 60



b



=



hb



= b + sf



= 27,6038 + 2



= 29,6038 in = 2,4669 ft Total tinggi tangki



= tinggi tutup atas + tinggi silinder + tinggi tutup bawah = 18,4143 in + 144,72 in + 29,6038 in = 192,7381 in



Perhitungan down take



Gb.



VI-XIII



OD



ID



Direncanakan pan masakan calandria dengan pipa down take di tengah Diameter



down take = 0,25 diameter shell (Hugot, hal. 664)



DT



D



shell



= 0,25 x D



= 0,25 x 95,625 = 23,9063 in.



shell



Diameter ruang kosong = D



down take



–D



tube



-D



= 95,625 – 23,9063 – 0,75



= 70,9687 in



6.4. Perhitungan Nozzel a. Nozzel untuk steam masuk Massa steam masuk = 23699,2907 kg/jam = 52247,45628 lb/jam



VI-XIV



Suhu steam = 148o C = 298o F



ρ steam = 32,77 lb/ft3 µ steam = 1,488 Cp = 9,99 . 10-3 lb/ft.dtk



Kecepatan volumetric (Qf)



52247,45628 /3600 32,77



=



= 0,4449 ft3/dtk Asumsi : aliran turbulen Dioptimum



= 3,9 . (Øf)0,45 . ρ



0,13



[Peter and Timmerhaus pers 15. hal 496]



= 3,9 x (0,4429)0,45 x (32,77)0,13 = 4,2553 in Standarisasi ukuran pipa dari table 11, hal.844, Kern diperoleh : Ukuran pipa nominal = 4 in sch 40 OD



= 4,5 in



ID



= 4,026 in = 0,5054 ft



A



= 12,7 in2



Kecepatan linier (v)



=



NRE =



Qf 0,4429 = = 5,0215 ft / dtk A 0,0882



D.V . ρ 0,3355 × 5,0215 × 32,77 = = 5526,3317 > 2100 µ 9,99.10 − 3



NRe > 2100, maka asumsi bahwa aliran turbulen adalah benar.



b. Nozzel untuk feed masuk Massa feed masuk = 36540,9360 kg/jam = 80558,1475 lb/jam



VI-XV



Suhu feed = 45o C = 113o F



ρ campuran = 72,4188 lb/ft3 µ campuran = 0,0006 lb/ft.dtk



Kecepatan volumetric (Qf)



=



80558,1475 /3600 72,4188



= 0,3089 ft3/dtk Asumsi : aliran turbulen Dioptimum



= 3,9 . (Øf)0,45 . ρ



0,13



[Peter and Timmerhaus pers 15. hal 496]



= 3,9 x (0,3089)0,45 x (72,4188)0,13 = 4,0110 in Standarisasi ukuran pipa dari table 11, hal.844, Kern diperoleh : Ukuran pipa nominal = 4 in sch 40 OD



= 4,5 in



ID



= 4,026 in =0,3355 ft



A



= 12,7 in2 = 0,0882 ft



Kecepatan linier (v)



=



NRE =



Qf 0,3089 = = 3,5023 ft / dtk A 0,0882



D.V . ρ 0,3355 × 3,5023 × 72,4188 = = 141822,7631 > 2100 µ 0,0006



NRe > 2100, maka asumsi bahwa aliran turbulen adalah benar.



c. Nozzel untuk produk keluar Massa feed masuk = 18826,807 kg/jam = 41505,5787 lb/jam



VI-XVI



Suhu feed = 90o C = 194o F



ρ campuran = 96,1538 lb/ft3 µ campuran = 0,0006 lb/ft.dtk



Kecepatan volumetric (Qf)



=



41505,578 /3600 96,1538



= 0,1199 ft3/dtk Asumsi : aliran turbulen Dioptimum



= 3,9 . (Øf)0,45 . ρ



0,13



[Peter and Timmerhaus pers 15. hal 496]



= 3,9 x (0,1199)0,45 x (96,1538)0,13 = 2,7184 in Standarisasi ukuran pipa dari table 11, hal.844, Kern diperoleh : Ukuran pipa nominal = 3 in sch 40 OD



= 3,5 in



ID



= 3,068 in = 0,2557 ft



A



= 7,38 in2 = 0,05125ft



Kecepatan linier (v)



=



NRE =



Qf 0,1199 = = 2,3395 ft / dtk A 0,05125



D.V . ρ 0,2557 × 2,3395 × 96,1538 = = 95866,9652 > 2100 µ 0,0006



NRe > 2100, maka asumsi bahwa aliran turbulen adalah benar.



d. Nozzel untuk uap keluar Massa uap keluar = 17714,1290 kg/jam = 39052,56879 lb/jam



VI-XVII



Suhu uap keluar = 90o C = 194o F



ρ uap keluar = 62,3 lb/ft3 µ uap keluar = 1,353 Cp = 9,99 . 10-4 lb/ft.dtk



Kecepatan volumetric (Qf)



39052,56879 /3600 62,3



=



= 0,1741 ft3/dtk Asumsi : aliran turbulen Dioptimum



= 3,9 . (Øf)0,45 . ρ



0,13



[Peter and Timmerhaus pers 15. hal 496]



= 3,9 x (0,1741)0,45 x (62,3)0,13 = 5,7349 in Standarisasi ukuran pipa dari table 11, hal.844, Kern diperoleh : Ukuran pipa nominal = 6 in sch 40 OD



= 6,625 in



ID



= 6,065 in = 0,5054 ft



A



= 28.9 in2 = 0,2007 ft2



Kecepatan linier (v)



NRE =



=



Qf 0,1741 = = 0,8675 ft / dtk A 0,0882



D.V . ρ 0,5054 × 0,8675 × 62,3 = = 30048 > 2100 µ 9,99.10 − 4



NRe > 2100, maka asumsi bahwa aliran turbulen adalah benar.



e. Nozzel untuk kondensat keluar Massa kondensat keluar = 23699,2907 kg/jam = 52247,45628 lb/jam



VI-XVIII



Suhu kondensat keluar = 148o C = 298o F



ρ kondensat = 32,77 lb/ft3 µ kondensat = 1,488 Cp = 9,99 . 10-3 lb/ft.dtk



Kecepatan volumetric (Qf)



52247,45628 /3600 32,77



=



= 0,4449 ft3/dtk Asumsi : aliran turbulen Dioptimum



= 3,9 . (Øf)0,45 . ρ



0,13



[Peter and Timmerhaus pers 15. hal 496]



= 3,9 x (0,4429)0,45 x (32,77)0,13 = 4,2553 in Standarisasi ukuran pipa dari table 11, hal.844, Kern diperoleh : Ukuran pipa nominal = 4 in sch 40 OD



= 4,5 in



ID



= 4,026 in = 0,5054 ft



A



= 12,7 in2



Kecepatan linier (v)



=



NRE =



Qf 0,4429 = = 5,0215 ft / dtk A 0,0882



D.V . ρ 0,3355 × 5,0215 × 32,77 = = 5526,3317 > 2100 µ 9,99.10 − 3



NRe > 2100, maka asumsi bahwa aliran turbulen adalah benar.



6.5. Menentukan flange pada Nozzel



VI-XIX



Ukuran flange pada lubang digunakan standard 150 lb steel weeding-neek flanges (168) dari Brownell & Young, hal 221. Maka :



Tabel 6.6.1. Dimensi flange pada masing-masing nozzel (m) No. 1.



Lubanng Steam



NPS 4



A 9



T 1 5/16



R 6 3/16



E 5 5/16



K 4,50



L 3



B 4,03



2.



Feed



4



9



1 5/16 6 3/16



5 5/16



4,50



3



4,03



3. 4. 5.



Produk Kondensat Uap



3 4 6



7 1/2 9 11



1 5/16 5 1 5/16 6 3/16 1 8 1/2



4 1/4 5 5/16 7 9/16



3,50 2 3/4 4,50 3 6,63 3 1/2



Dimana: A



= diameter luar flange (in)



T



= ketebalan flange (in)



R



= diameter luar dari pembesaran permukaan (in)



E



= diameter hubungan pada dasar (in)



K



= diameter pada titik pengelasan (in)



L



= panjang hubungan (in)



B



= diameter dalam (in)



3,07 4,03 6,07



VI-XX



Tabel 6.6.2. Diameter flange No.



Nozzle



NPS



Diameter



Diameter



Sirkulasi



Jumlah



baut 5/8



baut 7½



baut 15



1.



Steam



4



lubang 3/4



2.



Feed



4



3/4



5/8



7½



15



3.



Produk



3



3/4



5/8



6



10



4.



Kondensat



4



3/4



5/8



7½



15



5.



Uap



6



7/8



3/4



9½



24



6.6. Menghitung dimensi man hole a. Dimensi man hole Sebuah man hole direncanakan dengan diameter 20 in. Flange untuk hand hole digunakan type standar 150 lb forged slip on-flange (168), dari Brownell & Young hal.222, didapat: Ukuran nominal pipa (NPS)



= 20 in



Diameter luar flange (A) Ketebalan flange (T)



= 27,5 = 1 1/16 in



Diameter luar dari pembesaran permukaan (R)



= 23 in



Diameter pusat dari dasar (E)



= 22 in



Panjang (L)



= 2 7/8 in



Jumlah lubang baut



= 20 buah



Diameter lubang



= 1 ¼ in



VI-XXI



Diameter baut



= 1 1/8 in



Bolt circle Diameter dalam



= 25 = 20,19



b. Tutup man hole Dipilih standart 150 lb blind flange (168) dari Brownell & Young hal 222, didapat: Ukuran nominal pipa (NPS)



= 20 in



Diameter luar flange(A)



= 27,5 in



Tebal flange minimum



= 1 11/16 in



Diameter luar dari pembesaran permukaan = 23 in Diameter lubang baut



= 1 1/4



Jumlah lubang baut



= 20 buah



Diameter baut



= 1 1/8



Bolt cycle



= 25



6.7. Perhitungan perlu tidaknya penguat pada lubang man hole Gb.



VI-XXII



in



c



Tn-trn-c



A2 twi two



2,25 - tn



A4 (ts-trs-C)



A1



A



C



tn



din



dp max=2 in a. Lubang steam masuk Diameter lubang = 4 in Diameter dalam (ID) = 4,026 in = 0,3355 ft Diameter luar (OD) = 4,5 in = 0,375ft Asumsi : Two = tebal pengelasan luar = 3/16 in Twi = tebal pengelasan dalam = 3/16 in Tp = 3/16 Diketahui : Tmin = (terkecil di antara ts, tn dan tp) Tn



= OD lubang – ID lubang = 4,5 – 4,026 = 0,474 in



two min = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 two > two min maka pengelasan memadai twi min = 0,5 x tmin = 0,5 x tmin



A1 trs



ts



VI-XXIII



= 0,5 x 3/16 = 0,0938 twi > twi min maka pengelasan memadai Diameter penguat max dp = 2 . dinmax = 2 x 4,062 = 8,124 in di = 95,625 in = 7,9688 ft trs



=



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



7,644 × 95,625 = 0,02437 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



din = 4,026 in = 0,3355 ft Clubanng = 0 trn



=



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



7,644 × 4,026 = 0,00102 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



A



= trs x din = 0,02437 x 0,3355 = 0,00818 in2



A1



= din. (ts – trs – c) = 4,026.(3/16 – 0,02437 – 0) = 0,6568 in



A2



[



= 2. (21 / 4tn + t p )(tn − trn − c)



]



= 2. [ ( 21 / 4 × 0,474 + 3 / 16)(0,474 − 0,00102 − 0)] = 1,2657 in A1 + A2 = 0,6568 + 1,2657 = 1,9225 > 0,0198 Jadi tidak diperlukan penguat



b. Lubang feed masuk



VI-XXIV



Diameter lubang = 4 in Diameter dalam (ID) = 4,026 in = 0,3355 ft Diameter luar (OD) = 4,5 in = 0,375ft Asumsi : Two = tebal pengelasan luar = 3/16 in Twi = tebal pengelasan dalam = 3/16 in Tp = 3/16 Diketahui : Tmin = (terkecil di antara ts, tn dan tp) Tn



= OD lubang – ID lubang = 4,5 – 4,026 = 0,474 in



two min = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 two > two min maka pengelasan memadai twi min = 0,5 x tmin = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 twi > twi min maka pengelasan memadai Diameter penguat max dp = 2 . dinmax = 2 x 4,062 = 8,124 in di = 95,625 in = 7,9688 ft trs



=



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



7,644 × 95,625 = 0,02437 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



VI-XXV



din = 4,026 in = 0,3355 ft Clubanng = 0 trn



=



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



7,644 × 4,026 = 0,00102 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



A



= trs x din = 0,02437 x 0,3355 = 0,00818 in2



A1



= din. (ts – trs – c) = 4,026.(3/16 – 0,02437 – 0) = 0,6568 in



A2



[



= 2. (21 / 4tn + t p )(tn − trn − c)



]



= 2. [ ( 21 / 4 × 0,474 + 3 / 16)(0,474 − 0,00102 − 0)] = 1,2657 in A1 + A2 = 0,6568 + 1,2657 = 1,9225 > 0,0198 Jadi tidak diperlukan penguat



c. Lubang pada produk Diameter lubang = 3 in Diameter dalam (ID) = 3,068 in = 0,2557 ft Diameter luar (OD) = 3,5 in = 0,2917 ft Asumsi : two = tebal pengelasan luar = 3/16 in twi = tebal pengelasan dalam = 3/16 in tp = 3/16 Diketahui : tmin = (terkecil di antara ts, tn dan tp)



VI-XXVI



tn



= OD lubang – ID lubang = 3,5 – 3,068 = 0,432 in



two min = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 two > two min maka pengelasan memadai twi min = 0,5 x tmin = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 twi > twi min maka pengelasan memadai Diameter penguat max dp = 2 . dinmax = 2 x 3,068 = 6,136 in di = 3,068 in = 0,2557 ft trs



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



=



7,644 × 95,625 = 0,02437 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



Clubanng = 0 trn



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



=



7,644 × 3,068 = 0,0078 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



A = trs x din = 0,02437 x 3,068 = 0,07477 in2 A1 = din. (ts – trs – c) = 3,068.(3/16 – 0,02437 – 0) = 0,1127 in2 A2



[



= 2. (21 / 4tn + t p )(tn − trn − c)



]



VI-XXVII



[



]



= 2. ( 21 / 4 × 0,432 + 3 / 16)(0,432 − 0,0078 − 0) = 0,4918 in2 A1 + A2 = 0,1127 + 0,4918 = 0,6045 in2 > 0,0198 Jadi tidak diperlukan penguat



d. Lubang pada kondensat Diameter lubang = 4 in Diameter dalam (ID) = 4,026 in = 0,3355 ft Diameter luar (OD) = 4,5 in = 0,375ft Asumsi : Two = tebal pengelasan luar = 3/16 in Twi = tebal pengelasan dalam = 3/16 in Tp = 3/16 Diketahui : Tmin = (terkecil di antara ts, tn dan tp) Tn



= OD lubang – ID lubang = 4,5 – 4,026 = 0,474 in



two min = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 two > two min maka pengelasan memadai twi min = 0,5 x tmin = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 twi > twi min maka pengelasan memadai Diameter penguat max



VI-XXVIII



dp = 2 . dinmax = 2 x 4,062 = 8,124 in di = 95,625 in = 7,9688 ft trs



=



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



7,644 × 95,625 = 0,02437 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



din = 4,026 in = 0,3355 ft Clubanng = 0 trn



=



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



7,644 × 4,026 = 0,00102 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



A



= trs x din = 0,02437 x 0,3355 = 0,00818 in2



A1



= din. (ts – trs – c) = 4,026.(3/16 – 0,02437 – 0) = 0,6568 in



A2



[



= 2. (21 / 4tn + t p )(tn − trn − c)



]



= 2. [ ( 21 / 4 × 0,474 + 3 / 16)(0,474 − 0,00102 − 0)] = 1,2657 in A1 + A2 = 0,6568 + 1,2657 = 1,9225 > 0,0198 Jadi tidak diperlukan penguat



e. Lubang pada uap keluar Diameter lubang = 6 in Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,5054 ft Diameter luar (OD) = 6,625 in = 0,5521 ft



VI-XXIX



Asumsi : Two = tebal pengelasan luar = 3/16 in Twi = tebal pengelasan dalam = 3/16 in Tp = 3/16 Diketahui : Tmin = (terkecil di antara ts, tn dan tp) Tn



= OD lubang – ID lubang = 6,625 – 6,065 = 0,56 in



two min = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 two > two min maka pengelasan memadai twi min = 0,5 x tmin = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 twi > twi min maka pengelasan memadai Diameter penguat max dp = 2 . dinmax = 2 x 6,065 = 12,13 in di = 65,625 in = 5,4688 ft trs



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi )]



=



7,644 × 95,625 = 0,02437 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



din = 6,065 in = 0,5054 ft Clubanng = 0



VI-XXX



trn



=



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



7,644 × 6,065 = 0,00155 in 2.[ (18750.0,8) − (0,6.7,644)]



A



= trs x din = 0,0392 x 0,5054 = 0,0198 in2



A1



= din. (ts – trs – c) = 6,065.(3/16 – 0,0392 – 0) = 0,8994 in



[



= 2. (21 / 4t n + t p )(tn − trn − c)



A2



]



= 2. [ ( 21 / 4 × 0,56 + 3 / 16)(0,56 − 0,0015 − 0)] = 0,8084 in A1 + A2 = 0,8994 + 0,8084 = 1,7078 > 0,0198 Jadi tidak diperlukan penguat



f. Man hole Diameter lubang = 20 in Diameter dalam (ID) = 19,25 in 1,6042 ft Diameter luar (OD) = 20 in = 1,6667 ft Asumsi : two = tebal pengelasan luar = 3/16 in twi = tebal pengelasan dalam = 3/16 in tp = 3/16 Diketahui : tmin = (terkecil di antara ts, tn dan tp) tn



= OD lubang – ID lubang = 20 – 19,25 = 0,75 in



VI-XXXI



two min = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 two > two min maka pengelasan memadai twi min = 0,5 x tmin = 0,5 x tmin = 0,5 x 3/16 = 0,0938 twi > twi min maka pengelasan memadai Diameter penguat max dp = 2 . dinmax = 2 x 19,25 = 38,5 in di = 65,625 in = 5,4688 ft trs



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



=



17,7662 × 65,625 = 0,0392 in 2.[ (17500.0,85) − (0,6.17,7662)]



Clubanng = 0 trn



=



Pi.di 2.[ ( f .E ) − (0,6.Pi)]



=



17,7662 × 19,25 = 0,0115 in 2.[ (17500.0,85) − (0,6.17,7662)]



A = trs x din = 0,0392 x 19,25 = 0,7546 in2 A1 = din. (ts – trs – c) = 19,25.(3/16 – 0,0392 – 0) = 2,8548 in2 A2



[



= 2. (21 / 4tn + t p )(tn − trn − c)



]



[



]



= 2. (21 / 4 × 0,75 + 3 / 16)(0,75 − 0,0115 − 0) = 2,7694 in2 A1 + A2 = 2,8548 + 2,7694 = 5,6242 in2 > 0,7546



VI-XXXII



Jadi tidak diperlukan penguat



6.8. Perhitungan Dimensi Flange Dan Bolting ODevaporator = 96 in IDevaporator = 95,625 in ts = 3/16 in Dasar pemilihan berdasarkan Brownell and Young hal.228, diperoleh: a. Gasket pada tangki Bahan



: Asbestos



Tebal



: 1/16



Faktor gasket (m)



: 2,75



Design stress seating minimal:3700 psi b. Bolting Bahan : High Alloy Steel SA 193 Grade B 8 type 304 Stress : 15000 psi



[Brownell & Young hal. 340]



c. Flange Bahan : High Alloy Steel SA 193 Grade B 8 type 304 Stress : 15000 psi



Perhitungan Gasket Menentukan lebar gasket do = di



y − ( P × m) y − P.(m + 1)



[Brownell & Young, hal. 340]



VI-XXXIII



Dimana :



do = diameter luar gasket di = diameter dalam gasket = 96 in P = 7,28 psi Y = 3700 psi m (factor gasket) = 2,75



do = di



3700 − (7,28 × 2,75) = 1,00099 3700 − 7,28.( 2,75 + 1)



Asumsi di gasket = 96 in, maka Do = 1,0009 x 96 = 96,09504 in Lebar minimum gasket (A) = ½ . (do – di) = ½ . (96,09504 – 96) = 0,04752 = 3/16 in Diameter rata-rata gasket (G) = di + A = 96 + 0,04752 = 96,04752 in



Perhitungan beban gasket Wm2 = Hy = π . b . G . y Dimana :



[Brownell & Young, pers 12.88 hal 240]



b



= lebar efektif gasket



y



= yield = 1600 psi



G



= diameter rata-rata gasket



n



= tebal gasket = 1/16 (asumsi)



bo



= A/2 =



3 16 = 0,02376 in 2



VI-XXXIV



Dari Brownell, hal.229 fig. 12.12 diketahui bahwa : b



= bo = 0,02376 in



Maka : Wm2



= Hy = π . b . G . y = 3,14 x 0,02376 x 96,04752 x 3700 = 26513,31088 in



Beban untuk menjaga sambungan (Hp) Hp



= 2.b. π x G x p x m



[Brownell & Young, pers 12.90 hal 240]



= 2. 0,02376 . 3,14 x 96,04752 x 2,75 x 7,28 = 286,9170 lb Beban karena tekanan dalam (H) H



= π /4 . G2 x P



[Brownell & Young, pers 12.89 hal 240]



= π /4 . (96,04752 )2 x 7,28 = 52719,75063 lb Jadi beban berat pada kondisi operasi didapatkan : Wm1



= H + Hp



[Brownell & Young, pers 12.91 hal 240]



= 52719,75063 + 286,9170 = 53006,66763 lb Wm1 > Wm2 maka beban yang mengontrol dalam proses adalah Wm1



Perhitungan Bolting (Baut ) Menghitung luas minimum baut area (Am) Am1 =



Wm1 53006,66763 = = 3,5338in 2 fb 15000



[Brownell & Young, hal.240]



VI-XXXV



Ukuran baut optimum, dari Brownell & Young , tabel 10.4 hal. 188 diperoleh : Ukuran nominal baut = ¾ in Root area = 0,302 in2 Bolt spacing (Bc) = 1 ¾ Jarak radial minimum (R) = 13/16in Jarak dari tepi (E) = 1 1/8 in Nut dimension = 1 ¼ in Radius fillet maks (r) = 3/8 in Jumlah bolting minimum N=



[Brownell & Young, hal. 188]



Am1 3,5338 = = 11,7013 ≈ 11 Rootarea 0,302



Pengecekan lebar gasket Ab actual



= jumlah baut x root area = 11 x 0,302 = 3,322 in2



Lebar gasket minimum W



=



Abactual × fallowable 2× y × G × π



=



3,322 × 15000 = 0,0223.in 2 × 3700 × 96,04752 × π



Karena W = 0,0223 in < lebar gasket yang ditentukan 3/16, maka lebar gasket memadai.



VI-XXXVI



Perhitungan flange Diameter luar flange (A) A = bolt circle diameter + 2 E = C + 2E C = 2. (1,45 go + R) + ID gasket



[Brownell & Young, hal 243]



Diambil go = 0,8 in C = 2 x (1,4159. 0,8 +13/16) + 96 = 98,757 in Diameter luar flange (A)



= OD = 98,757 + (2 x 1 1/16) = 100,882 in



Perhitungan momen Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam) W



= ½. (Am1 + Ab) x fall = ½ . (3,5338 + 3,322) x 15.000 = 51418,5



Jarak radial dari beban gasket yang bereaksi terhadap bolt cicle hG



= ½. (C - G) = ½ . (98,757 – 96,04752) = 2,70948 in



Momen flange (Ma) Ma



= hG x W = 2,70948 x 51418,5 = 139317,3974 lb in



Untuk kondisi operasi



VI-XXXVII



W



= Wm1 = 53006,66763 lb



Tekanan hidrostatik pada daerah flange (HD) HD = 0,785.B2 x P



[Brownell & Young, pers. 12-94 hal. 242]



B = OD shell = 96 in P = 7,28 psia HD = 0,785 x (96)2 x 7,28 = 52667,5968 lb Jarak jari-jari dari bolt cicle pada HD hD



= ½ . (C - B) = ½ . (98,575 – 96) = 1,2875 in



Momen komponen (MD) MD



= HD x hD = 52667,5968 x 1,2875 = 67809,53088 lb in



Perbedaan antara beban baut flange dengan gaya hidrostatis total : HG



= W - H = Wm1 - H = 53006,66763 - 52667,5968 = 339,07083 lb



Momen komponen (MG) MG



= HG x hG = 339,07083 lb x 2,70948 = 918,7056 lb in



Perbedaan antara gaya hidrostatis total dengan gaya hidrostatis dalam area flange HT



= H - HD = 52719,75063 - 52667,5968 = 52,15383 lb



hT



= ½ . (hD + hG)



VI-XXXVIII



= ½ . (1,2875 + 2,70948) = 1,99849 in Momen komponen (MT) MT



= HT x hT = 52,15383 x 1,99849 = 104,2289 lb in



Total momen pada kondisi operasi MO



= MD + MG + MT = 67809,53088 + 918,7056 + 104,2289 = 68832,4654 lb in



karena momen pada kondisi operasi lebih besar dari momen pada kondisi bolting up, maka yag digunakan sebagai M max adalah M operasi sehingga didapat M max = Mo = 68832,4654 lb in Perhitungan tebal flange t=



y × M max f× B



[Brownell & Young, hal. 244]



M max = Mo F = stress = 18.750 psi B = D luar evaporator = 96 in K=



A dluarflange 100,882 = = = 1,0509 B dluarevaporator 96



Dari fig. 12.12, hal. 238, Brownell & Young, didapatkan: Y = 38 t =



38 × 68832,4654 = 1,2055 in 18750 × 96



Dipakai tebal flange = 2 in



VI-XXXIX



6.9. Menghitung dimensi penyangga Menentukan berat total (Wt) Densitas bahan konstruksi (ρ) = 489 lb /ft3



[ Perry, edisi 6, table 3-118]



Menentukan berat silinder Ws



= (π/4) . (do2 – di2) . ρ . H



Keterangan: Ws



= berat silinder bejana (lb)



Do



= diameter luar silinder bejana = 8 ft



Di



= diameter dalam silinder bejana = 7,9688 ft



H



= tinggi silinder bejana = 12,06 ft



Maka: Ws



= (π /4) . (do2 – di2) . ρ . H = (π /4) x (82 – 7,96882) x 489 x 12,06 = 2306,5119 lb



Menentukan Berat tutup atas bejana Wda



=A.t.ρ



A



= 6,28 . L . ha



[Hesse, pers.4-16 hal 92]



Keterangan: Wda



= berat tutup atas bejana (lb)



A



= luas tutup silinder yang berbentuk standart dishead (ft2)



VI-XL



t



= tebal tutup standart dishead = 3/16 in



ρ



= Densitas bahan konstruksi (ρ) = 489 lb /ft3 [Perry, edisi 6, table 3-118]



ha



= tinggi tutup standart dishead = 1,5345 ft



L



= crown radius ( r ) = 96 in = 8 ft



Maka: A



= 6,28 . L . ha = 6,28 . 8 . 1,5345 = 77,,0933 ft2



Wda



=A.t.ρ = 77,0933 . 3/16 . 489 = 589,041 lb



Menentukan berat tutup bawah Wdb



= Wda = A . t . ρ



A



= 0,785 (D + m)



4 h 2 + (D + m) + 0,78 d2



Keterangan: Wda



= berat tutup atas bejana (lb)



A



= luas tutup silinder yang berbentuk standart dishead (ft2)



t



= tebal tutup bawah = 3/16 in



ρ



= Densitas bahan konstruksi (ρ) = 489 lb /ft3 [Perry, edisi 6, table 3-118]



h



= tinggi tutup bawah = 2,4669 ft



D



= diameter dalam silinder = 95,625 in = 7,9688 ft



m



= flat spot diameter = 0,5 x di = 0,5 x 95,625 = 47,8125 in



Maka:



VI-XLI



A



= 0,785 (D + m)



4 h 2 + (D + m) + 0,78 d2



= 514,7066 ft2 Wdb



= Wda = A . t . ρ = 514,7066 . (3/16)/12 . 489 = 3932,6801 lb



Menentukan Berat larutan Wl



= 80558,1475 lb/jam = 40279,0737 lb



Menentukan Berat tube (Wt) Diameter luar = ¾ in = 0,0625 ft Diameter dalam = 0,620 in = 0,0517 ft ρ tube = 489 lb/ft3 Wt = (π/4) . (do2 – di2) . ρ. Nt. L = (π/4) . (0,06252 – 0,0517 2) . 489. 1200 . 8 = 4422,1248 lb



Menentukan Berat steam Wst = 23699,2907 kg/jam =52247,45628 lb/jam



Menentukan Berat isolasi Pemilihan isolasi ρasbestos



= Asbestos Fibber Standart



= 14 lb/ft3



[Kern, hal 795]



VI-XLII



Asumsi tebal isolasi = 2 in ODisolasi = Dshell + 2 = 96 + 2 = 98 in = 8,167 ft ID shell



= (95,625 + 2) in = 8,1354 ft



H



= 12,06 ft = 144,72 in



W1



= (π/4) . (OD isolasi2 – ID shell2) x H x ρ = (π /4) . (8,167 2 – 8,1354 2) x 12,06 x 14 = 68,2843 lb



Menentukan Berat attachment Diambil 18% berat shell maka : Wp = 18% x 2306,5119 = 209,2454 lb Maka : Berat total



= 2306,5119 + 589,041 + 3932,6801 + 40279,0737 + 4422,1248 + 52247,45628 + 68,2843 + 209,2454 = 104054,4175 lb



Untuk faktor pengamanan dipakai safety 10% lebih besar, maka berat total menjadi : Wtotal



= 1,1 x 104054,4175 lb = 114459,8593 lb



Menentukan kolom penyangga (leg) Untuk penahan dipilih kolom jenis I-Beam dengan jumlah 4 buah.



VI-XLIII



Beban tiap kolom (P) =



berattotal 114459,8593 = = 28614,9648lb 4 4



Evaporator dianggap terletak di dalam ruangan sehingga tekanan angin tidak dikontrol (tanpa beban eksentrik). Untuk I-Beam dicoba dengan ukuran (5x3) Dari Brownell & Young, hal. 355, diperoleh: Berat = 14,75 lb Ay = 4,29 in H = 5 in B = 3,284 in R2-2 = 0,63 in I2-2 = 1,7 in 4 Jarak dari base plate ke dasar kolom L = 5 ft L = (0,5 x H) + (0,5 x L) = (0,5 x 12,06 ) + (0,5 x 5) = 8,53 ft = 102,36 in Jadi tinggi leg = 8,53 ft l 102,3 = = 162,4762 r 0,63 18000 ( l )2 fc aman = r 1+ 18000 18000 = 7297,4945 psi = 162,4762 2 1+ 18000 Luas (A) yang dibutuhkan =



P 28614,9648 = = 3,9212 in2 fc.aman 7297,4945



VI-XLIV



Karena A yang dibutuhkan < A yang tersedia, maka I-Beam dengan ukuran tersebut memadai.



6.10 Menentukan Dimensi Base Plate Menentukan luas base plate Dari Hesse tabel 7-7 diperoleh strees yang diterima oleh pondasi yang terbuat dari 2



h



1



1



2



a



b



beton sebesar 600 lb/in Abp



=



2



P f bp



Dimana: Abp



= Luas base plate, in2



P



= beban dari tiap-tiap base plate = 28614,9648 lb



fbp



= stress yang diterima oleh pondasi



Sehingga :



VI-XLV



Abp =



28614,9648 = 47,6916in 2 600



Menghitung panjang dan lebar dari base plate Abp



=PxL



P



= 2m + 0,95h



L



= 2n + 0,8b



Abp = (0,8b + 2n) . (0,95h + 2m) Dimana m = n Abp



= (0,8(b) + 2n)) x (0,95.(5) + 2m))



47,691 = (2,6272 + 2m) x (4,75 + 2m) = 47,691 + 14,7544 m + 4m2 4m2 + 10,004 m – 38,837 Dengan rumus abc, didapatkan: m = 2,1070 Maka didapatkan : P



= 2m + 0,95h = (2 x 2,1070 ) + (0,95 x 5) = 8,964 in



l



= 2n + 0,8b = (2 x 2,1070 ) + (0,8 x 3,284) = 6,8412 in



Ditetapkan dimensi panjang dan lebar yang digunakan adalah: 8 x 6 in Luas base plate = P x L = 8 x 6 =48 in2 Peninjauan harga m dan n P



= 2m + 0,95h



VI-XLVI



8



= 2m + (0,95.5)



m



= 1,625



L



= 2n + 0,8b



6



= 2n + (0,8 . 3,284)



n



= 1,6864



Dari nilai m dan n diatas m 2100 → aliran turbulen Perhitungan panjang ekivalen : •



Perpipaan Pipa lurus



• •



[Foust, App.C-2.a] Jumlah



Le/D



Le (ft) 50



Elbow 90o



4



30



40,26



Gate valve



1



13



4,3615



1



340



114,07



•



Globe valve Total



208,6915



Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D = 0,000447



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



f = 0,0038



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus :



4f ⋅ L ⋅ v 2 F= 2 ⋅ gc ⋅ D =



[Geankoplis, hal 86]



4.0,0038 ⋅ 208,6915 ⋅ 3,4231 2 2 ⋅ 32,174 ⋅ 0,3355



= 37,1696 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction :



k



= 0,5



[Foust, app C-2.a]



Appendik C - 51



FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



0,5 ⋅ 3,42312 = 2 ⋅ 32,1740 = 0,091 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : k=1



[Foust, app C-2 c]



k ⋅ v2 FE = 2 ⋅ gc =



1 ⋅ 3,42312 2 ⋅ 32,174



= 0,1821 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 37,1696 + 0,091 + 0,1821 = 37,4427 ft.lbf/lbm



Persamaan Bernoulli : ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c



P1



= 14,7 psi



P2



= (14,7 + Phidrostatik) psi



Phidrostatik=(ρ.



g .h) gc



= (76,9588 . 1 . 11,7306)



∆P



= (P2 – P1)



Appendik C - 52



= 902,7729 lb/ft2 ∆P



= 902,7729 lb/ft2



Z2 – Z1 = 20 ft v1 = 0 ∆v = v2 = 3,4231 ft/s untuk aliran turbulen → α = 1 ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c -



902,7729 1.3,42312 + (20 . 1) + + 37,4427 = -Wp 76,9588 2 ⋅ 32,174



-Wp = 69,3554 ft.lbf/lbm Head = -Wp .



g gc



lbm.ft ft.lbf s 2 .lbf . = 69,3554 ft lbm s2 = 69,3554 ft Power yang dibutuhkan pompa : WHP =



m ⋅ (− Wp ) 550



=



19,3596 ⋅ .69,3554 550



= 2,4413 hp Efisiensi pompa = 60% BHP =



[Peters & Timmerhaus fig14-37, hal 520]



WHP 2,4413 = = 4,0688 hp η pompa 0,6



Efisiensi motor, ηmotor = 80%



[Peters & Timmerhaus fig14-38, hal 521]



Appendik C - 53



Power aktual pompa =



BHP 4,0688 = η motor 0,8 = 5,086 hp ≈ 5 hp



Spesifikasi: Nama alat Type Fungsi



: Pompa ke reaktor Netraliser (L-111) : Centrifugal Pump : Memompa larutan dari Reaktor (R-110) ke Reaktor Netraliser



Kapasitas Power motor Ukuran pipa Bahan Jumlah



(R210). : 135,5198 gpm : 5 hp : 4 in sch 40 : Carbon Steel :1



12.Blower CO



2



(G – 112)



Fungsi : Mengalirkan CO2 dari reaktor (R-110) ke tangki penampung CO2 (F-113). Tipe



: Centrifugal Blower



Kondisi operasi: Patm = 1 atm, Top = 30oC Massa udara yang dibutuhkan = 2934,2994 kg/jam = 6468,9565 lb/jam ρ CO2 pada 30 oC



= 473,16 kg/m3 = 29,336 lb/ft3



Laju alir volumetrik = Q =



=



Massa udara ρ CO 2 6468,9 lb/jam 29,336 lb/ft 3



= 220,5106 ft3/jam



Appendik C - 54



= 110,2553 ft3/menit Power untuk menghembuskan udara: = 1,57 . 10-4 . Q . P



Hp



[Perry 7th ed pers 10-88, hal 10-46]



= ratio volume gas, ft3/menit



Dimana: Q P



= tekanan operasi blower, in H2O = 0-0,5 psi



Diambil = 0,2 psi = 5,5158 inHg Hp = 1,57 . 10-4 . 110,2553. 5,5158 = 0,0955 hp Efisiensi blower (η) = 70% Hp shaft =



[Perry 7th ed, hal 10-46]



0,0955 = 0,1364 0,7



= 0,1364 ≈ 0,5 Hp Spesifikasi : Nama alat



: Blower CO2 (G – 112)



Fungsi



: Mengalirkan CO2 dari reaktor (R-110) ke tangki penampung CO2 (F-113).



Tipe



: Centrifugal Blower



Kapasitas



: 6468,9565 lb/jam



Power motor : 0,5 hp Bahan



: Carbon Steel



Jumlah



: 1 buah



13. Tangki Penampung CO2 (F-113) Fungsi



: Menampung produk samping CO2



Appendik C - 55



Bahan



: High Alloy Steel SA-240 Grade B



Type



: Spherical Tank



Kapasitas bahan masuk : 2934,2994 kg/jam Menentukan densitas bahan Direncanakan untuk menampung 30 hari Kapasitas CO2 = 2934,2994 kg/jam x 24jam/hari x 30 hari = 2112695,568 kg Jumlah tangki = 1 buah Dari Smith Van Ness, tabel B 1 hal 635, didapatkan: Tc



= 33,19 K



Pc



= 13,13 bar



Zc



= 0,305



= 1313000 pa



Dari data diatas, maka: Tr



=



T operasi 303 = = 9,13 Tc 33,19



Dari Tabel 2-396, Perry hal 2-361 didapat harga ZRA = 0,3218 n



= 1 + (1 - Tr)2/7



n



= 1 + (1-1,93) 2/7



 Pc   1  ρ =   n  RTc   Z RA  1   1313000   ρ =    1  8314 x 33,19   0,3218  = 14,786 kmol/m3 = 473,16 kg/m3 = 29,336 lb/ft3



Appendik C - 56



Menentukan volume tangki (Vt) Volume CO2 =



=



Kapasitas ρ 2112695,568 kg 473,16 kg/m 3



= 4832,7752 m3 Jika CO2 mengisi 80% tangki, maka volume tangki : = 4832,7752 m3/0,8 = 6040,969 m3



V tangki



Dari Ulrich tabel 4-27, hal 248 volume maksimum untuk spherical tank adalah 15000 m3. maka rancangan volume tangki diatas sudah memenuhi. Menentukan diameter tangki = 4/3.π.D3



Vt 6040,969



D



= 4/3. π.D3 =



3



V 4 / 3 xπ



=



3



6040,969 4 / 3 x 3,14



= 11,29 m = 37,0730 ft R



= 5,645 m = 18,5365 ft = 222,438 in



Menentukan Tekanan Design Tekanan hidrostatik (Ph)



=



ρ (Η − 1) 144



=



29,336lb / ft 3 (18,5365 ft − 1) 144



Appendik C - 57



= 3,5725 psi Tekanan desifn



= P + Ph = 44,088 + 3,5725 psi = 47,6605 psi



Menghitung tebal tangki (ts) t =



pxR 1,85 xf − 0,2 xp



[Ulrich, Pers. 4-115, hal 250]



dimana : ts = tebal tangki (in) P = tekanan design (psi) R = jari-jari tangki (in) F = Stress yang diijinkan (psi) = 18750



[Brownel and Young, App.D, hal342]



Maka : Ts



=



47,6605 x 222,438 5 in == 1,85 x18750 − 0,2 x 47,6605 16



Spesifikasi: Nama



: Tangki Penampung CO2 (F-113)



Fungsi



: Untuk Menampung produk samping CO2 selama 30 hari



Type



: Spherical Tank



Kapasitas



: 6040,969 m3



Dimensi



:d ts



= 11,29 ≈ 12 m =



5 in 16



Appendik C - 58



Bahan



: High Alloy Steel SA-240 Grade B



Jumlah



: 1 buah



14. SILO CaO (F-221) Fungsi



: Menampung bahan baku CaO.



Tipe



: Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk datar dan tutup bawah berbentuk konis.



Perhitungan : Jumlah bahan masuk = 44,7530 kg/jam



= 1074,072 kg/hari



Jumlah bahan masuk selama 7 hari = 7518,504 kg ρCaO = 62,4987 lb/ft3 Volume bahan masuk = Asumsi



7518,504 = 11,0524 ft3 62,4987



: tangki terisi 80%



Maka : Volume tangki =



11,0524 = 13,8155 ft3 0,8



Menentukan diameter dan tinggi tangki : Untuk H = 1,5 D, maka : Volume tangki 13,8155 ft



[Brownell & Young, hal.43,pers.3.11] = V silinder + V tutup bawah 3 1  π D i  π 2 = .D . H +  3  4 2 tan30  4



3



3 1  π D i  π 2 = .D .(1,5D ) .  3  4 2 tan30  4



D



= 3,6752 ft = 44,1024 in



Appendik C - 59



H



= 1,5 D



= 1,5 x 3,6752 ft = 5,5128 ft = 66,1536 in



•



Tebal dinding tangki : Pop = 1 atm = 14,7 psia = 0 psig g gc PB = ' 2 ⋅ μ ⋅ K' r ⋅ ρB ⋅



- 2⋅ μ ⋅ K ⋅ Z t  1 − e r  '



'



  



[Mc Cabe jilid 1 pers 26-24, hal 30]



Dengan : ρB = bulk density material PB = tekanan vertikal pada bagian dasar tangki µ’ = koefisien gesek yaitu antara 0,35 – 0,55 → dipilih 0,5 r



= ½ Di



Zt = h -2⋅ 0 ,5⋅ 0, 5.5,128 1  ⋅ 3,6752 ⋅ 62,4987 ⋅ 1  1 ⋅ 3, 6752   1− e 2 PB = 2   2 ⋅ 0,5 ⋅ 0,5  



= 229,6952 lb/ft2 = 1,5951 lb/in2 Tekanan lateral pada tangki : PL = K’ . PB 938] = 0,5 . 1,5951 lb/in2 = 0,7976 lb/in2 P = (PB – PL) cos2α + PL = (1,5951 – 0,7976) . cos230 + 0,7976



[Mc Cabe 5th ed, hal



Appendik C - 60



= 1,3958 lb/in2 P design = 1,05 . (Pop + P) = 1,05 . (0 + 1,3958) = 1,4656 psig Tebal silinder : t=



P × di + C f × E − 0,6 × P



[Brownell & Young, pers.13.1, hal.254]



dimana : E = efisiensi penyambungan= 0,8



[Brownell & Young, table 13.2, hal.254]



f = stress maksimum yang diijinkan (psi) = 12,650 psi (SA 283 gradeC)



[Brownell & Young, table 13.1, hal.254]



ri = jari-jari dalam silinder (= in) C = faktor korosi = jadi : t =



1 8



1,4656 × 44,1024 1 + = 0,1314 in 12650 × 0,8 − 0,6 × 1,4656 8



Tebal standard diambil :



3 in 16



[Brownell & Young, hal.88]



Diameter luar tangki :  3 OD = ID + 2 x (tebal silinder) = 44,1024 + 2    16  = 44,4774 in = 3,7065 ft •



Tebal tutup atas : Tebal standard diambil :



1 in 4



Appendik C - 61



•



Tebal tutup bawah : t=



P× D + C 2 cos 30( f × E − 0,6 × P )



Dimana : E = efisiensi penyambungan = 0,8



[Brownell & Young, table 13.2, hal.254]



f = stress maksimum yang diijinkan (psi) = 12.650 psi (SA 283 grade C)



[Brownell & Young, table 13.1, hal.254]



D = diameter dalam silinder (in) C = faktor korosi = Jadi : t =



1 8



1,4656 × 44,1024 1 + = 0,1265 in 2 cos 30(12650 × 0,8 − 0,6 × 1,4656) 8



Tebal standard diambil :



3 in 16



[Brownell & Young, hal.88]



Tebal tutup bawah : h=



Di 2 tan 30



h = 38,1938 in = 3,1828 ft Tinggi tangki total : - tinggi tutup bawah



= t head + sf + h



= 38,1938 in



- tinggi silinder



=H



= 66,1536 in



Tinggi total



= 104,3474 in = 8,6956 ft



Spesifikasi: Nama alat Fungsi Type



= Silo CaO (F - 221) = Menampung bahan baku CaO. = Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk datar dan



Appendik C - 62



tutup bawah berbentuk konis. 99,2825 lb/jam 2,3947 ft 2,3947 ft 0,0208 ft 2,4281 ft 3 = in 16 1 = in 4



Kapasitas Diameter dalam Tinggi silinder Tinggi tutup atas Tinggi tutup bwh Tebal silinder



= = = = =



Tebal tutup atas Tebal tutup bwh



=



Sf bawah Bahan konstruksi Jumlah



3 in 16



= 2 in = Carbon steel = 1 buah



15. Screw Conveyor (J-222) Fungsi



: Mengangkut CaO dari silo CaO (F-221) ke bucket elevator (J-223)



Type



: Horisontal screw conveyor with bin gate & plain discharge opening



Kapasitas bahan masuk : 44,7530 kg/jam Direncanakan kapasitas screw conveyor 20 % lebih besar dari pada kapasitas masuk Kapasitas = 1,2 . 44,7530 kg/jam = 53,7036 kg/jam = 118,395 lb/jam ρ CaO = 62,4987 lb/ft3 Rate volumetric =



=



Kapasitas CaO ρ 118,395 62,4987



= 1,8944 ft3/jam = 0,0316 ft3/menit



Appendik C - 63



Perhitungan: Ukuran screw conveyor yang dogunakan = 6 in



[Perry 6th ed. Tabel 7-5]



Material termasuk kelas d



[Perry 6th ed. Tabel 7-5]



Kecepatan screw conveyor 55 rpm Faktor material



=4



Diameter flight



= 10 in



Diameter pipa



= 2,5 in



Diameter shaft



= 2 in



Panjang



= 25 ft



Power motor



=



C.L.W .F 33000



Dimana:



Hp



C



= Kapasitas (ft3/menit)



L



= Panjang (ft)



W



= Berat material (lb/ ft3)



F



= Faktor material = 4 =



0,0316.25.62,4984 = 0,00598 Hp 33000



Jika power < 2 Hp, maka power harus dikalikan 2. = 2 . 0,00598 Hp = 0,01196 Hp Jadi motor digunakan mempunyai power 0,1 Hp Ditetapkan ηmotor = 80%, maka Power motor =



0,01196 = 0,01495 Hp ≈ 0,5 Hp 0,8



[Badger, hal 713]



Appendik C - 64



Spesifikasi: Fungsi



: Mengangkut CaO dari silo CaO (F-221) ke bucket elevator (J-223)



Type



: Horisontal screw conveyor with bin gate & plain discharge opening



Kapasitas



: 44,7530 kg/jam



Kecepatan



: 55 rpm



Diameter flight



: 10 in



Diameter pipa



: 2,5 in



Diameter shaft



: 2 in



Panjang



: 25 ft



Power



: 0,5 Hp



Bahan



: Carbon steel



Jumlah



: 1 buah



16. Bucket Elevator (J – 223) Fungsi



: Untuk mengangkut bahan baku CaO dari screw conveyor (J-222) ke tangki penampung Ca(OH)2 (M-220).



Type



: Centrifugal Discharge Bucket Elevator



Laju alir masuk = 44,7530 kg/jam = 0,0447 ton/jam = 1,0741 ton/hari Dari perry 7th ed tabel 21-8 hal 21-15, dipilih bucket elevator yang berukuran : Kapasitas max



= 14 ton/jam



Tinggi elevasi



= 25 ft



Appendik C - 65



Kecepatan bucket



= 225 ft/min



Bucket spacing



=12 in



Ukuran Bucket



= 6 x 4 x 4,25 in



Lebar belt



= 7 in



Putaran head shaft



= 1 hp



Diameter shaft: Head



= 1 1516 in = 1 1116 in



Tail Diameter pully: Head = 20 in



Tail Jumlah



= 14 in



= 1 buah



Spesifikasi : Nama alat Fungsi



: Bucket Elevator (J – 223) : Untuk mengangkut bahan baku CaO dari screw conveyor



Type Kapasitas



(J-223) ke ke tangki penampung Ca(OH)2 (M-220). : Centrifugal Discharge Bucket Elevator : 0,0450 ton/jam



Kapasitas max Tinggi elevasi Kecepatan bucket Bucket spacing Ukuran bucket Lebar belt Putaran head shaft Power Diameter shaft: Head Tail Diameter pully:



: 14 ton/jam : 25 ft : 77,0191 ft/min : 12 in : 6 x 4 x 4,25 in : 7 in : 43 rpm : 0,5 hp : 1 1516 in : 1 1116 in : 20 in



Appendik C - 66



Head Tail Bahan konstruksi Jumlah



:14 in : High Silicon Cast Iron : 1 buah



17. Tangki Ca(OH)2 (M-220) Fungsi



: Untuk membuat larutan Ca(OH)2 dari CaO dengan H2O



Kapasitas bahan masuk : 59,1174 kg/jam = 3127,9253 lb/hari ρ campuran



: 106,3548 lb/ft3



Volume Ca(OH)2 dalam tangki =



=



KapasitasCa (OH ) 2 ρ



3127,9253 106,3548



= 29,4103 ft3 Asumsi tangki terisi 80%, maka: Volume tangki =



29,4103 = 36,7629 ft3 0,8



Menentukan diameter tangki V tangki



= V tutup atas + V silinder + V tutup bawah



36,7629



= 0,000049 (12 Di)3 +



π Di 2 H + 0,000049 (12 Di)3 4



H = 1,5 D



π Di 2 (1,5Di ) 4



36,7629



= 2 (0,000049 (12 Di)3) +



Di3



= 27,2964



Di



= 3,0109 ft = 36,1308 in = 0,9177 m



Appendik C - 67



H



= 1,5 Di =1,5 x 3,0109 ft = 4,5164 ft = 54,1962 in = 1,3766 m.



Menentukan tinggi larutan pada bagian silinder VLiquid



= Vsilinder + V tutup bawah



29,4103



=



H



= 3,808 ft = 45,696 in = 1,1607 m



π 3,0109 2 H + 0,000049 (12. 3,0109)3 4



Menentukan Tebal silinder: Pop = 1 atm = 14,7 psia = 0 psig Phidrostatik = ρCaCl2 .



g . hlarutan Ca(OH)2 di dalam silinder gc



= 106,3548. 1/144 . 3,808 = 2,8125 psia P design = 1,05 . (Pop + Phidrostatik) = 1,05 . (0 + 2,8125) = 2,9531 psig tshell



=



P.ri + C 2( f .E − 0,6 P )



t shell =



2,9531 .36,1308 1 + = 0,1286 in 2(18750 ⋅ 0,8 − 0,6 ⋅ 2,9531) 8



Tebal shell standard diambil : Standarisasi: Do



[Brownell & Young pers 13.1, hal 254]



= Di + 2 . ts



3 in 16



[Brownell & Young tabel 5.6, hal 88]



Appendik C - 68



 3 = 36,1308 + 2    16  = 36,5058 in = 36 in Harga Di baru Di



= Do – 2 ts  3 = 36 – 2    16  = 35,625 in = 2,9688 ft



Menentukan tebal tutup atas dan bawah : Tutup atas berbentuk standart dishead tha



=



0,885 ⋅ P ⋅ di + C f ⋅ E - 0,1 ⋅ P



=



0,885.2,9531.35,625 1 + 18750.0,8 − 0,1.2,9531 8



= 0,1312 in ≈



[Brownell & Young pers.13-12, hal 258]



3 in 16



[Brownell & Young tabel 5.7, hal 89]



Menentukan tinggi tutup atas dan bawah: Jenis tutup standart dishead Di



= 35,625 in



r



= 36 in



icr



= 2 1/4 in



sf



= 2 in



AB = (di/2)-icr = (35,625/2) – 2,25 = 15,5625 ft BC = r – icr = 36-2,25 = 33,75 in AC =



( BC 2 − AB2 )



=



(33,75) 2 − (15,5625) 2



Appendik C - 69



= 29,9478 in b



= r - AC = 36 – 29,9478 = 6,0522 in



Tinggi tutup atas (ha)



= thead + b + Sf = 3/16 + 6,0522 +2 = 8,2397 in = 0,2093 m



Total tinggi tangki



= tinggi tutup atas + tinggi silinder + tinggi tutup bawah = 8,2397 + 54,1962 + 8,2397 = 70,6756 in



Spesifikasi : Nama alat



: Tangki penampung Ca(OH)2 (M - 220)



Fungsi



: Untuk membuat larutan Ca(OH)2 dari CaO dengan H2O



Kapasitas bahan masuk : 59,1174 kg/jam = 3127,9253 lb/hari Bentuk



: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standard dished



Diameter dalam



: 36,1308 in



Tinggi silinder



: 54,1962 in



Tebal silinder



:



3 in 16



Tebal tutup bawah



:



3 in 16



Tebal tutup atas



:



3 in 16



Bahan konstruksi



: Stainless steel



Jumlah



: 1 buah



Appendik C - 70



18. Pompa ke Reaktor Netraliser (L-224) Fungsi



: Memompa larutan dari tangki Ca(OH)2 (M-220) menuju ke reaktor



Type



netraliser (R-210). : Centrifugal Pump



Kondisi operasi: Pop = 1 atm, Top = 45 oC Laju alir massa larutan



= 59,1174 kg/jam = 0,0362 lb/s



ρ larutanl = 106,3548 lb/ft3 μ larutan = 0,0012 lbm/ft.s Laju alir volumetrik (qfm) =



laju alir massa 0,0362 = ρ larutan 106,3548 = 0,00034 ft3/s



Diambil toleransi keamanan 20%, maka : Laju alir volumetrik (qfm) = 120% . 0,00034 = 0,0000408 ft3/s = 0,183135 gal/min Asumsi : Aliran turbulen Di,opt = 3.9 . qfm0.45 . ρ 0.13 Di,opt



= Diameter pipa dalam optimum (in)



qfm



= Laju alir fluida (ft3/s)



ρΟ



= Massa jenis fluida (lb/ft3)



Di,opt = 3,9 . 0,000340,45 . 106,35480,13 Di,opt = 0,1967 in



[Peters & Timmerhaus, 2003]



Appendik C - 71



Dipilih pipa Stainless steel 1/8 in sch 40, diperoleh data : [Kern, tabel 11, hal 844] OD



= 0,405 in



ID



= 0,269 in = 0,0224ft



A



= 0,058 in2 = 0,0004 ft2



v=



q fm 0,00034 = = 0,85 ft/s A 0,0004



Nre =



ID ⋅ v ⋅ ρ 0,0224 ⋅ 0,85 ⋅ 106,3548 = 0,0012 μ = 2687,49616



NRe > 2100 → aliran turbulen Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a] Jumlah



Le/D



Le (ft) 50



Elbow 90o



4



30



Gate valve



1



13



2,67475



Globe valve Total



1



340



69,955 147,31975



24,69



Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D = 0,00015/0,20575 = 0,000729



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



f = 0,0045



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus



Appendik C - 72



F =



4f ⋅ L ⋅ v 2 2 ⋅ gc ⋅ D



4.0,0045 ⋅ 147,31975 ⋅ 2,5189 = 2 ⋅ 32,174 ⋅ 0,20575



[Geankoplis, hal.86] 2



= 1,2708 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction :



k



= 0,5



[Foust, App C-2.a]



k ⋅ v2 FC = 2 ⋅ gc =



0,5 ⋅ 2,5189 2 2 ⋅ 32,1740



= 0,0493 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement :



k=1 FE =



=



[Foust, app C-2 c] k ⋅ v2 2 ⋅ gc 1 ⋅ 2,5189 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0986 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 1,2708 + 0,0493 + 0,0986 = 1,4187 ft.lbf/lbm Persamaan Bernoulli : ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c



Appendik C - 73



∆P



= 0



Z2 – Z1 = 20 ft v1 = 0 ∆v = v2 = 2,5189 ft/s untuk aliran turbulen → α = 1 ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c 0 + (20 . 1) +



1.2,5189 2 + 1,4187= -Wp 2 ⋅ 32,174



-Wp = 21,5173 ft.lbf/lbm Head = -Wp .



g gc



lbm.ft ft.lbf s 2 .lbf . = 21,5173 ft lbm s2 = 21,5173 ft



Power yang dibutuhkan pompa : 6,0429 ⋅ 21,5173 WHP = m(− Wp ) = 550 550 = 0,2364 Hp Efisiensi pompa = 60%



[Ulrich, tabel 4-20 hal; 206]



Appendik C - 74



BHP =



WHP 0,2364 = = 0,3944 hp η pompa 0,6



Efisiensi motor, ηmotor = 80% Power actual pompa =



[Peters & Timmerhaus, fig14-38 hal 521]



BHP 0,3944 = η motor 0,8 = 0,4933 hp ≈ 0,5 hp



Spesifikasi: Nama alat Type Fungsi



: Pompa ke Reaktor Netraliser (L-224) : Centrifugal pump : Memompa larutan dari tangki Ca(OH)2 (M-220) menuju ke



Kapasitas Power motor Ukuran pipa Bahan Jumlah



reaktor netraliser (R-210). : 0,6860 gpm : 0,5 hp : 1/8 in sch 40 : Carbon Steel 1



19. Reaktor Netraliser (R-210) Perhitungan Reaktor Netraliser dapat dilihat pada Bab VI Perancangan Alat Utama oleh Endah Via Dolorosa (0305010034).



20. Pompa ke Thickener (L-211) Fungsi



: Memompa larutan dari Reaktor Netraliser (R-210) menuju ke Thickener (H-230).



Type



: Centrifugal Pump



Kondisi operasi: Pop = 1 atm, Top = 45 oC



Appendik C - 75



Laju alir massa larutan



= 31672,4100 kg/jam = 19,3958 lb/s



ρ larutanl = 0,7873 g/cm3 = 787,2670 kg/m3 = 49,1475 lb/ft3 μ larutan = 1,1856 cp = 0,0008 lbm/ft.s Laju alir volumetrik (qfm) =



laju alir massa 19,3958 = ρ larutan 49,1475 = 0,3946 ft3/s



Diambil toleransi keamanan 20%, maka : Laju alir volumetrik (qfm) = 120% . 0,3946 = 0,4735 ft3/s = 212,5352 gal/min



Asumsi : Aliran turbulen Di,opt = 3.9 . qfm0.45 . ρ 0.13 Di,opt



= Diameter pipa dalam optimum (in)



qfm



= Laju alir fluida (ft3/s)



ρΠ



[Peters & Timmerhaus, 2003]



= Massa jenis fluida (lb/ft3)



Di,opt = 3,9 . (0,4735) 0,45 . (49,1475)0,13 Di,opt = 4,6223 in Dipilih pipa Stainless steel 6 in sch 40, diperoleh data : OD



= 6,625 in



ID



= 6,065 in = 0,5054 ft



A



= 28,9 in2 = 0,2007 ft2



[Kern tabel 11, hal 844]



Appendik C - 76



v=



q fm 0,3946 = = 1,9661 ft/s A 0,2007



Nre =



ID ⋅ v ⋅ ρ 0,5054 ⋅ 1,9661 ⋅ 49,1475 = μ 0,0008 = 61045,3074



NRe > 2100 → aliran turbulen Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a] Jumlah



Le/D



Le (ft) 50



Elbow 90o



4



30



Gate valve



1



13



6,5702



Globe valve Total



1



340



171,836



60,648



89,0542



Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D = 0,00015/0,5054 = 0,000297



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



f = 0,0027



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus



F =



4f ⋅ L ⋅ v 2 2 ⋅ gc ⋅ D



0,0027 ⋅ 289,0542 ⋅ 1,9661 2 = 2 ⋅ 32,174 ⋅ 0,5054



[Geankoplis, hal.86]



Appendik C - 77



= 0,3710 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction :



k



= 0,5



FC =



=



[Foust, App C-2.a]



k ⋅ v2 2 ⋅ gc 0,5 ⋅ 1,96612 2 ⋅ 32,1740



= 0,0300 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement :



k=1 FE =



[Foust, app C-2 c] k ⋅ v2 2 ⋅ gc



1 ⋅ 1,96612 = 2 ⋅ 32,174 = 0,0601 ft.lbf/lbm •



menghitung friksi pada pompa :



∆P = 30 psi = 4320 lb/ft2 Fp=



∆P 4320 = = 87,8987 ρ 49,1475



ΣF = F + FC + FE + Fp = 0,3710 + 0,0300 + 0,0601 + 87,8987 = 88,3598 ft.lbf/lbm Persamaan Bernoulli :



Appendik C - 78



∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c ∆P



= (P2 – P1)



P1



= 14,7 psi



P2



= (14,7 + Phidrostatik) psi g .h) gc



Phidrostatik =(ρ.



= (49,1475 . 1 . 5,7823) = ∆P



284,1853 lb/ft2



= - 284,1853 lb/ft2



Z2 – Z1 = 20 ft v1 = 0 ∆v = v2 = 1,9661 ft/s untuk aliran turbulen → α = 1 ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c 1 284,1853 ⋅ 1,96612 + (20 . 1) + 2 + 88,3598 = -Wp 49,1475 2 ⋅ 32,174 -Wp = 114,2021 ft.lbf/lbm Head = -Wp .



g gc



lbm.ft ft.lbf s 2 .lbf . = 114,2021 ft lbm s2



Appendik C - 79



= 114,2021 ft Power yang dibutuhkan pompa : o



19,39 ⋅ 114,2021 WHP = m⋅ ( − Wp ) = 550 550 = 4,0273 hp Efisiensi pompa = 80% BHP =



[Ulrich, tabel 4-20 hal 206]



WHP 4,0273 = = 5,0341 hp η pompa 0,8



Efisiensi motor, ηmotor = 80% Power actual pompa =



[Peters & Timmerhaus, fig14-38 hal 521]



BHP 5,0341 = η motor 0,8 = 6,2926 hp ≈ 6 hp



Spesifikasi : Nama alat Fungsi



: Pompa ke Thickener (L – 211) : Memompa larutan dari Reaktor Netralizer (R-210) menuju ke Thickener (H-230).



Type



: Pompa Centrifugal



Kapasitas



: 212,5352 gpm



Efisiensi pompa



: 80%



Power motor



: 6 hp



Ukuran pipa



: 6 in schedule 40



Bahan konstruksi



: carbon steel



Jumlah



: 1 buah



Appendik C - 80



21. Thickener (H-230) Fungsi



: Untuk mengendapkan padatan-padatan yang tidak diinginkan, yaitu Mg(OH)2, Ca(OH)2 dan impurities yang ada.



Type



: Tangki berbentuk silinder tegak dengan bagian atas terbuka dan bagian bawah tertutup berbentuk toriconical



Kondisi operasi : Bahan masuk thickener pada suhu 45°C Perhitungan : Jumlah umpan masuk : 31672,4100 kg/jam = 760137,8400 kg/hari Jumlah padatan dalan umpan : 2762,0976 kg/hari Maka : % padatan dalam umpan =



2762,0976 × 100% = 0,35 % 31672,4100



Dengan komposisi : CaCl2



= 177573,7848 kg/hari



= 7398,9077kg/jam



MgCl2



= 182,5608 kg/hari



= 7,6067 kg/jam



Mg(OH)2



= 1005,276 kg/hari



= 41,8865kg/jam



Ca(OH)2



= 141,8832 kg/hari



= 5,9118 kg/jam



Impurities



= 1614,9384 kg/hari



= 67,2891kg/jam



H2O



= 579619,3968 kg/hari



= 24151,5071kg/jam



Total



= 760137,8400kg/hari



= 31672,4100 kg/jam



Volume total bahan masuk dalam 1 jam : a. Padatan - Mg(OH)2



= 1,3588 m3



- Ca(OH)2



= 0,00016m3



- impurities



= 0,0042 m3



Appendik C - 81



Total padatan = 1,3632 m3 b. Cairan - CaCl2



= 0,2146 m3



- MgCl2



= 0,0002 m3



- H2O



= 1,5149 m3



Total cairan



= 1,7297 m3



Jumlah total cairan + padatan = 3,0929 m3 Underflow : Massa sludge = 4603,495 kg/hari = 191,8123 kg/jam Terdiri dari : a. Padatan Mg(OH)2



= 1005,276 kg/hari



= 41,8865kg/jam



Ca(OH)2



= 141,8832 kg/hari



= 5,9118 kg/jam



Impurities



= 1614,9384 kg/hari



= 67,2891kg/jam



Total padatan = 115,0874 kg/jam b. Cairan - CaCl2



= 431,4672 kg/hari



= 17,9778 kg/jam



- MgCl2



= 0,4428 kg/hari



= 0,01845 kg/jam



- H2O



= 1409,2296 kg/hari = 58,7179 kg/jam



Total cairan



= 76,7291 kg/jam



Volume underflow : a. Padatan - Mg(OH)2



= 0,0011m3



Appendik C - 82



- Ca(OH)2



= 0,0002m3



- impurities



= 0,1008m3



Total padatan = 0,1021m3 b. Cairan - CaCl2



= 0,0005m3



- MgCl



= 0,004.10 -4 m3



- H2O



= 0,0037m3



Total cairan



= 42.10 –4 m3



ρpadatan = 1214,5356 kg/m3 ρlarutan = 1111,1111 kg/m3 760137,8400 − 2762,0976  L = = 275,2031  S  2762,0976 umpan 4603,495 − 2762,0976  L = = 0,6727  S  2762,0976 sludge



Kecepatan Pengendapan : vH = Dimana



(ρ s −



ρ l ) × g × Dp 2 × R 18 × µ



[Foust, hal.615, pers.22.22]



: vH = kecepatan terminal pada waktu pengendapan Dp = diameter partikel = 0,002646 cm = 0,00086811 ft R = faktor koreksi = 0,5333 (data dari Foust hal 615, fig.22.3) µ = viskositas umpan



Mencari µ umpan



Appendik C - 83



µ camp µ liquid



=



1 + 0,5φ s (1 − φ s ) 4



[Perry, hal.3-



126] Фs = fraksi volume solid di umpan =



Vs 1,3632 = = 0,4408 Vt 3,0929



Viskositas campuran liquid dicari dengan menggunakan rumus :



µ liq camp



1/ 3



= xCaCl2 × µ CaCl2



1/ 3



+ x MgCl × µ



1/ 3 MgCl



+ x H 2O × µ H 2O



1/ 3



= 0,2345 × (1,0074) 1/ 3 + 0,0002 × ( 2,0462 ) 1 / 3 + 0,7653 × ( 0,7175) 1 / 3 = 0,9212 µliquid camp = 0,9733 cp  1 + 0,5 × 0,4408   µ camp = 0,9733 ×  4  = 1,2344 cp ( ) 1 − 0 , 4408   vH =



(1214,5356 − 1111,1111) × 1 ×



(0,02646.10 − 2 ) 2



18 × 1,2344.10 − 3



× 0,5333



= 1,7379.10-4 m/dt



Luas tangki Pengendap :   L   L  Q   −   A =   S  umpan  S  sludge  ρ umpan × v H Dimana : Q = kapasitas umpan = 31672,4100 kg/jam (31672,4100 kg / jam) × ( 275,2031 − 0,6727 ) 3600 det ik A= = 12,50796 m2 1111,1111 × 1,7379.10 − 4



Appendik C - 84



Diameter Tangki : A=



D=



π × D2 × h 4 4A = π



4 × 12,50796 = 2,1982 m = 7,1135 ft = 86,5425 in π



Volume Tutup Bagian Bawah Tinggi konikal : h=



D 7,1135 = = 3,5568 ft = 1,0841 m 2 tan α 2 tan 45



Volume Tutup Bawah : V=



1 π  π 2 × 7,11352 × 3,5558 = 6,6205 ft3 = 0,1875 m3  × D × h = 3 4  12



Kedalaman Tangki Pengendap : Volume umpan masuk = 3,0929 m3 Volume umpan = volume silinder + volume torikonikal 3,0929 m3 = volume silinder +



π 2,54.10− 2 m × 2,19822 × 2 in × + 0,1875 m3 4 1 in



Volume silinder = 2,8177 m3 = 99,5026 ft3 V =



π × D2 × H 4



H=



4 × 2,8177 = 0,740m = 2,4277 ft π × 2,19822



Asumsi : tangki terisi 90% H tangki =



1,3736 = 1,5262 ft = 0,4652 m 0,9



Tebal dinding tangki :



Appendik C - 85



Pop = 1 atm = 14,7 psia P hidrostatik = ρ x g x h = 1111,1111 x 1 x 1,9848 = 2205,333 kg/m2 = 3,1488 psig P desain = 1,05 x (Pop + P hidrostatik) = 1,05 x (0 + 3,1488) = 3,3063 psig Tebal silinder : t=



P × di + C f × E − 0,6 × P



[Brownell & Young, pers.13.1, hal.254]



dimana : E = efisiensi penyambungan = 0,8



[Brownell & Young, table 13.2, hal.254]



f = stress maksimum yang diijinkan (psi) = 12.650 psi (SA 283 grade C)



[Brownell & Young, table 13.1, hal.254]



ri = jari-jari dalam silinder ( in) C = faktor korosi = Jadi : t =



1 16



3,3063 × 157,242 1 + = 0,0881 in 2(12.650 × 0,8 − 0,6 × 3,3063) 16



Tebal standard diambil :



3 in 16



[Brownell & Young hal.88]



Diameter luar tangki :  3  OD = ID + 2 x (tebal silinder) = 157,242 + 2  in   16  = 157,617 in = 13,1348 ft Tebal tutup bawah :



Appendik C - 86



Pop = 1 atm = 14,7 psia P hidrostatik = ρ x g x h = 1111,1111 x 1 x 1,9848 = 2205,3333 kg/m2 = 3,1488 psig P desain = 1,05 x (Pop + P hidrostatik) = 1,05 x (0 + 3,1488) = 3,3063 psig t=



P × Di + C 2 cos 45( f × E − 0,6 × P )



dimana : E = efisiensi penyambungan = 0,8



[Brownell & Young, tabel 13.2, hal.254]



f = stress maksimum yang diijinkan (psi) = 12.650 psi (SA 283 grade C)



[Brownell & Young, tabel 13.1, hal.254]



D = diameter dalam silinder (in) C = faktor korosi = Jadi : t =



1 16



3,3063 × 157,242 1 + = 0,0988 in 2 cos 45(12.650 × 0,8 − 0,6 × 3,3063 16



Tebal standard diambil :



3 in 16



[Brownell & Young, hal.88]



Spesifikasi: Nama alat



: Thickener (H-230)



Fungsi



: Untuk mengendapkan padatan-padatan yang tidak diinginkan, yaitu Mg(OH)2, Ca(OH)2 dan impurities yang ada.



Type



: Tangki berbentuk silinder tegak dengan bagian atas terbuka dan bagian bawah tertutup berbentuk toriconical



Kapasitas



: 760137,8400 kg/hari



Appendik C - 87



Kondisi operasi Diameter dalam



: Bahan masuk thickener pada suhu 35,3714°C : 157,242 in



Tinggi tangki



: 10,1379 ft



Tinggi tutup bawah



: 6,5518 ft



Tebal silinder



:



3 in 16



Tebal tutup bawah



:



3 in 16



Sf bawah



: 2 in



Bahan konstruksi



: Stainless steel



Jumlah



: 1 buah



22. Rotary Drum Vacuum Filter (H-240) Fungsi : Untuk memisahkan MgCl2 dan filtrat yang masih terikut dari thickener (H-230). Tipe



: Rotary Drum Filter



Laju alir masuk = 31471,9 kg/jam ρ larutan = 1138,9262 kg/m3 Laju alir volumetrik =



31471,9 = 663,3743 m3/hari = 27,6406 m3/jam 1138,9262



Laju filtrasi = 10 m3/(m2.jam) Luas filter =



27,6406 = 2,7606 m2 = 29,7441 ft2 10



Ditetapkan luas filter = 76 ft2 = 7,0606 m2 dengan: Diameter = 6 ft



[Walas, hal 327]



Appendik C - 88



Panjang = 4 ft [Perry, ed 6th hal 19-79]



Kecepatan putaran = 0,1 – 10 rpm Daya motor = 1,5 x A0,75



[Ulrich, tabel 4-23 hal 222]



= 1,5 x (7,0606)0,75 = 6,4971 kW = 8,713 Hp Ditetapkan ηmotor = 80%, maka Power motor =



8,713 = 10,89 Hp ≈ 11 Hp 0,8



Spesifikasi: Nama alat



: Rotary Drum Vacuum Filter (H-240)



Fungsi



: Untuk memisahkan MgCl2 dan filtrat yang masih terikut dari thickener (H-230).



Tipe



: Rotary drum filter



Kapasitas



: 31471,9 kg/hari



Diameter



: 6 in



Panjang



: 4 ft



Kecepatan



: 0,2 rpm



Power motor



: 11 Hp



Jumlah



: 1 buah



23. Tangki Penampung CaCl2 (F-241) Fungsi



: Untuk menampung larutan CaCl2 dari Rotary Drum Vacum Filter (H-240) dan recycle dari centrifuge (H-330).



Kapasitas bahan masuk : 36540,9360 kg/jam = 80558,1475 lb/jam ρ campuran



: 75,7576 lb/ft3



Appendik C - 89



direncanakan tangki penampung selama 8 jam Kapastas CaCl2 dalam tangki = 8 . 80558,1475 lb/jam = 644465,18 lb Volume liquid =



=



KapasitasCaCl 2 ρ 644465,18 75,7576



= 8506,9377 ft3 Untuk Tangki penampung faktor keamanannya 20%, maka: = 1,2 x 8506,9377 ft3 = 10208,3252 ft3 Menentukan diameter tangki V tangki



= V tutup atas + V silinder + V tutup bawah



10208,3252



π .Di 3 π 2 24 = 0,000049 (12 Di) + Di H + 4 tg 1 2α 3



H = 1,5 D α = 60o 10208,3252



= 0,000049 (12 Di)3 + π Di 2 (1,5Di ) + 4



Di3



= 6857,2078



Di



= 18,9983 ft = 227,9796 in = 5,79 m



H



π



.Di 3 24 tg 30



= 1,5 Di =1,5 x 18,9983 ft = 28,49745 ft = 341,9694 in = 8,6860 m



Mencari tinggi larutan pada bagian silinder VL



= V ta + V tb + Vs



Appendik C - 90



8506,9377



= 0,000049 (12 18,9983) + π 18,99832 H + 4



283,3343 H



= 6732,5615



H



= 22,4913 ft = 269,8956 in = 6,8553 m



3



π



24



18,99833 tg 30



Menghitung Tebal silinder: Pop = 1 atm = 14,7 psia = 0 psig Phidrostatik = ρCaCl2 .



g . hlarutan CaCl2 di dalam silinder gc



= 76,9588. 1/144 . 22,4913 = 11,8325 psia P design = 1,05 . (Pop + Phidrostatik) = 1,05 . (0 + 11,8325) = 12,4241 psig tshell =



P.di + C 2( f .E − 0,6 P )



t shell =



[Brownell & Young pers 13.1, hal 254]



12,4241.227,9796 1 + = 0,3139 in 2(18750 ⋅ 0,8 − 0,6 ⋅ 16,3644) 8



Tebal shell standard diambil :



5 in 16



Standarisasi: Do



= Di + 2 . ts  5 = 227,9796 + 2    16  = 228,6046 in = 228 in



Harga Di baru



[Brownell & Young tabel 5.6, hal 88]



Appendik C - 91



Di



= Do – 2 ts  5 = 228 – 2    16  = 227,375 in = 18,9479 ft



Jenis tutup standart dishead r



= 180 in



icr



= 13 ¾ in



sf



= 2 in



Menentukan tebal tutup atas : Tutup atas berbentuk standart dishead tha



=



0,885 ⋅ P ⋅ di + C f ⋅ E - 0,1 ⋅ P



=



0,885.12,4241.227,375 1 + 18750.0,8 − 0,1.12,4241 8



= 0,2921 in ≈



thb



=



1 in 4



[Brownell & Young pers.13-12, hal 258]



[Brownell & Young tabel 5.7, hal 89]



P ⋅ di + C 2(f ⋅ E − 0,6 ⋅ P)cos 30



12,4241.227,375 1 = 2(18750.0,8 − 0,1.12,4241) cos 30 + 8



= 0,2337 in ≈



1 in 4



Menentukan tinggi tutup atas dan bawah: Tutup atas berbentuk standart dishead Di



= 227,25 in



Appendik C - 92



icr



= 13 ¾ in



r



= 180 in



AB = (di/2)-icr = (227,25/2) – 13,75 = 99,875 ft BC = r – icr = 180-13,75 = 166,25 in AC =



( BC 2 − AB2 )



(166,25) 2 − (99,875) 2



=



= 132,9062 in b



= r - AC = 180 – 132,9062 = 47,0938 in



tinggi tutup atas (ha)



= thead + b + Sf = 1/4 + 47,0938 +2 = 49,3438 in = 1,2533 m



Total tinggi tangki



= tinggi tutup atas + tinggi silinder + tinggi tutup bawah = 49,3438+ 341,9694 + 49,3438 = 440,657 in



Spesifikasi : Nama alat



: Tangki penampung CaCl2 (F – 241)



Fungsi



: Untuk menampung larutan CaCl2 dari Rotary Drum Vacum Filter (H-240) dan recycle dari centrifuge (H-330).



Bentuk



: Silinder tegak dengan tutup atas standard dished head dan tutup bawah berbentuk konis



Diameter dalam



: 228,6046 in



Tinggi silinder



: 525,3795 in



Tebal silinder



:



5 in 16



Appendik C - 93



Tebal tutup bawah



:



1 in 4



Tebal tutup atas



:



1 in 4



Bahan konstruksi



: Stainless steel



Jumlah



: 1 buah



24. Pompa ke Evaporator (L-242) Fungsi



: Memompa larutan dari tangki penampung CaCl2 (F-241) menuju ke evaporator (V-310).



Type



: Centrifugal Pump



Laju alir massa larutan



= 36540,9360 kg/jam = 80558,1475 lb/jam



ρ larutanl = 72,4188 lb/ft3 μ larutan =0,0006 lbm/ft.s Laju alir volumetrik (qfm) =



laju alir massa 80558,1475/3600 = ρ larutan 72,4188 = 0,3089 ft3/s



Diambil toleransi keamanan 20%, maka : Laju alir volumetrik (qfm) = 120% . 0,3089 = 0,37068 ft3/s = 166,3834 gal/min Asumsi : Aliran turbulen Di,opt = 3.9 . qfm0.45 . ρ 0.13



[Peters & Timmerhaus, 2003]



Appendik C - 94



dengan : Di,opt



= Diameter pipa dalam optimum (in)



qfm



= Laju alir fluida (ft3/s)



ρΘ



= Massa jenis fluida (lb/ft3)



Di,opt = 3,9 . (0,3089) 0,45 . (72,4188)0,13 Di,opt = 4,0109 in Dipilih pipa Stainless steel 4 in sch 40, diperoleh data : ID



= 4,026 in = 0,3355 ft



A



= 12,7 in2 = 0,0882 ft2



v=



q fm 0,37068 = = 4,2027 ft/s A 0,0882



Nre =



[Kern ,tabel 11, hal 844]



ID ⋅ v ⋅ ρ 0,3355 ⋅ 4,2027 ⋅ 72,4188 = μ 0,0006 = 170184,8861



NRe > 2100 → aliran turbulen Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a] Jumlah



Le/D



Le (ft) 10



Elbow 90o



4



30



Gate valve



1



13



4,3615



Globe valve Total



1



340



114,07 138,4965



Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015



10,065



Appendik C - 95



ε/D = 0,00015/0,3355 = 0,000447



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



f = 0,0035



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus



F =



4f ⋅ L ⋅ v 2 2 ⋅ gc ⋅ D



[Geankoplis, hal.86] 4.0,0035 ⋅ 138,4965 ⋅ 4,2027 = 2 ⋅ 32,174 ⋅ 0,3355



2



= 1,5863 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction :



k



= 0,5



[Foust, App C-2a]



k ⋅ v2 FC = 2 ⋅ gc =



0,5 ⋅ 4,2027 2 2 ⋅ 32,1740



= 0,1372 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement :



k=1 FE =



=



[Foust, app C-2c] k ⋅ v2 2 ⋅ gc 1 ⋅ 4,2027 2 2 ⋅ 32,174



= 0,2745 ft.lbf/lbm



Appendik C - 96



ΣF = F + FC + FE = 1,5863 + 0,1372 + 0,2745 = 1,998 ft.lbf/lbm Persamaan Bernoulli : ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c ∆P



= 0



Z2 – Z1 = 20 ft v1 = 0 ∆v = v2 = 4,2027 ft/s untuk aliran turbulen → α = 1 ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c 4,2027 2 0 + (20 . 1) + + 1,998 = -Wp 2 ⋅ 32,174 -Wp = 22,2725 ft.lbf/lbm Head = -Wp .



g gc



lbm.ft ft.lbf s 2 .lbf . = 22,2725 ft lbm s2 = 22,2725 ft Power yang dibutuhkan pompa :



Appendik C - 97



80558,1475 / 3600 ⋅ 22,2725 WHP = m⋅ (− Wp ) = 550 550 = 0,9062 hp Efisiensi pompa = 80% BHP =



[Ulrich, tabel 4-20 hal 206]



WHP 0,9062 = η pompa 0,8



= 1,1328 hp



Efisiensi motor, ηmotor = 80% Power actual pompa =



[Peters & Timmerhaus, fig14-38 hal.521]



BHP 1,1328 = η motor 0,8 = 1,4159 hp ≈ 2 hp



Spesifikasi : Nama alat Fungsi



: Pompa ke Evaporator (L – 242) : Memompa larutan dari tangki penampung CaCl2 (F-241) menuju ke evaporator (V-310).



Type



: Centrifugal Pump



Kapasitas



: 166,3834 gpm



Efisiensi pompa



: 80%



Power motor



: 2 hp



Ukuran pipa



: 4 in schedule 40



Bahan konstruksi



: Carbon Steel



Jumlah



: 1 buah



25. Evaporator (V-310)



Appendik C - 98



Perhitungan Evaporator (V-310) dapat dilihat pada Bab VI Perancangan Alat Utama oleh Elmi Yuni Adi Maghfiroh



26. Pompa ke Kristaliser (L-311) Fungsi Type



: Memompa larutan dari evaporator (V-310) ke kristaliser (X-320). : Centrifugal Pump



Kondisi operasi: Pop = 1 atm, Top = 45 oC Laju alir massa larutan



= 18826,8070 kg/jam = 11,5292 lb/s



ρ larutanl = 34,3903 lb/ft3 μ larutan = 0,0006 lbm/ft.s Laju alir volumetrik (qfm) =



laju alir massa 11,5292 = ρ larutan 34,3903 = 0,3352 ft3/s



Diambil toleransi keamanan 20%, maka : Laju alir volumetrik (qfm) = 120% . 0,3352 = 0,40224 ft3/s = 180,5494 gal/min Asumsi : Aliran turbulen Di,opt = 3.9 . qfm0.45 . ρ 0.13 dengan : Di,opt



= Diameter pipa dalam optimum (in)



qfm



= Laju alir fluida (ft3/s)



ρΡ



= Massa jenis fluida (lb/ft3)



[Peters & Timmerhaus, 2003]



Appendik C - 99



Di,opt = 3,9 . 0,40224 0,45 . 34,39030,13 Di,opt = 4,1005 in Dipilih pipa Stainless steel 6 in sch 40, diperoleh data : OD



= 6,625 in



ID



= 6,065 in = 0,5054 ft



A



= 28,9 in2 = 0,2007 ft2



v=



q fm 0,40224 = = 2,0042 ft/s A 0,2007



Nre =



[Kern tabel 11, hal 844]



ID ⋅ v ⋅ ρ 0,5054 ⋅ 2,0042 ⋅ 34,3903 = μ 0,0006 = 58057,8581



NRe > 2100 → aliran turbulen



Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a] Jumlah



Le/D



Le (ft) 35



Elbow 90o



3



30



Gate valve



1



13



Globe valve Total



1



340



45,486 6,5702 171,836 258,8922



Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D = 0,00015/0,5054 = 0,000297



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



Appendik C - 100



f = 0,0038



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus



F =



=



4f ⋅ L ⋅ v 2 2 ⋅ gc ⋅ D 0,0038 ⋅ 258,8922 ⋅ 2,0042 2 ⋅ 32,174 ⋅ 0,5054



[Geankoplis, hal.86] 2



= 0,4860 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction :



k



= 0,5



FC =



[Foust, App C-2a]



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



0,5 ⋅ 2,0042 2 = 2 ⋅ 32,1740 = 0,0312 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement :



k=1



[Foust, app C-2c]



k ⋅ v2 FE = 2 ⋅ gc =



1 ⋅ 2,0042 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0624 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 0,4860 + 0,0312 + 0,0624 = 0,5796 ft.lbf/lbm



Appendik C - 101



Persamaan Bernoulli : ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c ∆P



= (P2 – P1)



P1



= 14,7 psi



P2



= (14,7 + Phidrostatik) psi g .h) gc



Phidrostatik =(ρ.



= (34,3903 . 1 . 9,2907) = ∆P



319,5099 lb/ft2



= - 319,5099 lb/ft2



Z2 – Z1 = 20 ft v1 = 0 ∆v = v2 = 2,0042 ft/s untuk aliran turbulen → α = 1 ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c -



672,8213 1.2,0042 2 + (20 . 1) + + 0,5796 = -Wp 34,3903 2 ⋅ 32,174



-Wp = 29,9383 ft.lbf/lbm Head = -Wp .



g gc



lbm.ft ft.lbf s 2 .lbf . = 29,9383 ft lbm s2



Appendik C - 102



= 29,9383 ft Power yang dibutuhkan pompa : WHP =



m ⋅ (− Wp ) 550



=



0,3352.29,9383 550



= 0,0182 hp Efisiensi pompa = 60% BHP =



[Ulrich, tabel 4-20 hal. 206]



WHP 0,0182 = = 0,0303 hp η pompa 0,6



Efisiensi motor, ηmotor = 80% Power actual pompa =



[Peters & Timmerhaus, fig14-38 hal 521]



BHP 0,0303 = η motor 0,8 = 0,0379 hp ≈ 0,5 hp



Spesifikasi : Nama alat Tipe Fungsi Kapasitas Power motor Ukuran pipa Bahan Jumlah



: Pompa ke Kristaliser (L-311) : Centrifugal Pump : Memompa larutan dari evaporator (V-310) ke kristaliser (X-320) :180,5494 gpm : 0,5 hp : 6 in sch 40 : Carbon steel :1



27. Barometrik Kondensor (E- 312) Fungsi : Mengkondensasikan uap yang keluar dari evaporator (V-310). Tipe



: Dry air counter current barometric condensor



Uap air yang hendak dikondensasi = 17714,1290 kg/jam Ditetapkan toleransi 20%



Appendik C - 103



Jumlah total uap air yang hendak dikondensasi = 1,2 x 17714,1290 kg/jam = 21256,9548 kg/jam = 46871,5853 lb/jam Untuk tiap ton/jam uap yang dikondensasi, besarnya luas penampang horisontal body kondensor (S) = 1,7 ft2 Sehingga: A=



1,7 x 46871,5853 = 79,6817 ft2 = 1/4.π.D2 → D = 10,0704 ft ≈ 10 ft 1000



tinggi kondensor = H = 8 ft



[Hugot, tabel 41.2, hal 801]



Menghitung jumlah air pendingin Suhu air pendingin masuk = t1 = 30 oC = 86 oF Suhu uap jenuh yang akan dikondensasi = tv = 194 oF Suhu air panas keluar kondensor = t2 tv – t2 = 0,12 x (tv – t1)



[Hugot, pers.41.9, hal 808]



t2 = 181,0400 oF Mencari kebutuhan air pendingin : Water flow Hv − (T2 − 32) = x uap yang akan dikondensasikan Vapor flow T2 − T1 [Perry 5th ed., hal 11 – 36] Dimana : Hv



= Entalpi uap (btu/lb)



T1



= Suhu air masuk (oF)



T2



= Suhu air keluar (oF)



 1144,4788 - (181,0400 - 32)   x507,9728 Jumlah air pendingin =  181,0400 - 86,0000  



Appendik C - 104



= 490927,9953 lb/jam = 222643,0818 kg/jam Spesifikasi : Nama alat



: Barometric condensor (E-312)



Fungsi



: Mengkondensasikan uap yang keluar dari evaporator (V-310)



Tipe



: Dry air counter current barometric condensor



Dimensi



: Diameter = 10 ft Tinggi = 8 ft



Kebutuhan air pendingin : 222643,0818 lb/jam Bahan konstruksi



: Carbon steel



Jumlah



: 1 buah



28.Steam Jet Ejektor (G-313) Fungsi : Mempertahankan kondisi vakum pada evaporator (V-310) Tipe



: Single stage steam jet ejector



Tekanan yang harus dipertahankan = 7,2800 psia = 376,4488 mmHg Psuction = Pin – 5%.Pin (untuk faktor keselamatan) [Evans, hal 116] = 357,6264 mmHg Untuk Psuction tersebut diatas, dilihat pada Perry 5th ed. fig.6-75, single stage steam jet ejector dapat digunakan.



Appendik C - 105



Dengan basis steam pada 100 psig: Ra = 9 lb steam/lb udara [Evans, fig.3-3, hal 108] Untuk typical size correction factor, Ra ditambah 20%, sehingga: [Evans, hal 108] Ra = 1,2000 x 9 = 10,8000 lb steam/ lb udara Ditetapkan kapasitas udara = 20 lb/jam



[Evans, hal 115]



Digunakan steam: P = 65,4112 psia = 50,7112 psig Faktor koreksi = F = 0,8200



[Evans, fig.3-4, hal 109]



Jadi: kebutuhan steam = Ra x kapasitas udara x F =177,1200 lb/jam Ukuran ejector  Wa,1   D1 = 2   P1 



0 , 48



D2 = ¾ D1



[Evans, hal 114]  Wa,2   Dd = 0,94   P2 



0,5



L = 9 D1



 Wa,1   Berat (lb) = 110  P  1 



A = 2,5 (D1)2/3



Ws,m = 50 (Pm)0,96 Dn2



Wa,1= 20 lb/jam P1 = Psuction = 357,6264 mmHg = 6,9160 psia Ditetapkan: P2 = Pdischarge = 1 psig = 14,7000 psia Ws,m = kebutuhan steam = 177,1200 lb/jam Wa,2 = 177,1200 + 20 = 197,1200 lb/jam Pm = tekanan steam = 65,4112 psia Jadi:



0, 7



Appendik C - 106



 20  D1 = 2    6,9160 



0, 48



= 3,3296 in ≈ 4 in



D2 = ¾ x 4 = 3 in L = 9 x 3 = 27 in A = 2,5 x (3)2/3 = 5,2002 in  197,12  Dd = 0,94    14,7 



0, 5



= 3,4422 in ≈ 4 in



 20  Berat = 110    9,6447  Dn =



Ws,m 0,96 m



50.P



=



0,7



= 231,3211 lb



177,12 = 0,2530 in ≈ 0,3 in 50 x (65,4112) 0,96



Spesifikasi : Nama alat



: Steam jet ejector (G-313)



Fungsi



: Mempertahankan kondisi vakum pada evaporator (V-310).



Tipe



: Single stage steam jet ejector



Psuction



: 357,6264 mmHg



Kapasitas udara



: 20 lb/jam



Dimensi



: ~ D1 = 4 in ~ D2 = 3 in ~ L = 27 in ~ A = 5,2002 in ~ Dd = 4 in ~ Dn = 0,3 in



Appendik C - 107



Berat



: 231,3211 lb



Kebutuhan steam



: 177,1200 lb/jam



Bahan



: carbon steel



Jumlah



: 1 buah



29. Hot Well (F-314) Fungsi



: Untuk menampung kondensat dari baromatrik kondensor (E-312)



Laju alir masuk : 17714,1290 kg/jam ρ air



= 39059,6544 lb/jam



= 62,4300 lb/ft3



Direncanakan berupa bak dengan waktu tinggal 5 menit W



= 39059,6544 lb/jam



Vc



=



39059,6544 = 52,1379 ft3 62,43.60



Direncanakan volume hotwel = 10% > volume liquida =1,1 . 52,1379



= 57,3517 ft3



Direncanakan: P= 3,8564 ft. 2 = 7,7128 ft L= 3,8564 ft h= 4 ft Spesifikasi: Fungsi



: Untuk menampung kondensat dari baromatrik kondensor (E-312)



Kapasitas



: 39059,6544 lb/jam



Panjang



: 7,7128 ft



Appendik C - 108



Lebar



: 3,8564 ft



Tinggi



: 4 ft



Jumlah



: 1 buah



30. Kristalizer ( X-320 ) Fungsi



: Untuk membentuk kristal CaCl2.2H2O



Tipe



: Swenson Walker Crytallizer



Kapasitas = 18826,8070 kg/jam = 451843,386 kg/hari ρ larutan = 34,3903 lb/ft3 Panas yang diserap air pendingin (Q) = 244959,2929 kJ/jam = 40475,9635 Btu/jam Pendingin yang digunakan: air Air pendingin yang dibutuhkan = 13622,4721 kg/hari Panjang kristalizer per unit = 10 – 40 ft



[Badger, hal 524]



Ditetapkan : Panjang kristaliser per unit = 10 ft Lebar kristalizer = 24 in



[Badger, hal 524]



Luas pendingin = 3,5 ft2/ft panjang



[Badger, hal 524]



Ud = 350 Btu/(j.ft2.°F) Kecepatan putar spiral agitator : 7 Rpm (194 − 113) − (140 − 86) = 66,5845o F LMTD =  194 − 113  ln   140 − 86  Luas pendingin yang dibutuhkan:



[Kern, tabel 8, hal 840] [Badger, hal 524]



Appendik C - 109



A=



Q 40475,9635 = = 1,7368 ft2 U d .LMTD 350 . 66,5845



Luas pendingin tiap unit kristalizer = 3,5 x 10 = 35 ft2 1,7369 Jadi jumlah kristalizer yang dibutuhkan = 35 = 0,0496 ≈ 1 buah Spesifikasi : Nama alat



: Kristalizer (X-320)



Fungsi



: Untuk membentuk kristal CaCl2.2H2O



Tipe



: Swenson Walker Crystallizer



Kapasitas



: 18826,8070 kg/jam



Lebar



: 24 in



Panjang per unit : 20 ft Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah



: 1 buah



31.Centrifuge (H – 330) Fungsi



: Untuk memisahkan kristal CaCl2.2H2O dengan mother liquor yang keluar dari kristaliser (X-320).



Type



: Disk Centrifuge



Laju alir massa masuk centrifuge



= 18826,8070 kg/jam = 41505,579 lb/jam, terdiri dari :



•



Massa solid masuk



•



Massa mother liquor masuk = 13464,98 kg/jam



= 5361,8267 kg/jam



Appendik C - 110



ρlarutan = 34,3903lb/ft3 Laju alir volumetrik =



41505,579 34,3903



= 1206,8978 ft3/jam [Perry 7th ed, tabel 18-12, hal 18-112]



Ditetapkan : Type



= disk centrifuge



Diameter drum = 24 in Kecepatan putar = 1200 rpm



Power yang dibutuhkan: = 5,167 . 10-9. G. R2 . (rpm)2



Hp



Dimana: Hp



= power teoritis



G



= Trought put, lb/menit = 691,7597 lb/menit



R



= jari-jari silinder (ft) = ½ . 24 = 12 in = 1 ft



rpm = kecepatan putaran Maka: Hp = 5,167 . 10-9. 691,7597. (1)2 . (1200)2 = 5,1470 Hp Efisiensi motor 80% Power motor = Spesifikasi:



5,1470 = 6,4338Hp ≈ 6,5 Hp 0,8



[Perry 3th ed, hal 1006]



Appendik C - 111



Nama alat



: Centrifuge (H - 330)



Fungsi



: Memisahkan kristal CaCl2.2H2O dengan mother liquor yang keluar dari kristaliser (X-320).



Tipe



: Disk Centrifuge



Diameter drum



: 24 in



Kecepatan putar



: 1500 rpm



Power motor



: 6,5 hp



Bahan



: High Silicon Cast Iron



Jumlah



: 1 buah



32. Pompa ke Tangki Penampung CaCl2 (L-331) Fungsi Type



: Memompa larutan dari centrifuge (H-330) ke tangki penampung CaCl2 (F-241) : Centrifugal Pump



Kondisi operasi: Pop = 1 atm, Top = 45 oC Laju alir massa larutan



= 9867,7762 kg/jam = 6,0429 lb/s



ρ larutanl = 86,3782 lb/ft3 μ larutan = 0,0008 lbm/ft.s Laju alir volumetrik (qfm) =



laju alir massa 6,0429 = ρ larutan 86,3728 = 0,0629 ft3/s



Diambil toleransi keamanan 20%, maka : Laju alir volumetrik (qfm) = 120% . 0,0629 = 0,08388 ft3/s = 37,6504 gal/min



Appendik C - 112



Asumsi : Aliran turbulen Di,opt = 3.9 . qfm0.45 . ρ 0.13



[Peters & Timmerhaus, 2003]



dengan : Di,opt



= Diameter pipa dalam optimum (in)



qfm



= Laju alir fluida (ft3/s)



ρΣ



= Massa jenis fluida (lb/ft3)



Di,opt = 3,9 . 0,08388 0,45 . 86,37820,13 Di,opt = 2,2825 in Dipilih pipa Stainless steel 2 1/4 in sch 40, diperoleh data : [Kern, tabel 11, hal 844] OD



= 2,88 in



ID



= 2,469 in = 0,20575 ft



A



= 4,79 in2 = 0,0333 ft2



v=



q fm 0,08388 = = 2,5189 ft/s A 0,0333



Nre =



ID ⋅ v ⋅ ρ 0,20575 ⋅ 2,5189 ⋅ 86,3782 = μ 0,0008 = 55958,35421



NRe > 2100 → aliran turbulen Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan



[Foust, App.C-2a] Jumlah



Le/D



Le (ft)



Appendik C - 113



Pipa lurus



50



Elbow 90o



4



30



Gate valve



1



13



2,67475



Globe valve Total



1



340



69,955 147,31975



24,69



Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D = 0,00015/0,20575 = 0,000729



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



f = 0,0045



[Geankoplis, fig. 2.10-3]



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus



4f ⋅ L ⋅ v 2 F = 2 ⋅ gc ⋅ D [Geankoplis, hal.86] =



4.0,0045 ⋅ 147,31975 ⋅ 2,5189 2 ⋅ 32,174 ⋅ 0,20575



2



= 1,2708 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction :



k



= 0,5



FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



[Foust, App C- `]



Appendik C - 114



=



0,5 ⋅ 2,5189 2 2 ⋅ 32,1740



= 0,0493 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement :



k=1 FE =



[Foust, app C-2c] k ⋅ v2 2 ⋅ gc



1 ⋅ 2,5189 2 = 2 ⋅ 32,174 = 0,0986 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 1,2708 + 0,0493 + 0,0986 = 1,4187 ft.lbf/lbm Persamaan Bernoulli : ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c ∆P



= 0



Z2 – Z1 = 20 ft v1 = 0 ∆v = v2 = 2,5189 ft/s untuk aliran turbulen → α = 1 ∆P g α ⋅ ∆ v2 + ∆Z + + Σ F = -WP ρ gc 2g c



Appendik C - 115



0 + (20 . 1) +



1.2,5189 2 + 1,4187= -Wp 2 ⋅ 32,174



-Wp = 21,5173 ft.lbf/lbm Head = -Wp .



g gc



lbm.ft ft.lbf s 2 .lbf . = 21,5173 ft lbm s2 = 21,5173 ft Power yang dibutuhkan pompa : 6,0429 ⋅ 21,5173 WHP = m(− Wp ) = 550 550 = 0,2364 hp Efisiensi pompa = 60% BHP =



[Ulrich, tabel 4-20, hal 206]



WHP 0,2364 = = 0,3944 hp η pompa 0,6



Efisiensi motor, ηmotor = 80% Power actual pompa =



[Peters & Timmerhaus, fig14-38, hal 521]



BHP 0,3944 = η motor 0,8 = 0,4933 hp ≈ 0,5 hp



Spesifikasi : Nama alat Fungsi Tipe Kapasitas Power motor Ukuran pipa



: Pompa ke Tangki Penampung CaCl2 (L-322) : Memompa larutan dari centrifuge (H-330) ke tangki penampung CaCl2 (F-241) : Centrifugal pump : 37,6504 gpm : 0,5 hp : 2 ¼ in sch 40



Appendik C - 116



Bahan Jumlah



: Carbon steel :1



33. Screw Conveyor (J-332) Fungsi



: Mengangkut kristal basah CaCl2.2H2O dari centrifuge (H-330) menuju rotary dryer (B-340)



Tipe



: Horisontal Screw Conveyor With Bin Gate & Plain Discharge Opening



Kapasitas bahan masuk : 8959,0308 kg/jam Direncanakan kapasitas screw conveyor 20 % lebih besar dari pada kapasitas masuk. Kapasitas = 1,2 . 8959,0308 kg/jam = 10750,837 kg/jam = 23701,2952 lb/jam ρ campuran = 113,6707 lb/ft3 Rate volumetric =



=



Kapasitas bahan masuk ρ 23701,2952 113,6707



= 208,5084 ft3/jam = 3,4751 ft3/menit Perhitungan: Ukuran screw conveyor yang dogunakan = 6 in



[Perry 6th ed, Tabel 7-5]



Material termasuk kelas d



[Perry 6th ed, Tabel 7-5]



Kecepatan screw conveyor = 55 rpm Faktor material



=4



Diameter flight



= 10 in



Diameter pipa



= 2,5 in



[Badger, hal 713]



Appendik C - 117



Diameter shaft



= 2 in



Panjang



= 25 ft



Power motor



=



C.L.W .F 33000



Dimana: C



= Kapasitas (ft3/menit)



L



= Panjang (ft)



W



= Berat material (lb/ ft3)



F



= Faktor material = 4



Hp



=



3,475.25.113,6707.4 = 1,1970 Hp 33000



Jika power < 2 Hp, maka power harus dikalikan 2. = 2 . 1,1970 Hp = 2,394 Hp Jadi motor digunakan mempunyai power 0,1 Hp Ditetapkan ηmotor = 80%, maka Power motor =



2,394 = 2,9925 Hp ≈ 3 Hp 0,8



Spesifikasi: Fungsi



: Mengangkut kristal basah CaCl2.2H2O dari centrifuge (H-330) menuju rotary dryer (B-340)



Tipe



: Horisontal Screw Conveyor With Bin Gate & Plain Discharge Opening.



Kapasitas



: 8959,0308 kg/jam



Kecepatan



: 55 rpm



Appendik C - 118



Diameter flight



: 10 in



Diameter pipa



: 2,5 in



Diameter shaft



: 2 in



Panjang



: 25 ft



Power



: 3 Hp



Bahan



: Carbon steel



Jumlah



: 1 buah



34. Rotary Dryer (B-340) Fungsi : Untuk mengurangi kadar air kristal basah CaCl2.2H2O dari centrifuge (H-330). Tipe



: Direct heat rotary dryer



Dari perhitungan neraca massa diperoleh data sebagai berikut : •



Massa CaCl2.2H2O masuk (ms) = 8532,4103 kg/jam



•



Massa H2O dalam kristal masuk = 222,2049 kg/jam



•



Massa H2O dalam kristal keluar = 88,1625 kg/jam



•



Massa H2O yang menguap (mv) = 133,9541 kg/jam



Diameter rotary dryer (D) : Udara yang dibutuhkan untuk memanaskan produk = 12055,1577 kg/jam = 26576,801 lb/jam Range kecepatan udara dalam rotary drayer = 370-3700 lb/ft2.jam



Appendik C - 119



[Perry6th ed, hal.20-30] Dalam perancangan diambil kecepatan udara = 2000 lb/ft2.jam m



D=



π .G 4



Keterangan: m = kecepatan udara masuk ke rotary drayer G = kecepatan udara dalam perencanaan (lb/ft2) D=



26576,801 π .2000 4



= 4,1 ft = 1,2497 m Menghitung volume bahan Aliran bahan masuk ke rotary dryer = 8959,0308 kg/jam = 198751,07 lb/jam = 2488,6197 g/dtk Densitas bahan = 113,6707 lb/ft3 = 1,8208 gr/cm3 waktu tinggal ditetapkan = 300 detik berat bahan = 2488,6197 g/dtk x 300 dtk = 746585,919 g/dt2 Volume bahan =



746585,919 = 410031,8096 cm3 = 0,410 m3 1,8208



Menghitung panjang rotary dryer Dari tabel 4-10 Ulrich diperoleh L/D = 4-6 m Ditetapkan L/D = 6 m Sehingga L



= 6 x 1,2497 m



Appendik C - 120



= 7,4982 m = 24,6 ft Volume Rotary dryer =



π x 1 m2 x 7,4982 m 4



= 9,1926 m Saat operasi 10% - 15% volume material ada dalam rotary dryer Volume bahan saat operasi



=



10 x 9,1926 100



= 0,91926 m3 Volume bahan < volume bahan saat operasi (memenuhi)] Dari tabel 4-10 hal 1321 ditetapkan panjang rotary dryer adalah 4-20 m Jadi ukuran rotary dyer Panjang



= 7,4982 m



= 24,6 ft



Lebar



= 1,2497 m



= 4,1 ft



Menentukan sudu-sudu (Flight) : Jumlah flight standart dihitung menggunakan persamaan : a . D, dimana 2,4 < a < [Perry 7th ed, hal 12-54]



3 dan diameter dalam satuan ft. ditetapkan a = 3 Jumlah flight = 3 . 4,1 = 12,3 ≈ 12 buah Kecepatan putaran : Rentang



hasil



kali



kecepatan



putaran



dengan



diameter



25



[Walas, hal 256] Ditetapkan 30, sehingga kecepatan putaran =



30 = 4,2578 ≈ 5 rpm 7,0459



–



35



Appendik C - 121



Power motor : D = 1,2497 m P = 8 . D2 = 8 . (1,2497)2



[Ulrich, tabel 4-10, hal 132]



= 12,494 kW = 16,75 hp ≈ 17 hp Spesifikasi : Nama



: Rotary Dryer (B – 340)



Fungsi



: Mengurangi kadar air kristal basah CaCl2.2H2O dari Centrifu (H-330).



Tipe



: Direct heat rotary dryer



Diameter



: 4,1 ft



Panjang



: 7,4982 m = 24,6 ft



Jumlah flight



: 12 buah



Kecepatan putaran : 3 rpm Kemiringan



: 4 cm / m



Power motor



: 17 hp



Bahan konstruksi



: carbon steel



Jumlah



: 1 buah



35. Blower Udara (G – 341) Fungsi : Menyuplai udara ke rotary dryer (B-340). Tipe



: Centrifugal Blower



Kondisi operasi: Patm = 1 atm, Top = 30oC Massa udara yang dibutuhkan = 12055,1577 kg/jam



Appendik C - 122



= 26576,801 lb/jam ρ udara pada 30 oC = 1,1676 kg/m3



[Geankoplis, tabel A.33, hal 866]



= 0,0729 lb/ft3 Laju alir volumetrik = Q =



=



Massa udara ρ udara 26576,801 lb/jam 0,0729 lb/ft 3



= 364565,166 ft3/jam = 6076,0861 ft3/menit



Power untuk menghembuskan udara: = 1,57 . 10-4 . Q . P



Hp



[Perry 7th ed, pers 10-88, hal 10-46]



= ratio volume gas, ft3/menit



Dimana: Q P



= tekanan operasi blower, in H2O = 0-0,5 psi



Diambil = 0,2 psi = 5,5158 inHg Hp = 1,57 . 10-4 . 6076,0861. 5,5158 = 5,2618 hp Efisiensi blower (η) = 70% Hp shaft =



7,5168 = 7,5168 0,7



= 7,5168 ≈ 8 Hp



Spesifikasi :



[Perry 7th ed, hal 10-46]



Appendik C - 123



Nama alat



: Blower Udara (G – 341)



Fungsi



: Menyuplai udara ke rotary dryer (B-340).



Tipe



: Centrifugal Blower



Kapasitas



: 26576,801 lb/jam



Power motor : 8 hp Bahan



: Carbon Steel



Jumlah



: 1 buah



36. Heater Udara (E – 342) Fungsi : Memanaskan udara yang akan masuk ke dalam rotary dryer (B-340). Tipe



: Shell and tube heat exchanger T1



t2



t1



T2



Kondisi operasi : •



Tekanan operasi



•



Suhu steam masuk (T1)



= 302 oF



•



Suhu steam keluar (T2)



= 302 oF



•



Suhu udara masuk (t1)



= 86 oF



•



Suhu udara keluar (t2)



= 248 oF



•



λsteam



= 1 atm



= 908,964 Btu/lb



Appendik C - 124



Ditetapkan : Rd design = 0,001



[Kern, tabel 12, hal 845]



ΔPmax untuk masing-masing aliran = 2 psi Digunakan tube dengan ukuran : ¾ in OD tube 16 BWG 1” square pitch L = 8 ft 2 buah passes Massa udara masuk = 12055,15766 kg/jam = 26576,8006 lb/jam T udara rata2 =



86 + 248 t1 + t 2 = = 167 oF 2 2



cp udara pada suhu 167 oF = 1,008926 kJ/kg.K = 0,241 Btu/lb.oF Qserap = Qlepas mudara . cpudara . (t2 – t1) = msteam . λsteam 26576,8006. 0.241 . (248 – 86) = msteam . 908,964 msteam = 1141,532 lb/jam Q = msteam . λsteam = 1141,532 . 908,964 = 1037611,493 Btu/jam Δt1 = T2 – t1 = 302 – 86 = 216 oF Δt2 = T1 – t2 = 302 – 248 = 54 oF Δt 2 − Δt 1 Δt LMTD = ln 2 Δt 1



Appendik C - 125



216 − 54 216 = ln 54 = 116,8583 oF R=



T1 - T2 = 0, maka harga Δt = LMTD = 116,8583 oF t 2 - t1



Ta =



T1 + T2 302 + 302 = = 302 o F 2 2



ta =



t 1 + t 2 86 + 248 = = 167 o F 2 2



Harga Ud = 5 – 50



[Kern, tabel 8, hal 840]



Dipilih Ud = 15 A=



=



Q Ud ⋅ ∆ t 1037611,493 = 591,9485 ft2 15.116,8583



Dari Kern table 10, hal 843 : a”



= 0,1963 ft2/ft panjang



a’t



= 0,302 ft2



ID tube = 0,62 in A = Nt . a” . L Nt (jumlah tube) =



A 591,9485 = = 376,9412 ≈ 377 a"⋅ L 0,1963 ⋅ 8



Dipilih ukuran standar shell : ID shell = 23,25 in dengan jumlah tube (Nt) = 378 Koreksi A = Nt . a” . L



[Kern, tabel 9, hal 841]



Appendik C - 126



= 378 . 0,1963 . 8 = 593,6112 ft2 UD =



1037611,493 Q = 593,6112 ⋅ 116,8583 A⋅ ∆ t = 27,7163 Btu/j.ft2.oF



Bagian shell (fluida dingin : udara) Flow Area



Bagian tube (fluida panas : steam) Flow Area



Pt = 1 in



a’t = 0,302 ft2



[Kern fig 28, hal 838]



c’ = Pt-OD = 1 - 0,75 = 0, 25 in



at =



Ns = 1 B = 1 . ID shell = 1 . 23,25 = 23,25 in as =



ID shell ⋅ c'⋅ B 144 ⋅ Pt



23 ⋅ 0,25 ⋅ 23,25 = 144 ⋅ 1



=



Nt ⋅ a' t 144 ⋅ n t 204.0,302 144 ⋅ 2



= 0,2139 ft2 Kecepatan massa W 605,7192 = at 0.2139



Gt =



= 2831,5660 lb/j.ft2



= 0,9385 ft2 Kecepatan massa



Bilangan Reynold



w 26576,8006 Gs = = as 0,9385



Pada Ta = 302 oF



= 28318,38103 lb/j.ft2



μ = 0,0143 cps



= 0,0143 . 2,42 = 0,0346 lb/j.ft D = 0,62 in



Bilangan Reynold Pada ta = 167 oF μ = 0,02 cps



[Kern fig 15, hal 825]



[Kern fig 15, hal 825]



=



[Kern tabel 10, hal 843]



0,62 = 0,0517 ft 12



Ret =



D⋅ Gt μ



Appendik C - 127



= 0,02 . 2,42 = 0,0484 lb/j.ft De = 0,95 in



[Kern fig 28, hal 838]



=



hio = 1500 Btu/j.ft2.oF



De ⋅ G s μ 0,0792 ⋅ 28318,38103 0,0484



= 46339,169



JH = 130



[Kern fig 28, hal 838]



Pada ta = 167 oF k = 0,017225



Btu o j.ft 2 . F



ft



[Kern tabel 5, hal 801] c = 0,25 Btu/lb.oF 0,25 ⋅ 0,0484 c⋅ μ = = 0,7025 0,017225 k k  c⋅ μ  ⋅ ho = j H ⋅  De  k 



1/ 3



⋅ φs



φs = 1 ho =



130 ⋅ 0,017225 ( 0,7025) 1/ 3 0,0792



= 25,1279



0,0517 ⋅ 2831,5660 0,0346



= 4227,5206



0,95 = = 0,0792 ft 12 Res =



=



[Kern, hal 164]



Appendik C - 128



UC =



h io ⋅ h o 1500 ⋅ 25,1279 = h io + h o 1500 + 25,1279 =24 ,7139



Rd =



1 1 1 1 − − = UD UC 14,96 24,7139 = 0,0263 > Rd min (0,001)



Rd perhitungan > Rd min, maka dari segi faktor kotoran memenuhi syarat.



PRESSURE DROP Bagian shell (fluida dingin : udara) Res = 46339,169 f = 0,0015 ρ udara =



=



[Kern, fig 29, hal 839] f = 0,00040



BM ⋅ P ⋅ To Vo ⋅ Po ⋅ T



[Kern, fig 26, hal 836]



pada T steam = 302 oF, V = 6,2895 ft3/lb



29 ⋅ 14,7 ⋅ (460 + 32) 359 ⋅ 14,7 ⋅ (460 + 86)



= 0,0728 lb/ft3 s=



Bagian tube (fluida panas : steam) Ret = 4227,5206



ρ udara 0,0728 = ρ H 2O 62,43 = 0,0012



N + 1 = 12 ⋅



8 L = 12 ⋅ 23,25 B



[Kern, tabel 7, hal 816] ρ steam =



s=



1 1 = = 0,1590 lb/ft 3 V 6,2895



ρ steam 0,1590 = = 0,0025 ρ H2O 62,43



n=2 2



f ⋅ Gt ⋅ L ⋅ n ΔPt = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ D ⋅ s ⋅ φ t



Appendik C - 129



= 4,1290 ≈ 4 Ds =



ID shell 23,25 = 12 12



=



0,00040 ⋅ 2831,5660 2 ⋅ 8 ⋅ 2 5,22 ⋅ 1010 ⋅ 0,0517 ⋅ 0,0025 ⋅ 1



= 0,0065 psi < ∆Pmax (2 psi)



= 1,9375 f ⋅ G s2 ⋅ Ds ⋅ (N + 1) ΔPs = 5,22 ⋅ 1010 ⋅ De ⋅ s ⋅ φ s =



0,0015 ⋅ 28318,38102 2 ⋅ 1,9375 ⋅ 4 5,22 ⋅ 1010 ⋅ 0,0792 ⋅ 0,0012.1



= 1,8791 psi < ∆Pmax (2 psi)



Ditinjau dari pressure drop, rancangan memenuhi syarat. Spesifikasi : Nama Alat



: Heater Udara (E – 342)



Fungsi



: Memanaskan udara yang akan masuk ke dalam rotary dryer (B-340).



Tipe



: Shell And Tube Heat Exchanger



Ukuran



:



Shell Side : ID = 23,25 in Passes = 1 ΔP = 1,8791 psi Tube Side : OD = ¾ in BWG = 16 Panjang = 8 ft Jumlah = 378 buah



Appendik C - 130



Pitch = 1 in square pitch Passes = 2 ΔP = 0,0065 psi Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah



: 1 buah



37.Cyclone Separator (H – 343) Fungsi : Untuk memisahkan padatan kristal CaCl2.2H2O yang terikut keluar rotary dryer (B-340) bersama dengan udara pengering. Tipe



: High efficiency cyclone separator



Bahan masuk cyclone : - Feed masuk cyclone



= 142,7792 kg/jam



- Laju alir massa udara



= 12055,15766 kg/jam



Kondisi udara masuk cyclone pada suhu 51,91 oC, sehingga : ρudara = 1,078 kg/m3



[Incropera 5th ed, hal 917]



ρfeed masuk = 1047,7491 lb/ft3 = 65,4089 kg/m3 Kecepatan linier udara masuk cyclone (VC) = 8 – 30 m/s [Perry 7th ed, hal 17-29] [Perry 7th ed, hal 17-27]



Ditetapkan : VC = 15 m/s Perhitungan spesifikasi : Luas penampang (AC) =



rate volumetrik kecepatan linier udara masuk



feed masuk laju alir massa udara + ρ udara = ρ feed masuk kecepatan linier udara masuk



Appendik C - 131



142,7792 kg/jam 12055,15766 + 3 3 = 1047,7491 kg/m 1,0780 kg/m = 0,2071 m2 (15 ⋅ 3600) m/jam DC = (8 . AC)0,5 = 1,2872 m BC =



DC 4



= 0,3218 m



De =



DC 2



= 0,6436 m



HC =



DC 2



= 0,6436 m



LC = 2 x DC SC =



DC 8



ZC = 2 x DC JC =



DC 4



= 2,5744 m = 0,1609 m = 2,5744 m = 0,3218 m



Spesifikasi : Nama alat



: Cyclone Separator (H – 343)



Fungsi



: untuk memisahkan padatan kristal CrO3 yang terikut keluar rotary dryer (B – 330) bersama dengan udara pengering.



Tipe



: High efficiency cyclone separator



Ukuran



: DC = (8 . AC)0,5 = 1,2872 m BC = 0,3218 m De = 0,6436 m HC = 0,6436 m LC = 2,5744 m



Appendik C - 132



SC = 0,1609 m ZC = 2,5744 m JC = 0,3218 m Bahan konstruksi : carbon steel Jumlah



: 1 buah



38. Screw Conveyor (J-344) Fungsi



: Mengangkut kristal basah CaCl2.2H2O dari rotary dryer (B-340) menuju bucket elevator (J-345)



Type



: Horisontal Screw Conveyor With Bin Gate & Plain Discharge Opening



Kapasitas bahan masuk : 8838,3838 kg/jam Direncanakan kapasitas screw conveyor 20 % lebih besar dari pada kapasitas masuk Kapasitas = 1,2 . 8838,3838 kg/jam = 10606,0606 kg/jam = 23382,1211 lb/jam ρ campuran = 114,9689 lb/ft3 Rate volumetric =



=



Kapasitas bahan masuk ρ 23382,1211 114,9689



= 203,3778 ft3/jam = 3,3896 ft3/menit Perhitungan: Ukuran screw conveyor yang dogunakan = 6 in



[Perry 6th ed, Tabel 7-5]



Material termasuk kelas d



[Perry 6th ed, Tabel 7-5]



Appendik C - 133



Kecepatan screw conveyor 55 rpm Faktor material



=4



Diameter flight



= 10 in



Diameter pipa



= 2,5 in



Diameter shaft



= 2 in



Panjang



= 25 ft



Power motor



=



[Badger, hal 713]



C.L.W .F 33000



Dimana: C



= Kapasitas (ft3/menit)



L



= Panjang (ft)



W



= Berat material (lb/ ft3)



F



= Faktor material = 4



Hp



=



3,3896.25.114,9689.4 = 1,1809 Hp 33000



Jika power < 2 Hp, maka power harus dikalikan 2. = 2 . 1,1809 Hp = 2,3618 Hp Jadi motor digunakan mempunyai power 0,1 Hp Ditetapkan ηmotor = 80%, maka Power motor =



2,3618 = 2,9523 Hp ≈ 3 Hp 0,8



Spesifikasi: Fungsi



: Mengangkut kristal basah CaCl2.2H2O dari rotary dryer (B-340) menuju bucket elevator (J-345)



Appendik C - 134



Type



: Horisontal Screw Conveyor With Bin Gate & Plain Discharge Opening



Kapasitas bahan masuk : 8838,3838 kg/jam Kecepatan



: 55 rpm



Diameter flight



: 10 in



Diameter pipa



: 2,5 in



Diameter shaft



: 2 in



Panjang



: 25 ft



Power



: 3 Hp



Bahan



: Carbon steel



Jumlah



: 1 buah



39. Bucket Elevator (J – 345) Fungsi



: Untuk mengangkut produk CaCl2 . 2H2O dari screw conveyor (J-344) ke silo CaCl2 . 2H2O (F-350).



Type



: Centrifugal Discharge Bucket Elevator



Laju alir masuk = 8838,3838 kg/jam = 8,8384 ton/jam = 212,1212 ton/hari Dari perry 7th ed tabel 21-8 hal 21-15, dipilih bucket elevator yang berukuran : Kapasitas max



= 14 ton/jam



Tinggi elevasi



= 25 ft



Kecepatan bucket



= 225 ft/min



Bucket spacing



=12 in



Ukuran Bucket



= 6 x 4 x 4,25 in



Appendik C - 135



Lebar belt



= 7 in



Putaran head shaft



= 1 hp



Diameter shaft:



Head = 1 1516 in Tail



Diameter pully:



= 1 1116 in



Head = 20 in Tail



Jumlah



= 14 in



= 1 buah



Spesifikasi : Nama alat Fungsi



: Bucket Elevator (J – 345) : Untuk mengangkut produk kristal CaCl2.2H2O dari screw



Tipe Kapasitas



conveyor (J-344) ke silo CaCl2.2H2O (F-350). : Centrifugal Discharge Bucket Elevator : 8,8384 ton/jam



Kapasitas max Tinggi elevasi Kecepatan bucket Bucket spacing Ukuran bucket Lebar belt Putaran head shaft Power Diameter shaft Head Tail Diameter pully Head Tail Bahan konstruksi Jumlah



: : : : : : : :



14 ton/jam 25 ft 77,0191 ft/min 12 in 6 x 4 x 4,25 in 7 in 43 rpm 0,5 hp : 1 1516 in : 1 1116 in : : : :



20 in 14 in High Silicon Cast Iron 1 buah



Appendik C - 136



40. Silo CaCl2.2H2O (F-350) Fungsi



: Menampung kristal kering CaCl2.2H2O.



Tipe



: Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk datar dan tutup bawah berbentuk konis.



Perhitungan : Jumlah bahan masuk = 8838,3838 kg/jam = 212121,2112 kg/hari = 467642,4222 lb/hari Jumlah bahan masuk selama 7 hari = 3273496,955 kg ρ CaCl2.2H2O = 114,9689 lb/ft3 Volume bahan masuk =



= Asumsi



KapasitasCaCl 2 .2 H 2 O ρ 3273496,955 = 28472,891 ft3 114,9689



: tangki terisi 80%



Maka : Volume tangki =



28472,891 = 35591,1138 ft3 0,8



Jumlah tangki 4 buah Volume satu tangki = 8897,7785 ft3 Menentukan diameter dan tinggi tangki : Untuk H = 1,5 D, maka : Volume tangki 8897,7785 ft



3



[Brownell & Young, hal.43,pers.3.11]



= V silinder + V tutup bawah 3 1  π D i  π 2 . D . H = +  3  4 2 tan30  4



Appendik C - 137



3 1  π D i  π 2 = .D .(1,5D ) .  3  4 2 tan30  4



8897,7785



D = 16,4425 ft = 197,31 in = 5,0117 m H = 1,5 . D



= 1,5 x 16,4425 ft



= 24,6638 ft = 295,965 in = 7,5175 m Menentukan tinggi bahan pada tangki Volume bahan 7118,2228 ft



= V silinder + V tutup bawah 3 1  π D i  π 2 = .D . H +  3  4 2 tan30  4



3



= H



1  π (16,4425 ) 3  π  .(16,4425 ) 2 .H +  3  4 2 tan30  4



= 28,7941 ft = 84,6936 in = 7,3288 m



Menentukan tebal dinding tangki : Pop = 1 atm = 14,7 psia = 0 psig g gc PB = ' 2 ⋅ μ ⋅ K' r ⋅ ρB ⋅



- 2⋅ μ ⋅ K ⋅ Z t  1 − e r  '



'



  



[Mc Cabe jilid 1, pers 26-24, hal 30]



Dengan : ρB = bulk density material PB = tekanan vertikal pada bagian dasar tangki µ’ = koefisien gesek yaitu antara 0,35 – 0,55 → dipilih 0,5 r



= ½ Di



Zt = h



Appendik C - 138



- 2⋅ 0, 5⋅ 0 ,5.24,6638 1  ⋅ 16,4425 ⋅ 114,9689 ⋅ 1  1 ⋅16 , 4425   2 2 1− e PB =   2 ⋅ 0,5 ⋅ 0,5    



= 945,1880 lb/ft2 = 6,5638 lb/in2 Tekanan lateral pada tangki : PL = K’ . PB



[Mc Cabe 5th ed, hal



938] = 0,5 . 6,5638 lb/in2 = 3,2819 lb/in2 P = (PB – PL) cos2α + PL = (6,5638 – 3,2819) . cos230 + 3,2819 = 5,7433 lb/in2 P design = 1,05 . (Pop + P) = 1,05 . (0 +5,7433) = 6,0305 psig Tebal silinder : tshell =



P.di + C 2( f .E − 0,6 P )



[Brownell & Young, Pers.13.1, hal.254]



Dimana : E =efisiensi penyambungan= 0,8



[Brownell & Young, Tabel 13.2, hal.254]



f = stress maksimum yang diijinkan (psi) = 12,650 psi (SA 283 gradeC) ri = diameter dalam silinder (in)



[Brownell & Young, Tabel 13.1, hal.254]



Appendik C - 139



C = faktor korosi = jadi : t =



1 8



6,0305 x197,31 1 + = 0,1205 in 2(12650 × 0,8 − 0,6 × 6,0305) 16



Tebal standard diambil :



3 in 16



[Brownell & Young hal.88]



Diameter luar tangki :  3 OD = ID + 2 x (tebal silinder) = 197,31 + 2   = 197,685 in = 16,4738 ft  16  Menentukan tebal tutup atas dan bawah Tutup atas berbentuk datar dan tutup bawah berbentuk datar Tebal tutup atas diambil :



1 in 4



Tebal tutup bawah : thb =



P × Di + C 2 ( f × E − 0,6 × P ) cos 30



Dimana : E = efisiensi penyambungan = 0,8



[Brownell & Young, table 13.2, hal.254]



f = stress maksimum yang diijinkan (psi) = 12.650 psi (SA 283 grade C)



[Brownell & Young, table 13.1, hal.254]



D = diameter dalam silinder (in) C = faktor korosi = Jadi : t =



1 16



6,0305 × 197,31 1 + = 0,1304 in 2 (12650 × 0,8 − 0,6 × 6,0305) cos 30 16



Appendik C - 140



Tebal standard diambil :



3 in 16



[Brownell & Young, hal.88]



Tinggi tutup bawah h=



tan 30 Di 2



h = 56,9585 in = 4,7465 ft = 1,4467 m Tinggi tangki total : tinggi tutup bawah



= t head + sf + h



= 59,0889 in



tinggi silinder



=H



= 295,965 in



Tinggi total



= 355,0539 in = 29,5878 ft = 9,0184 m



Spesifikasi : Nama alat Fungsi Tipe Kapasitas Diameter dalam Tinggi silinder Tinggi tutup atas Tinggi tutup bwh Tebal silinder Tebal tutup atas Tebal tutup bwh Sf bawah Bahan konstruksi Jumlah



: Silo CaCl2.2H2O (F - 340) : Menampung produk CaCl2.2H2O. : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk datar dan tutup bawah berbentuk konis. : 19485,1009 lb/jam : 197,31 in : 295,965 in : 0,25 in : 59,0889 in 3 : in 16 1 : in 4 :



3 in 16



: 2 in : Carbon Steel : 1 buah



Appendik C - 141



APPENDIK D UTILITAS Utilitas merupakan bagian penunjang dan proses utama dalam suatu pabrik dalam perancangan pabrik Kalsium Klorida Dihidrat. Utilitas yang diperlukan terdiri atas beberapa unit antara lain : 1. Unit Penyediaan Steam. 2. Unit Penyediaan Air. 3. Unit Penyediaan Listrik. 4. Unit penyediaan Bahan Bakar.



1. Unit Penyedia Steam Kebutuhan Steam Kode Alat R-110



Nama Alat Reaktor



Massa steam (kg/jam) 218,5424



R-210



Netralizer



362,14



V-310



Evaporator



23699,2907



G - 313



Steam Jet Ejector



E-332



Heater udara



Jumlah Total kebutuhan steam



80,3411 1293,4851 25653,7993



= 25653,7993 kg/jam = 56556,36894 lb/jam



Untuk faktor keamanan ditetapkan sebesar 10%. Sehingga total kebutuhan steam = 1,1 x 56556,36894 lb /jam



Appendik D – 1



Appendik D –



2



= 62212,00253 lb/jam Steam yang keluar boiler adalah steam jenuh pada kondisi : Tekanan : 4,5 bar = 65,436 psia T in : 30ºC H1



= 86ºF = 54,03 btu/lb



T out : 148ºC = 298,4 ºF H2



= 1179,72 btu/lb



∆H



= 1125,69 Btu/lbm



Perhitungan Power Boiler HP =



ms × ( H g − H f )



[Savern W.H., persamaan 172 hal. 140]



H fg × 34,5



Dimana : ms



= rate steam yang dihasilkan (lb/jam)



Hg



= enthalpi steam pada 86 oF



Hf



= enthalpi liquid pada saat air masuk boiler (Btu/lb)



Hfg



= enthalpi uap air pada 298,4 oF (Btu/lb)



(Btu/lb)



34,5 = angka penyesuaian pada penguapan 34,5 HP/lb. air/jam pada 273,6 oF menjadi uap kering.



[Van Ness, App. C, tabel C-3, hal. 628]



Sehingga :  62212,00253 lb  × (1179,72 − 54,3) Btu jam  lb  HP = 970,3 Btu × 34,5 HP lb lb



(



)



= 2091,52800 hp ≈ 2100 hp.



Appendik D –



3



Perhitungan kapasitas boiler Q



=



ms × ( H g − H f )



[Savern W.H., persamaan 172 hal.



1000



140] Q



 62212,00253 lb  × (1179,72 − 54,3) Btu jam  lb  1000



=



=



70014,6319



Btu/jam Berdasarkan Savern W.H. persamaan 173 hal.140 didapatkan :



Faktor evaporasi =



Kebutuhan air



Hg − Hf 970,3



=



(1179,72 −



54,3) Btu



970,3 Btu



jam



= 1,1599



jam



= faktor evaporasi x rate steam = (1,1599) x (62212,00253lb/jam) = 72159,7017 lb/jam = 32731,426 kg/jam.



Perhitungan kebutuhan bahan bakar mf =



m s ( H 2 − H1 ) eb × f



[Savern W.H., hal.



140] Dimana:



mf



= berat bahan bakar yang diperlukan (lb/jam)



eb



= efisiensi boiler (diasumsikan sebesar 75 %)



f



= nilai panas dari bahan bakar (diesel oil = 19525 Btu/lb) [Perry, 1984]



mf =



62212,00253 x 1125,42 = 4781,1955 lb/jam 0.75 × 19525



Appendik D –



4



Perhitungan luas area pemanasan Dari Savern diketahui bahwa luas pemanasan boiler, luas area pemanasan adalah sebesar 10 ft2 untuk setiap 1 hp boiler. Direncanakan Panjang tube



= 20 ft



Ukura pipa yang digunakan



= 4 in OD, tringular pitch



Luas permukaan linear feed (at)



= 1,178 ft2/ft



Luas perpindahan panas boiler : A = BHP x 10 ft2/ hp = 2100 hp x 10 ft2/hp = 21000 ft2 Jumlah tube = Nt =



A at × L



Dimana : A



= luas perpindahan panas boiler



at



= luas permukaan linear feed



L



= panjang tube



Maka: 21000 ft 2 Nt =  ft 2  ×  1,178 ft  



( 20 ft )



= 891,341 ≈ 892 tube. Jadi jumlah tube yang digunakan pada boiler 892 buah.



[Kern, tabel 10 hal. 844]



Appendik D –



5



SPESIFIKASI Nama alat



: Boiler



Type



: Fire tube boiler



Fungsi



: Menghasilkan steam jenuh sebagai media pemanas



Heating surface



: 22000 ft2



Jumlah tube



: 892 buah



Ukuran tube



: 4 in



Panjang tube



: 20 ft



Tekanan operasi



: 4,5 bar



Rate steam



: 62212,00253 lb/jam



Efisiensi



: 75%



Rate bahan bakar



: 4781,1955 lb/jam



Jenis bahan bakar



: Diesel oil



Jumlah boiler



: 1 buah



2. Unit Penyediaan Air Air memegang peranan yang sangat penting dalam suatu industri kimia dan harus memenuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masingmasing kepentingan dalam pabrik. Kebutuhan air dalam jumlah yang cukup besar ini direncanakan dipenuhi dari air sungai yang sebelumnya diolah dulu sampai layak dipakai. Kebutuhan air untuk pabrik Kalsium Klorida ini dapat dibedakan :



Appendik D –



6



a. Air Sanitasi Air ini digunakan untuk keperluan karyawan, laboratorium, taman dll. Kebutuhan air sanitasi dapat diperinci sebagai berikut : 1. Air kebutuhan karyawan. Kebutuhan karyawan = 120 L/hari per orang Jumlah karyawan



[Standard WHO]



= 187 orang.



Jam kerja untuk setiap karyawan 8 jam/hari Sehingga pemakaian air sanitasi untuk setiap karyawan adalah : Kebutuhan air



= 120 L/hari × (187/3) = 7480 L/hari = 311,67 L/jam.



Jika ρ air = 995,68 kg/m3. Maka kebutuhan air karyawan



= 0,31167 m3/jam x 995,68 kg/jam = 310,3235 kg/jam.



A. Untuk laboratorium, taman dan air pencucian. Kebutuhan air ini diperkirakan 50 % dari air kebutuhan karyawan = 1,5 × 310,3235 kg/jam = 465,4853 kg/jam. Jadi kebutuhan air untuk sanitasi : = (310,3235 + 465,4853) kg/jam = 775,80875 kg/jam. B. Untuk pemadam kebakaran dan cadangan air. Kebutuhan air ini diperkirakan 40% dari kebutuhan air sanitasi.



Appendik D –



Jadi total kebutuhan air sanitasi



7



= 1,4 × 775,80875 kg/jam = 1086,1323 kg/jam.



Jadi total kebutuhan air sanitasi yang diperlukan adalah: = 310,3235 + 775,80875 + 1086,1323 = 2172,2646 kg/jam



C. Air Pendingin Air pendingin digunakan sebagai media pendingin pada peralatan berikut ini: Kebutuhan Kode Alat



Nama Alat



M - 120



Tangki Ca(OH)2



(kg/jam) 824,9831



M - 220



Tagki pengencer HCl



311,6959



E - 213



Barometrik Kondensor



222643,0818



Kristaliser



13622, 4721 237402,2329



X – 320 Jumlah



Direncanakan make up air pendingin sebanyak 20 % untuk mengantisipasi kehilangan air selama proses sirkulasi. Kebutuhan air pendingin = 1,2 x 237402,2329 kg/jam. = 284882,6795 kg/jam.



D. Air Umpan Boiler Air pemanas digunakan sebanyak = 25653,7993kg/jam



Appendik D –



8



Direncanakan make up air pemanas sebanyak 20 % untuk mengantisipasi kehilangan air selama proses sirkulasi. Kebutuhan air pemanas



= 1,2 x 25653,7993Kg/jam. = 30784,5592 kg/jam.



b. Air Proses Kebutuhan air proses Kode alat M-220 M-120 Jumlah



Nama Tangki Ca(OH)2 Tangki Pengenceran



Laju air proses (kg/jam) 14,3644 9577,1874 9591,5518



Kebutuhan air proses = 9591,5518 kg/jam Faktor keamanan ditetapkan sebesar 20% Sehingga kebutuhan air proses



= 1,2 x 9591,5518 = 11509,8622 kg/jam = 277,4352 m3/hari



Jadi total penyediaan air untuk kebutuhan unit utilitas adalah : No.



Kebutuhan



Jumlah (kg/jam)



Appendik D –



1.



Air sanitasi



2.



Air pendingin



284882,6795



3.



Air pemanas



30784,5592



4.



Air proses Jumlah



11509,8622 329348,7715



9



2172,2646



Untuk menghemat kebutuhan air, maka dilakukan sirkulasi air. Diperkirakan air yang dapat disirkulasi adalah 95% dari air pendingin dan kondensat. Maka jumlah air yang dapat di sirkulasi adalah : Air pendingin = 284882,6795 x 0,9 = 256394,4116 kg/jam Air kondensat = 30784,5592 x 0,9



= 27706,1033 kg/jam = 284100,5148 kg/jam



Make Up



= kebutuhan air total – sirkulasi air = 329348,7715 – 284100,5148 = 45248,2567 kg/jam



Untuk faktor keamanan disediakan cadangan 30% dari kebutuhan air yang harus masuk, maka : Kebutuhan air total



= 1,3 x 45248,2567 = 58822,7337 kg/jam



Peralatan yang digunakan untuk pengolahan air sungai adalah sebagai berikut :



1.



Pompa Air Sungai (L-211) Fungsi



: Untuk memompa air sungai ke bak skimmer.



Type



: Centrifugal pump.



Appendik D –



10



Dasar perhitungan : Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam = 36,0224 lb/detik.



Densitas air



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3



Viskositas (μ) air



= 0,8087 cp = 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt 36,0224 lb



Rate volumetrik (Qf) =



62,1606 lb



dt



ft



= 0,5795 ft3/dt.



3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh : IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,5795) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 5,2189 in Standarisasi ID = 6 in Sch. 40



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



6,625 in



ID



=



6,065 in



A=



28,9 in2



= 0,5054 ft



= 0,2007 ft2



3 Qf 0,5795 ft dt = 2,8874 ft/dt Kecepatan linier (V) = = A 0,2007 ft 2



Cek jenis aliran fluida N Re =



D⋅V ⋅ ρ 0,5054 ft ⋅ ( 2,8874) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 168591,1417 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen.



Appendik D –



11



[Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000297 D 0,5054



f = 0,0032



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88] Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 1640,4



Elbow 90o



4



30



60,648



Gate valve



1



13



6,5702



Globe valve Total



1



340



171,836 1879,4542



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : 4 f ⋅ L ⋅ v2 F = 2 ⋅ gc ⋅ D =



4 x 0,0032 x1879,4542 x 2,8874 2 x 0,5054 x 32,174 ⋅



= 100,2826 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction : FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



[Geankoplis ed.3, hal 97] 2



Appendik D –



 A  K c = 0,55 1 − 2  A1  



12



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   0,55 ⋅ 2,8874 2 Fc = 2 ⋅ 32,174 = 0,0713 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : k ⋅ v2 FE = 2 ⋅ gc  A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   FE =



1 ⋅ 2,8874 2 2 ⋅ 32,174



= 0,1296 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 100,2826 + 0,0713 + 0,1296 = 100,4835 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[pers. 2.7.28, Geankoplis 6th hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



Appendik D –



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 2,8874 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 2,8874) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 100,4835 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174)   32,174   62,1606  -WS = 106,7057 Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



(106,7057) ⋅ ( 0,5795 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 6,9887 HP Kapasitas = 0,5795 ft3/dt = 260,1144 gpm η (effisiensi) pompa = 75 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



6,9887 HP = 11,6478 HP 0,6



η (effisiensi) motor = 80 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



13



Appendik D –



Daya motor =



14



BHP 11,6478 = = 14,5597 Hp ≈ 15 Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 260,1144 gpm



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 15 hp



Ukuran pipa



: 6 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



: stainless steel



: 1 buah



2. Skimmer (F-212) Fungsi



: Untuk memisahkan kotoran yang mengapung sekaligus sebagai bak pengendapan awal.



Bahan konstruksi : Beton bertulang Dasar Perhitungan : Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam = 36,0224 lb/detik.



ρ air pada 30oC



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3 58822,7337 kg



Rate volumetrik



=



955,68 kg



Waktu pengendapan = 12 jam



m3



jam



= 59,0779 m3/jam



Appendik D –



Volume air



= Rate volumetrik x waktu pengendapan = (59,0779 m3/jam) x (12 jam) = 708,9348 m3



Direncanakan Volume liquid = 80% volume bak, sehingga : 708,9348 m 3 Volume bak = = 886,1685 m3 0,8 Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi



=5 : 3 : 2



= (5 m) x (3 m) x (2 m) = 30 m3



Volume bak Sehingga : Volume bak



= 30 x3



886,1685 m3 = 30 x3 29,539 m3 x



= x3 = 3,0912 m



Jadi ukuran bak skimer : •



Panjang = 5 x (3,0912 m) = 15,456 m



•



Lebar



= 3 x (3,0912 m) = 9,2736 m



•



Tinggi



= 2 x (3,0912 m) = 6,1824 m



Spesifikasi bak skimmer : •



Bentuk



: Persegi panjang



•



Panjang



: 15,456 m



•



Lebar



: 9,2736 m



15



Appendik D –



•



Tinggi



: 6,1824 m



•



Bahan



: Beton Bertulang



•



Jumlah



: 1 buah



16



3. Pompa Air Sungai (L-211) Fungsi



: Untuk memompa air sungai ke bak skimmer.



Type



: Centrifugal pump.



Dasar perhitungan : Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam = 36,0224 lb/detik.



Densitas air



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3



Viskositas (μ) air



= 0,8087 cp = 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt 36,0224 lb



Rate volumetrik (Qf) =



62,1606 lb



dt



= 0,5795 ft3/dt.



ft 3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh : IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,5795) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 5,2189 in Standarisasi ID = 6 in Sch. 40



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



6,625 in



ID



=



6,065 in



A=



28,9 in2



= 0,5054 ft



= 0,2007 ft2



Appendik D –



17



3 Qf 0,5795 ft dt = 2,8874 ft/dt Kecepatan linier (V) = = 2 A 0,2007 ft



Cek jenis aliran fluida N Re



D⋅V ⋅ ρ 0,5054 ft ⋅ ( 2,8874) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 168591,1417 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000297 D 0,5054



f = 0,0032



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88] Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 120



Elbow 90o



4



30



60,648



Gate valve



1



13



6,5702



Globe valve Total



1



340



171,836 359,0542



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus :



Appendik D –



F =



=



4 f ⋅ L ⋅ v2 2 ⋅ gc ⋅ D



18



[Geankoplis ed.3, hal 97]



4 x 0,0032 x 359,0542 x 2,8874 2 x 0,5054 x 32,174 ⋅



2



= 1,1783 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction : FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K c = 0,55 1 − 2  A1  



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   Fc =



0,55 ⋅ 2,8874 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0713 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : FE =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   1 ⋅ 2,8874 2 FE = 2 ⋅ 32,174 = 0,1296 ft.lbf/lbm



Appendik D –



ΣF = F + FC + FE = 1,1783 + 0,0713 + 0,1296 = 1,3792 ft.lbf/lbm



Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[pers. 2.7.28, Geankoplis 6th hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 2,8874 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 2,8874) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 1,3792 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174 )   32,174   62,1606  -WS = 7,6014 ft . lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 7,6014) ⋅ ( 0,5795 ) ⋅ ( 62,1606) 550



19



Appendik D –



20



= 0,4978 HP Kapasitas = 0,5795 ft3/dt = 260,1144 gpm η (effisiensi) pompa = 60 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



0,4978 HP = 0,8297 Hp 0,6



η (effisiensi) motor = 80 % Daya motor =



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



BHP 0,8297 = = 1,037 Hp ≈ 1,25 Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 260,1144 gpm



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 1,25 hp



Ukuran pipa



: 6 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



: Stainless Steel



: 1 buah



4. Tangki Clarifier (F-214) Fungsi



: Untuk tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi dengan penambahan koagulan alum (Al2(SO4)3 . 18 H2O)



Appendik D –



21



Bahan konstruksi : Beton bertulang Dasar Perhitungan : Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam



ρ air pada 30oC



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3 58822,7337 kg



Rate volumetrik (Qf) =



995,6800 kg



jam



= 59,078 m3/jam.



m3



Waktu tinggal



= 2 jam



Volume air



= Rate volumetrik x waktu tinggal = (59,078 m3/jam) x (2 jam) = 118,1559 m3



Direncanakan Volume liquid



= 80% volume bak, sehingga :



Volume bak



118,1559 m 3 = = 147,6949 m3 0,8



Kebutuhan alum sebanyak 25% dari volume air total dengan konsentrasi 80 ppm atau 80 mg tiap 1 L air (0,08 kg/m3). Kebutuhan alum = (25%) x (147,6949 m3) x (0,08 kg/m3) = 2,9539 Kg tiap 2 jam = 35,4468 kg/hari. Perhitungan Dimensi Clarifier. Volume bak



= π/4 x d2 x Ls. (dianggap Ls = 1,5 d)



147,6949 m3



= π/4 x d2 x 1,5 d



147,6949 m3



= 1,1781 d3.



d



= 5,0049 m



Appendik D –



= 197,0425 in = 16,4285 ft



Tinggi Tangki Clarifier Ls = 1,5 d Ls = 1,5 (5,0049) Ls = 7,5073 m Volume tutup



π di3 = 24 tg 1 / 2α



Volume tutup



=



π (5,0149) 3 24 tg 60



= 9,4699 m3. Volume clarifier = V bak + V tutup = 147,6949 m3 + 9,4699 m3. = 638,0002 m3. Tinggi tutup



=



1 / 2 di tgα



Tinggi tutup



=



1 / 2 (5,0149) tg 60



= 1,4476 m Tinggi clarifier = Tinggi tangki + Tinggi tutup = 7,5073 m + 1,4476 m = 8,9549 m. Menentukan Tebal Silinder Tekanan hidrostatik



=



ρ .( H − 1) 144



22



Appendik D –



=



23



62,1606.( 29,3792 − 1) 144



= 12,2505 psi P desain



= 12,2505 + 14,7 = 26,9505 psia



t=



P × di + C 2.( f × E − 0,6 × P )



[Brownell & Young, pers.13.1, hal.254]



Dimana : E =efisiensi penyambungan= 0,8



[Brownell & Young, table 13.2, hal.254]



f = stress maksimum yang diijinkan (= psi) = 12,650 psi (SA 283 gradeC)



[Brownell & Young, table 13.1, hal.254]



di = diameter dalam silinder (= in) C = faktor korosi = jadi : t =



1 16



197,0425 × 26,9505 1 + = 0,3253 in 2.(12650 × 0,8 − 0,6 × 26,9505) 16



Tebal standard diambil :



3 in 8



Menentukan dimensi impeller Jenis pengaduk = flat blode turbine Si = Da/Dt = 0,33, dimana Da = 0,33 Dt Dt = di + 2 ts = 197,0425 + (2 . 3/8 ) = 197,7925 in = 16,4827 ft



[Brownell & Young, hal.88]



Appendik D –



Da



= 0,33 . 16,4827 = 5,4393 ft



S2



= E/Da = 1



E



= Da = 5,4393 ft.



L



= 0,25 . Da



24



= 0,25 . 5,4393 = 1,3598 ft S3



= W/Da = 0,25



W



= 0,25 . 5,4393 = 1,3598 ft



Menentukan Putaran Impeller = 162,1 / Da 2/3



n



= 162,1 / (5,4393)2/3 = 52,4087 rpm = 0,8735 putaran per detik Menentukan daya µ = 0,538.10-3 lb/ft.det. ρ = 62,1606 lb/ft3. Da 2 × n × ρ NRe = µ



[Mc.Cabe, jilid I, pers.9-17, hal



241] 5,43932 × 0,8735 × 62,1606 = 0,538.10 − 3 = 2985667,884 Dari fig 9-13, Mc.Cabe jilid I, didapatkan NP = 6 Power = P



N P × ρ × n 3 × Da 5 = gC



Appendik D –



=



25



6 × 62,1606 × 0,87353 × 5,43935 32,174 × 550



= 66,8827 Hp Efisien motor = 90 %



[Peter Timmer, fig. 14-38, hal. 521]



Power yang diperlukan =



66,8827 = 74,3141 HP ≈ 75 HP. 0,9



Spesifikasi tangki clarifier : Volume clarifier



: 147,6949 m3



Tinggi clarifier



: 8,9549 m.



Diameter



: 5,0049 m



Bahan



: Beton Bertulang



Jumlah



: 1 buah



5. Bak Penampung (F – 215) Fungsi



: Sebagai tempat penampung sementara over flow dari clarifier sebelum disalurkan ke sand filter. Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam = 36,0224 lb/detik.



ρ air pada 30oC



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3 58822,7337 kg



Rate volumetrik



Waktu tinggal Volume bak



=



955,68 kg



jam



= 59,0779 m3/jam



m3



= 24 jam = 59,0779 m3 / jam x 3 jam = 177,2337 m3



Direncanakan bak berisi 80% volume, maka :



Appendik D –



volume bak



= 177,2337 / 0,8 = 221,5421 m3



Bak berbentuk persegi panjang dengan ukuran : tinggi = lebar = X panjang = 4 X V



=4X3



Maka : 221,5421 m3 = 4 X3 X



= 3,8118 m



Kesimpulan : Tinggi



= 3,8118 m



Lebar



= 3,8118 m



Panjang



= 15,2473 m



6. Pompa Clarifier (L-216) Fungsi



: Untuk memompa air dari clarifier ke sand filter



Type



: Centrifugal pump.



Dasar perhitungan : Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam = 36,0224 lb/detik.



Densitas air



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3



Viskositas (μ) air



= 0,8087 cp = 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt 36,0224 lb



Rate volumetrik (Qf) =



62,1606 lb



dt



ft



= 0,5795 ft3/dt.



3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :



26



Appendik D –



IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



27



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,5795) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 5,2189 in Standarisasi ID = 6 in Sch. 40



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



6,625 in



ID



=



6,065 in



A=



28,9 in2



= 0,5054 ft



= 0,2007 ft2



3 Qf 0,5795 ft dt = 2,8874 ft/dt Kecepatan linier (V) = = 2 A 0,2007 ft



Cek jenis aliran fluida N Re =



D⋅V ⋅ ρ 0,5054 ft ⋅ ( 2,8874) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 168591,1417 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000297 D 0,5054



f = 0,0032 88]



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



Appendik D –



Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 120



Elbow 90o



4



30



60,648



Gate valve



1



13



6,5702



Globe valve Total



1



340



171,836 359,0542



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : F =



=



4 f ⋅ L ⋅ v2 2 ⋅ gc ⋅ D



[Geankoplis ed.3, hal 97]



4 x 0,0032 x 359,0542 x 2,8874 2 x 0,5054 x 32,174 ⋅



2



= 1,1783 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction : FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K c = 0,55 1 − 2  A1   0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   0,55 ⋅ 2,8874 2 Fc = 2 ⋅ 32,174 = 0,0713 ft.lbf/lbm



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



28



Appendik D –



•



29



Sudden enlargement : FE =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   1 ⋅ 2,8874 2 FE = 2 ⋅ 32,174 = 0,1296 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 1,1783 + 0,0713 + 0,1296 = 1,3792 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[pers. 2.7.28, Geankoplis 6th hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 2,8874 ft/dt



•



α =1



Appendik D –



Maka :  ( 2,8874) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 1,3792 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174 )   32,174   62,1606  -WS = 7,6014 ft . lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 7,6014) ⋅ ( 0,5795 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 0,4978 HP Kapasitas = 0,5795 ft3/dt = 260,1144 gpm η (effisiensi) pompa = 60 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



0,4978 HP = 0,8297 Hp 0,6



η (effisiensi) motor = 80 % Daya motor =



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



BHP 0,8297 = = 1,037 Hp ≈ 1,25 Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 260,1144 gpm



Efisiensi pompa : 60 %



30



Appendik D –



Power motor



: 1,25 hp



Ukuran pipa



: 6 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



31



: Stainless Steel



: 1 buah



7. Sand Filter (F-214) Fungsi



: Tempat untuk menghilangkan warna, rasa dan bau air sungai.



Type



: Tangki mendatar



Waktu tinggal : 30 menit. Dasar Perhitungan : Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam = 36,0224 lb/detik.



ρ air pada 30oC



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3 58822,7337 kg



Rate volumetrik



=



955,68 kg



jam



= 59,0779 m3/jam



m3



Waktu tinggal



= 30 menit



Volume air



= Rate volumetrik x waktu tinggal = (59,0779 m3/jam) x (30 menit) = 29,5369 m3



Direncanakan Volume liquid



= 80% volume bak, sehingga :



Appendik D –



Volume bak



=



29,5369 m 3 = 36,9237 m3 0,8



Volume ruang kosong = 20% volume tangki. Volume ruang kosong = (20%) x (36,9237 m3) = 7,3847 m3 Porositas



=



V ruang kosong V ruang kosong + V pada tan



Diasumsikan porositas bad sebesar 0,4, maka: 0,4 =



7,3847 m 3 7,3847 m 3 + Vpada tan



0,4 (7,3847 m3 + V padatan)



= 7,3847 m3



2,9539 m3 + 0,4 V padatan



= 7,3847 m3



0,4 V padatan



= 4,4308 m3



Vol. Padatan



= 11,077 m3



Volume total tangki = Volume padatan + Volume air = 11,077 m3 + 29,5369 m3 = 40,6139 m3 Menentukan dimensi tangki Volume tangki



= ¼ π . Di2 . Ls



Diasumsikan Ls



= 1,5 Di



40,6139 m3



= ¼ π . (Di)2 . 1,5 Di



Di3



= 34,4916 m3



Di



= 3,2552 m



tinggi tangki (Ls) = 1,5 x 3,2552 m



32



Appendik D –



= 4,8827 m Menentukan tinggi tutup atas dan bawah (h) h = 0,196 Di = 0,196 (3,2552 m) = 0,6380 m Jadi tinggi total tangki =



Ls + h



=



4,8827 m + 0,6380 m



=



5,5207 m



Speisifikasi tangki sand filter : Type



:



Silinder



Tinggi



:



5,5207 m



Diameter



:



3,2552 m



Tutup



:



standard dishead



Jumlah



:



1 buah



8. Bak Air Bersih (F-218) Fungsi



: Untuk menampung air dari tangki sand filter



Bahan konstruksi : Beton bertulang Dasar Perhitungan : Rate aliran



= 58822,7337 kg/jam = 36,0224 lb/detik.



ρ air pada 30oC



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3 58822,7337 kg



Rate volumetrik



=



955,68 kg



m3



jam



= 59,0779 m3/jam



33



Appendik D –



Waktu tinggal



= 24 jam



Volume air



= Rate volumetrik x waktu tinggal = (59,0779 m3/jam) x (24 jam) = 1417,8696 m3.



Bak air bersih terbagi menjadi 3 bak, sehingga : 1417,8696 m 3 Volume 1 bak = = 472,6232 m3 3 Direncanakan Volume liquid = 80% volume bak, sehingga : Volume bak



=



472,6232 m 3 = 590,779 m3 0,8



Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi



=4 : 3: 2



= (4 m) x (3 m) x (2 m) = 24 m3



Volume bak Sehingga : Volume bak = 24 x3 590,779 m3 = 24 x3 24,6158 m3 = x3



x = 2,909 m. Jadi ukuran bak clarifer : Panjang



= 4 x (2,909 m) = 11,636 m



Lebar = 3 x (2,909 m) = 8,727 m Tinggi = 2 x (2,909 m) = 5,818 m Spesifikasi bak air bersih :



34



Appendik D –



Bentuk



: persegi panjang



Panjang



: 11,636 m



Lebar



: 8,727 m



Tinggi



: 5,818 m



Bahan



: Beton Bertulang



Jumlah



: 3 buah



35



9. Pompa Air Bersih (L-219) Fungsi : Untuk memompa air bersih dari bak bersih ke tangki demineraliser Type



: Centrifugal pump



Dasar perhitungan : Air yang dipompa ke tangki demineraliser adalah air yang akan gunakan untuk air pemanas (umpan boiler). Rate aliran Densitas air



= 42293,8274 kg/jam = 25,9003 lb/detik. = 995,6800 kg/m3



Viskositas (μ) air



= 0,8087 cp



25,9003 lb Rate volumetrik (Qf) =



= 62,1606 lb/ft3



62,1606 lb



dt



= 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt



= 0,4167 ft3/dt.



ft 3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh : IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



892] IDopt =



3,9 (0,4167) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 4,4992 in



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



Appendik D –



Standarisasi ID = 6 in Sch. 40



36



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



6,625 in



ID



=



6,065 in



A=



28,9 in2



= 0,5054 ft



= 0,2007 ft2



3 Qf 0,4167 ft dt = 2,0762 ft/dt Kecepatan linier (V) = = A 0,2007 ft 2



Cek jenis aliran fluida N Re =



D⋅V ⋅ ρ 0,5054 ft ⋅ ( 2,0762) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 121226,338 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000297 D 0,5054



f = 0,0032



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88] Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan



Jumlah



[Foust, App.C-2.a] Le/D



Le (ft)



Appendik D –



Pipa lurus



131,230



Elbow 90o



4



30



60,648



Gate valve



1



13



6,5702



Globe valve Total



1



340



171,836 370,2842



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : 4 f ⋅ L ⋅ v2 F = 2 ⋅ gc ⋅ D



[Geankoplis ed.3, hal 97]



4 x 0,0036 x 370,2842 x 2,0762 = 2 x 0,5054 x 32,174 ⋅



2



= 0,7068 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction : k ⋅ v2 FC = 2 ⋅ gc  A  K c = 0,55 1 − 2  A1   0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   Fc =



0,55 ⋅ 2,0762 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0368 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement :



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



37



Appendik D –



FE =



38



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   1 ⋅ 2,0762 2 FE = 2 ⋅ 32,174 = 0,0669 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 0,7068 + 0,0368 + 0,0669 = 0,8105 ft.lbf/lbm



Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[Geankoplis 6th, pers. 2.7.28, hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 2,0762 ft/dt



•



α =1



Appendik D –



Maka :  ( 2,0762) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 0,8105 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174)   32,174   62,1606  -WS = 6,9598 ft . lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 6,9598) ⋅ ( 0,4167 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 0,3282 HP Kapasitas = 0,4167 ft3/dt = 187,0399 gpm η (effisiensi) pompa = 60 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



0,3282 HP = 0,5471 Hp 0,6



η (effisiensi) motor = 80 % Daya motor =



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



BHP 0,5471 = = 0,6838Hp ≈ 1 Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 187,0399 gpm



Efisiensi pompa : 60 %



39



Appendik D –



Power motor



: 1 Hp



Ukuran pipa



: 6 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



40



: Stainless Steel



: 1 buah



10. Tangki Demineraliser Terdiri dari kation dan anion exchanger Kation Exchanger (D-210A) Fungsi



: menghilangkan ion-ion positif yang dapat menyebabkan kesadahan air.



Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M type 316. Resin yang digunakan adalah Hidrogen exchanger (H2Z). Dimana tiap 1 m3 H2Z dapat menghilangkan 6500 – 9000 gram hardness. Direncanakan H2Z yang digunakan sebanyak 7000 g/m3. Dasar perhitungan : Rate aliran Densitas air



= 42293,8274 kg/jam = 93240,9719 lb/jam = 995,6800 kg/m3



Viskositas (μ) air



= 62,1606 lb/ft3



93240,9719 lb Rate volumetrik (Qf)



= 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt



= 0,8087 cp



=



62,1606 lb



jam



ft 3



= 187,0251 gpm. Direncanakan :



= 1500,0012 ft3/jam



Appendik D –



Tangki berbentuk silinder Kecepatan air = 5 gpm/ft2 Tinggi bad



=3m



Luas penampang tangki =



Rate volumetrik Kecepa tan air



187,0251 gpm = 5 gpm ft 2 = 37,4050 ft2 = 11,4012 m2 Volume bad = Luas x tinggi = (11,4012 m2) x 3 m = 34,2036 m3



Diameter bad = π/4 . d2



Luas



11,4012 m2 = (π/4) x d2 d



= 3,8110 m.



H/D = 1,5 H



= 1,5 x D = 1,5 x (3,8110 m) = 5,7165 m



Volume tangki V =H.A



41



Appendik D –



42



= (5,7165 m) x (11,4012 m2) = 65,1749 m3 Diasumsikan : tiap galon air mengandung 5 grain hardness, maka : Kandungan kation = 187,0251 gpm. x 5 grain = 935,1255 grain/menit = 56107,53 grain/jam. Dalam 34,2036 m3 H2Z dapat menghilangkan hardness sebanyak : = 34,2036 x 7000 gr/m3 = 239425,2 gram = 239425,2 x (2,2046/1000 lb/gram) x 7000 = 3694857,571 grain Umur resin = Jadi



setelah



3694857,571 grain = 65,8531 jam. 56107,53 grain jam 65,8531



jam



resin



harus



segera diregenerasi



menambahkan asam sulfat atau asam klorida. Spesifikasi kation exchanger : Bahan konstruksi



: Carbon Steel SA-240 Grade M type 316



Diameter



: 3,8110 m.



Tinggi



: 5,7165 m



Anion Exchanger (D-210B)



dengan



Appendik D –



Fungsi



43



: menghilangkan ion-ion negatif yang dapat menyebabkan kesadahan air.



Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M type 316. Dasar perhitungan : Rate aliran Densitas air



= 42293,8274 kg/jam = 93240,9719 lb/jam = 995,6800 kg/m3



Viskositas (μ) air



= 62,1606 lb/ft3



93240,9719 lb Rate volumetrik (Qf)



= 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt



= 0,8087 cp



=



62,1606 lb



jam



= 1500,0012 ft3/jam



ft 3



= 187,0251 gpm. Direncanakan : Anion exchanger yang digunakan sebanyak 1000 g/m3 Tangki berbentuk silinder Kecepatan air = 5 gpm/ft2 Tinggi bad



=3m



Luas penampang tangki =



Rate volumetrik Kecepa tan air



187,0251 gpm = 5 gpm ft 2 = 37,4050 ft2 = 11,4012 m2 Volume bad = Luas x tinggi = (11,4012 m2) x 3 m = 34,2036 m3



Appendik D –



Diameter bad = π/4 . d2



Luas



11,4012 m2 = (π/4) x d2 d



= 3,8110 m.



H/D = 2 H



=2 x D = 2 x 3,8110 m. = 7,622 m



Volume tangki V =H.A = (7,622 m) x 11,4012 m2 = 86,8999 m3



Diasumsikan : Tiap galon air mengandung 20 grain hardness, maka : Kandungan anion = 187,0251 gpm.x 20 grain = 3740,502 grain/menit = 224430,12 grain/jam Dalam 34,2036 m3 H2Z dapat menghilangkan hardness sebanyak : = 34,2036 m3 x 1000 = 34203,6 gram = 34203,6 x (2,2046/1000 lb/gram) x 7000 = 527836,7959 grain



44



Appendik D –



Umur resin =



45



527836,7959 grain = 2,3519 jam 224430,12 grain jam



Jadi setelah 2,3519 jam resin harus segera diregenerasi dengan menambahkan asam sulfat atau asam klorida. Spesifikasi anion exchanger : Bahan konstruksi



: Carbon Steel SA-240 Grade M type 316



Diameter



: 3,8110 m.



Tinggi



: 7,622 m



11. Bak Air Lunak (F-221) Fungsi



: Untuk menampung air bersih daei tangki demineraliser



Bahan konstruksi : Beton bertulang Dasar perhitungan : Rate aliran



= 42293,8274 kg/jam = 93240,9719 lb/jam = 995,6800 kg/m3



Densitas air



42293,827 kg Rate volumetrik (Qf)



Waktu tinggal Volume air



=



995,6800 kg



= 62,1606 lb/ft3 jam



= 42,4773 m3/jam



m3



= 8 jam = Rate volumetrik x waktu tinggal = (42,4773 m3/jam) x (8 jam) = 339,8186 m3



Direncanakan Volume liquid = 80% volume bak, sehingga :



Appendik D –



Volume bak



=



339,8186 m 3 = 424,7733 m3 0,8



Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi



=5 : 3 : 2



= (5 m) x (3 m) x (2 m) = 30 m3



Volume bak Sehingga : Volume bak = 30 x3 424,7733 m3 = 30 x3 14,159 m3 x



= x3 = 2,4192 m



Jadi ukuran bak air lunak : Panjang



= 5 x (2,4192 m) = 12,096 m



Lebar



= 3 x (2,4192 m) = 7,2576 m



Tinggi



= 2 x (2,4192 m) = 4,8384 m



Spesifikasi bak air lunak : Bentuk



: persegi panjang



Panjang



: 12,096 m



Lebar



: 7,2576 m



Tinggi



: 4,8384 m



Bahan



: Beton Bertulang



Jumlah



: 1 buah



12. Pompa Deaerator (L-222) Fungsi : Untuk memompa air dari bak air lunak ke deaerator



46



Appendik D –



Type



47



: Centrifugal pump



Dasar perhitungan : Rate aliran



= 30783,9652 kg/jam = 67866,3297 lb/jam =



18,8518 lb/dt Densitas air



= 995,6800 kg/m3



Viskositas (μ) air



= 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt



= 0,8087 cp 18,8518 lb



Rate volumetrik (Qf)



= 62,1606 lb/ft3



=



62,1606 lb



dt



= 0,3033 ft3/dt



ft 3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh : IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,3033) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 3,8999 in Standarisasi ID = 4 in Sch. 40



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



4,50 in



ID



=



4,026 in



A=



12,7 in2



= 0,3355 ft



= 0,0882 ft2



3 Qf 0,3033 ft dt = 3,4388 ft/dt Kecepatan linier (V) = = 2 A 0,0882 ft



Cek jenis aliran fluida



Appendik D –



N Re =



48



D⋅V ⋅ ρ 0,3355 ft ⋅ ( 3,4388) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 133288,2926 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000447 D 0,3355



f = 0,0039



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88] Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 98,424



Elbow 90o



4



30



40,26



Gate valve



1



13



4,3615



Globe valve Total



1



340



114,07 257,1155



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : F =



=



4 f ⋅ L ⋅ v2 2 ⋅ gc ⋅ D 4 x 0,0039 x 257,1155 x 3,4388 2 x 0,3355 x 32,174 ⋅



= 2,1937 ft.lbf/lbm



[Geankoplis ed.3, hal 97] 2



Appendik D –



•



49



Sudden contraction : FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K c = 0,55 1 − 2  A1  



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   Fc =



0,55 ⋅ 3,4388 2 2 ⋅ 32,174



= 0,1011 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : FE =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   1 ⋅ 3,4388 2 FE = 2 ⋅ 32,174 = 0,1838 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 2,1937 + 0,1011 + 0,1838 = 2,4822 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[Geankoplis 6th, pers. 2.7.28, hlm 64]



Appendik D –



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 2,8874 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 3,4388) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 2,4822 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174 )   32,174   62,1606  -WS = 8,7586 ft.lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 8,7586) ⋅ ( 0,3033 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 0,3002 Hp Kapasitas = 0,3033 ft3/dt = 136,1392 gpm η (effisiensi) pompa = 60 % BHP =



WHP η



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



50



Appendik D –



BHP =



51



0,3002 HP = 0,5004 HP 0,6



η (effisiensi) motor = 80 % Daya motor =



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



BHP 0,5004 = = 0,6255 Hp ≈ 1Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 136,1392 gpm



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 1 hp



Ukuran pipa



: 4 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



: stainless steel



: 1 buah



13. Deaerator (D-223) Fungsi



: Untuk menghilangkan gas impurities dalam air umpan boiler dengan injeksi steam



Bahan konstruksi : Carbon steel SA-240 Grade M type 316 Type



: Silinder horisontal



Dasar perhitungan : Rate aliran



= 30783,9652 kg/jam



Appendik D –



ρ air pada 30oC



= 995,6800 kg/m3 = 62,1606 lb/ft3 30783,9652 kg



Rate volumetrik



=



955,68 kg



jam



= 30,9175 m3/jam.



m3



Waktu tinggal



= 1 jam



Volume air



= Rate volumetrik x waktu tinggal = (30,9175 m3/jam) x (1jam) = 30,9175 m3



Direncanakan Volume liquid = 80% volume bak, sehingga : Volume bak



=



30,9175 m 3 = 38,6469 m3 0,8



Menentukan dimensi tangki Volume tangki = ¼ π . Di2 . Ls Diasumsikan Ls = 1,5 Di 38,6469 m3



= ¼ π . (Di)2 . 1,5 Di



38,6469 m3



= 1,178571 Di3



Di3



=



32,7913 m3



Di



=



3,2008 m



Jadi tinggi tangki (Ls) = 1,5 x 3,2008 m = 4,8011 m



Menentukan tinggi tutup atas dan bawah (h) h



= 0,196 Di



52



Appendik D –



h



53



= 0,196 (3,2008 m) = 0,6274 m.



Jadi tinggi total tangki = Ls + h = 4,8011 m + 0,6274 m = 5,4285 m Speisifikasi deaerator : Type



:



Silinder horisontal



Tinggi



:



4,8011 m



Diameter



:



3,2008 m



Tutup



:



standard dishead



Jumlah



:



1 buah



14. Pompa Boiler (L-224) Fungsi : Untuk memompa air deaerator ke boiler Type



: Centrifugal pump



Dasar perhitungan : Rate aliran



= 30783,9652 kg/jam = 67866,3297 lb/jam =



18,8518 lb/dt Densitas air



= 995,6800 kg/m3



Viskositas (μ) air



= 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt



= 0,8087 cp 18,8518 lb



Rate volumetrik (Qf)



= 62,1606 lb/ft3



=



62,1606 lb



dt



= 0,3033 ft3/dt



ft 3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :



Appendik D –



IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



54



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,3033) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 3,8999 in Standarisasi ID = 4 in Sch. 40



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



4,50 in



ID



=



4,026 in



A=



12,7 in2



= 0,3355 ft



= 0,0882 ft2



3 Qf 0,3033 ft dt = 3,4388 ft/dt Kecepatan linier (V) = = 2 A 0,0882 ft



Cek jenis aliran fluida N Re



D⋅V ⋅ ρ 0,3355 ft ⋅ ( 3,4388) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 133288,2926 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000447 D 0,3355



Appendik D –



f = 0,0039



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88]



Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 98,424



Elbow 90o



4



30



40,26



Gate valve



1



13



4,3615



Globe valve Total



1



340



114,07 257,1155



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : 4 f ⋅ L ⋅ v2 F = 2 ⋅ gc ⋅ D



[Geankoplis ed.3, hal 97]



4 x 0,0039 x 257,1155 x 3,4388 = 2 x 0,3355 x 32,174 ⋅



2



= 2,1937 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction : k ⋅ v2 FC = 2 ⋅ gc  A  K c = 0,55 1 − 2  A1  



55



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



Appendik D –



56



0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   0,55 ⋅ 3,4388 2 Fc = 2 ⋅ 32,174 = 0,1011 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : k ⋅ v2 FE = 2 ⋅ gc  A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   FE =



1 ⋅ 3,4388 2 2 ⋅ 32,174



= 0,1838 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 2,1937 + 0,1011 + 0,1838 = 2,4822 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[Geankoplis 6th, pers. 2.7.28, hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan :



Appendik D –



•



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 3,4388 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 3,4388) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 2,4822 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174 )   32,174   62,1606  -WS = 8,7586 ft.lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 8,7586) ⋅ ( 0,3033 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 0,3002 Hp Kapasitas = 0,3033 ft3/dt = 136,1392 gpm η (effisiensi) pompa = 60 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



0,3002 HP = 0,5004 HP 0,6



η (effisiensi) motor = 80 % Daya motor =



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



BHP 0,5004 = = 0,6255 Hp ≈ 1Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa :



57



Appendik D –



Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 136,1392 gpm



58



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 1 hp



Ukuran pipa



: 4 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



: stainless steel



: 1 buah



15. Pompa Bak Cooling Tower (L-225) Fungsi



: Untuk memompa air bersih ke bak air pendingin.



Type



: Centrifugal pump



Dasar Perhitungan : Air yang dipompa ke dalam bak air pendingin adalah air yang akan dipergunakan untuk kebutuhan sanitasi. Rate aliran



= 14244,134 kg/jam



= 31402,6178 lb/jam =



8,7229 lb/dt Densitas air



= 995,6800 kg/m3



Viskositas (μ) air



= 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt



= 0,8087 cp 8,7229 lb



Rate volumetrik (Qf)



= 62,1606 lb/ft3



=



62,1606 lb



dt ft



= 0,1403 ft3/dt 3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh :



Appendik D –



IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



59



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,1403) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 2,7567 in



Standarisasi ID = 3 in Sch. 40



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



3,50 in



ID



=



3,068 in



A=



7,38 in2



= 0,2557 ft



= 0,05125 ft2 3



Qf 0,1403 ft dt = 2,7376 ft/dt Kecepatan linier (V) = = A 0,05125 ft 2 Cek jenis aliran fluida N Re



D⋅V ⋅ ρ 0,2557 ft ⋅ ( 2,7376) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 80871,0873 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000587 D 0,2557



Appendik D –



f = 0,0043



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88]



Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 131,23



Elbow 90o



4



30



30,684



Gate valve



1



13



3,3241



Globe valve Total



1



340



86,938 252,1751



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : 4 f ⋅ L ⋅ v2 F = 2 ⋅ gc ⋅ D



[Geankoplis ed.3, hal 97]



4 x 0,0043x 252,1761x 2,7376 = 2 x 0,2557 x 32,174 ⋅



2



= 1,9759 ft.lbf/lbm •



60



Sudden contraction : k ⋅ v2 FC = 2 ⋅ gc  A  K c = 0,55 1 − 2  A1   0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006  



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



Appendik D –



Fc =



61



0,55 ⋅ 2,7376 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0641 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : FE =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   1 ⋅ 2,7376 2 FE = 2 ⋅ 32,174 = 0,1165 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 1,9759 + 0,0641 + 0,1165 = 2,1565 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[Geankoplis 6th, pers. 2.7.28, hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



Appendik D –



•



∆v = 2,7376 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 2,7376) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 2,1565 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174)   32,174   62,1606  -WS = 7,2702 ft.lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 7,2702) ⋅ ( 0,1403 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 0,1153 Hp Kapasitas = 0,1403 ft3/dt = 62,9751 gpm η (effisiensi) pompa = 60 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



0,1153 HP = 0,1921 HP 0,6



η (effisiensi) motor = 80 % Daya motor =



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



BHP 0,1921 = = 0,2402 Hp ≈ 0,5Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



62



Appendik D –



Kapasitas



: 62,9751 gpm



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 0,5 hp



Ukuran pipa



: 3 in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



: stainless steel



: 1 buah



16. Bak Air Pendingin (F-226) Fungsi



: Sebagai tempat penampungan air pendingin



Bahan konstruksi : Beton bertulang Dasar perhitungan : Rate aliran



= 14244,134 kg/jam



Densitas air



= 995,6800 kg/m3 14244,134 kg



Rate volumetrik (Qf)



=



955,68 kg



jam



= 14,3059 m3/dt



m3



Waktu tinggal



= 8 jam



Volume air



= Rate volumetrik x waktu tinggal = (14,3059 m3/jam)x (8 jam) = 114,4475 m3



Direncanakan Volume liquid = Volume bak



=



80% volume bak, sehingga : 114,4475 m 3 = 143,0594 m3 0,8



Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio :



63



Appendik D –



Panjang : lebar : tinggi



=4 : 3 : 1



= (4 m) x (3 m) x (1 m) = 12 m3



Volume bak Sehingga : Volume bak = 12 x3 143,0594 m3 = 12 x3 11,9216 m3 = x3 x



= 2,2844 m



Jadi ukuran bak air sanitasi : Panjang =



4 x (2,2844 m) = 9,1376 m



Lebar



=



3 x (2,2844 m) = 6,8532 m



Tinggi



=



1 x (2,2844 m) = 2,2844 m



Spesifikasi bak cooling tower : Bentuk



: persegi panjang



Panjang



: 9,1376 m



Lebar



: 6,8532 m



Tinggi



: 2,2844 m



Bahan



: Beton Bertulang



Jumlah



: 1 buah



17. Pompa Peralatan (L-227) Fungsi



:Untuk memompa air dari bak air pendingin ke peralatan proses



Type



: Centrifugal pump



Dasar Perhitungan :



64



Appendik D –



65



Air yang dipompa ke dalam bak air pendingin adalah air yang akan dipergunakan untuk kebutuhan sanitasi. Rate aliran



= 284882,6795 kg/jam = 174,459 lb/detik.



Densitas air



= 62,1606 lb/ft3



Viskositas (μ) air



= 0,8007 cp = 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt 174,459 lb



Rate volumetrik (Qf)



=



62,1606 lb



dt ft



= 2,8066 ft3/dt



3



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh : IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (2,8066) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 10,6144 in Standarisasi ID = 10 in Sch. 30



[Kern, tabel 11 hal



844] Diperoleh



: OD



=



12,75 in



ID



=



12,09 in



A=



115 in2



= 1,0075 ft



= 0,7986 ft2



3 Qf 2,8066 ft dt = 3,5144 ft/dt Kecepatan linier (V) = = A 0,7986 ft 2



Cek jenis aliran fluida N Re =



D⋅V ⋅ ρ 1,0075 ft ⋅ ( 3,5144 ) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 409061,6889 > 2100



Appendik D –



66



Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,000149 D 1,0075



f = 0,0036



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal 88]



Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 328,08



Elbow 90o



4



30



120,9



Gate valve



1



13



13,0975



Globe valve Total



1



340



342,55 804,6275



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : F =



=



4 f ⋅ L ⋅ v2 2 ⋅ gc ⋅ D 4 x 0,0036 x804,6275 x 3,5144 2 x1,0075 x 32,174 ⋅



= 40,7201 ft.lbf/lbm •



Sudden contraction : FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



[Geankoplis ed.3, hal 97] 2



Appendik D –



 A  K c = 0,55 1 − 2  A1  



67



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   0,55 ⋅ 3,5144 2 Fc = 2 ⋅ 32,174 = 0,03004 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : k ⋅ v2 FE = 2 ⋅ gc  A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   FE =



1 ⋅ 3,5144 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0546 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 40,7201 + 0,03004 + 0,0546 = 40,8047 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[Geankoplis 6th, pers. 2.7.28, hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



Appendik D –



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 3,5144 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 3,5144) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 40,8047 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174 )   32,174   62,1606  -WS = 47,0892 ft.lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 47,0892) ⋅ ( 02,8066 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 14,9367 Hp Kapasitas = 2,8066 ft3/dt = 1259,7705 gpm η (effisiensi) pompa = 60 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



14,936 HP = 24,8945 HP 0,6



η (effisiensi) motor = 80 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



68



Appendik D –



Daya motor =



69



BHP 24,8945 = = 31,1181 Hp ≈ 32 Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 1259,7705 gpm



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 32 hp



Ukuran pipa



: 10 in schedule 30



Bahan konstruksi Jumlah



: stainless steel



: 1 buah



18. Pompa Bak Klorinasi (L-230) Fungsi



: Untuk memompa air bak air bersih ke bak klorinasi



Type



: Centrifugal pump



Dasar Perhitungan : Air yang dipompa ke dalam bak klorinasi adalah air yang akan dipergunakan untuk kebutuhan sanitasi. Rate aliran



= 2172,2646 kg/jam = 1,3303 lb/detik.



Densitas air



= 62,1606 lb/ft3



Viskositas (μ) air



= 0,8007 cp = 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt 1,3303 lb



Rate volumetrik (Qf)



=



dt = 0,0214 ft3/dt lb 62,1606 3 ft



Appendik D –



70



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh : IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,0214) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 1,1828 in Standarisasi ID = 1 ¼ in Sch. 30 Diperoleh



: OD



[Kern, tabel 11 hal 844]



=



1,66 in



ID



=



1,380 in



A=



1,50 in2



= 0,1155 ft



= 0,0104 ft2



3 Qf 0,00214 ft dt = 2,0577 ft/dt Kecepatan linier (V) = = 2 A 0,0104 ft



Cek jenis aliran fluida N Re



D⋅V ⋅ ρ 0,115 ft ⋅ ( 2,0577) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 27338,36012 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,0013 D 0,0104



Appendik D –



f = 0,005



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88]



Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 150



Elbow 90o



4



30



13,8



Gate valve



1



13



1,495



Globe valve Total



1



340



39,1 204,395



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : F =



=



4 f ⋅ L ⋅ v2 2 ⋅ gc ⋅ D 4 x 0,005x 204,395 x 2,0577 2 x 0,115 x 32,174 ⋅



= 2,3393 ft.lbf/lbm •



71



Sudden contraction : k ⋅ v2 FC = 2 ⋅ gc



[Geankoplis ed.3, hal 97] 2



Appendik D –



 A  K c = 0,55 1 − 2  A1  



72



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   0,55 ⋅ 2,0577 2 Fc = 2 ⋅ 32,174 = 0,0176 ft.lbf/lb •



Sudden enlargement : k ⋅ v2 FE = 2 ⋅ gc  A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   FE =



1 ⋅ 2,0577 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0658 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 2,3393 + 0,0176 + 0,0658 = 2,4227 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[Geankoplis 6th, pers. 2.7.28, hlm 64]



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



Appendik D –



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 2,0577 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 2,0577) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 2,4227 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174 )   32,174   62,1606  -WS = 8,5811 ft.lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 8,5811) ⋅ ( 0,0214 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 0,0208 Hp Kapasitas = 0,0214 ft3/dt = 9,6056 gpm η (effisiensi) pompa = 60 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



BHP =



WHP η



BHP =



0,0208 HP = 0,0346 HP 0,6



η (effisiensi) motor = 80 %



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



73



Appendik D –



Daya motor =



74



BHP 0,0346 = = 0,0432 Hp ≈ 0,25 Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 9,6056 gpm



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 0,25 hp



Ukuran pipa



: 1 ¼ in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



: stainless steel



: 1 buah



19. Bak Klorinasi (F-231) Fungsi



: Untuk menampung air bersih yang digunakan sebagai air sanitasi.



Bahan konstruksi : Beton bertulang Dasar perhitungan : •



Rate aliran



= 2,1817 m3/jam



•



Waktu tinggal



= 24 jam



•



Volume air



= Rate volumetrik x waktu tinggal = (2,1817 m3/jam)x (24 jam) = 52,3608 m3



Direncanakan



Appendik D –



Volume liquid = Volume bak



=



80% volume bak, sehingga : 52,3608 m 3 = 65,451 m3 0,8



Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi



=5 : 3 : 2



= (5 m) x (3 m) x (2 m) = 30 m3



Volume bak Sehingga : Volume bak = 30 x3 65,451 m3



= 30 x3



2,1817 m3



= x3



x



= 1,297 m



Jadi ukuran bak klorinasi : Panjang =



5 x (1,297 m) = 6,485 m



Lebar



=



3 x (1,297 m) = 3,891 m



Tinggi



=



2 x (1,297 m) = 2,594 m



Spesifikasi bak klorinasi : Bentuk



: persegi panjang



Panjang



: 6,485 m



Lebar



: 3,891 m



Tinggi



: 2,594 m



Bahan



: Beton Bertulang



Jumlah



: 1 buah



20. Pompa Bak Air Sanitasi (L-229)



75



Appendik D –



Fungsi



:Untuk memompa air bak klorinasi ke bak air sanitasi



Type



: Centrifugal pump



76



Bahan konstruksi : Cast Iron Dasar Perhitungan : Air yang dipompa ke dalam bak klorinasi adalah air yang akan dipergunakan untuk kebutuhan sanitasi. Rate aliran



= 2172,2646 kg/jam = 1,3303 lb/detik.



Densitas air



= 62,1606 lb/ft3



Viskositas (μ) air



= 0,8007 cp = 5,3805 . 10-4 lb/ft.dt 1,3303 lb



Rate volumetrik (Qf)



=



dt = 0,0214 ft3/dt 62,1606 lb 3 ft



Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka diperoleh : IDopt =



3,9 x (Qf) 0,45 x (ρ) 0,13



[Peter & Timmerhaus, pers. 15, hlm



892] IDopt =



3,9 (0,0214) 0,45 x (62,1606) 0,13



= 1,1828 in Standarisasi ID = 1 ¼ in Sch. 30 Diperoleh



: OD



[Kern, tabel 11 hal 844]



=



1,66 in



ID



=



1,380 in



A=



1,50 in2



= 0,1155 ft



= 0,0104 ft2



3 Qf 0,00214 ft dt = 2,0577 ft/dt Kecepatan linier (V) = = 2 A 0,0104 ft



Cek jenis aliran fluida



Appendik D –



N Re =



77



D⋅V ⋅ ρ 0,115 ft ⋅ ( 2,0577) ft / dt ⋅ ( 62,1606) lb / ft 3 = µ 5,3805.10 − 4 lb / ft ⋅ dt



N Re = 27338,36012 > 2100 Karena NRe > 2100, maka jenis aliran fluida adalah turbulen. [Mc. Cabe jilid II, hlm. 47] Dipilih Bahan komersial steel dengan ε = 0,00015 ε/D =



ε 0,00015 = = 0,0013 D 0,0104



f = 0,005



[Geankoplis ed.3, fig. 2.10.3 hal



88] Perhitungan panjang ekivalen : Perpipaan Pipa lurus



[Foust, App.C-2.a]



Jumlah



Le/D



Le (ft) 150



Elbow 90o



4



30



13,8



Gate valve



1



13



1,495



Globe valve Total



1



340



39,1 204,395



Menghitung friksi pada sistem perpipaan : •



Pipa lurus : F =



=



4 f ⋅ L ⋅ v2 2 ⋅ gc ⋅ D 4 x 0,005x 204,395 x 2,0577 2 x 0,115 x 32,174 ⋅



= 2,3393 ft.lbf/lbm



[Geankoplis ed.3, hal 97] 2



Appendik D –



•



78



Sudden contraction : FC =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K c = 0,55 1 − 2  A1  



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93]



0   K c = 0,55 1 −  = 0,55 0,2006   Fc =



0,55 ⋅ 2,0577 2 2 ⋅ 32,174



= 0,0176 ft.lbf/lbm •



Sudden enlargement : FE =



k ⋅ v2 2 ⋅ gc



 A  K ex =  1 − 1  A2  



2



[Geankoplis ed.3, pers 2.10.16 hal 93] 2



0,2006   K ex =  1 −  = 1 0   1 ⋅ 2,0577 2 FE = 2 ⋅ 32,174 = 0,0658 ft.lbf/lbm ΣF = F + FC + FE = 2,3393 + 0,0176 + 0,0658 = 2,4227 ft.lbf/lbm Menentukan tenaga penggerak pompa. Berdasarkan pers. Bernoulli



[Geankoplis 6th, pers. 2.7.28, hlm 64]



Appendik D –



1 2 P − P v 2 av − v12av + g ( z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + WS = 0 2α ρ



(



)



∆ v2 ∆ z⋅ g ∆ P + + + ∑ F + WS = 0 2 ⋅ α ⋅ gc gc ρ Direncanakan : •



∆z = 20 ft



•



∆P = 0



•



∆v = 2,0577 ft/dt



•



α =1



Maka :  ( 2,0577) 2  +  ( 20) ⋅ ( 9,8)  +  0  + 2,4227 -WS =        ( 2 ) ⋅ (1) ⋅ ( 32,174 )   32,174   62,1606  -WS = 8,5811 ft.lbf/lbm Tenaga penggerak WHP =



=



WS ⋅ Q f ⋅ ρ 550



( 8,5811) ⋅ ( 0,0214 ) ⋅ ( 62,1606) 550



= 0,0208 Hp Kapasitas = 0,0214 ft3/dt = 9,6056 gpm η (effisiensi) pompa = 60 % BHP =



WHP η



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.37 hlm 520]



79



Appendik D –



BHP =



0,0208 HP = 0,0346 HP 0,6



η (effisiensi) motor = 80 % Daya motor =



[Peter & Timmerhaus, fig. 14.38 hlm 521]



BHP 0,0346 = = 0,0432 Hp ≈ 0,25 Hp. η 0,8



Spesifikasi pompa : Type



: Pompa Centrifugal



Lama operasi



: 24 jam



Kapasitas



: 9,6056 gpm



Efisiensi pompa : 60 % Power motor



: 0,25 hp



Ukuran pipa



: 1 ¼ in schedule 40



Bahan konstruksi Jumlah



: stainless steel



: 1 buah



1. Bak Air Sanitasi (F-231) Fungsi



: Sebagai tempat penampungan air sanitasi



Bahan konstruksi : Beton bertulang Dasar perhitungan : •



Rate aliran



= 2,1817 m3/jam



•



Waktu tinggal



= 24 jam



•



Volume air



= Rate volumetrik x waktu tinggal = (2,1817 m3/jam)x (24 jam)



80



Appendik D –



= 52,3608 m3 Direncanakan Volume liquid = Volume bak



=



80% volume bak, sehingga : 52,3608 m 3 = 65,451 m3 0,8



Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio : Panjang : lebar : tinggi



=5 : 3 : 2



= (5 m) x (3 m) x (2 m) = 30 m3



Volume bak Sehingga : Volume bak = 30 x3 65,451 m3



= 30 x3



2,1817 m3



= x3



x



= 1,297 m



Jadi ukuran bak klorinasi : Panjang =



5 x (1,297 m) = 6,485 m



Lebar



=



3 x (1,297 m) = 3,891 m



Tinggi



=



2 x (1,297 m) = 2,594 m



Spesifikasi bak klorinasi : Bentuk



: persegi panjang



Panjang



: 6,485 m



Lebar



: 3,891 m



Tinggi



: 2,594 m



Bahan



: Beton Bertulang



Jumlah



: 1 buah



81



Appendik D –



82



3. Unit Penyediaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik pada Pra Rencana Pabrik Kalsium Klorida Dihidrat dari limestone dan asam klorida ini dipenuhi oleh PLN dan Generator Set. Kebutuhan listrik perusahaan terbagi menjadi 2 bagian : a. Kebutuhan listrik untuk proses produksi : 1. Pengolahan air (utilitas) 2. Peralatan proses Tabel D.1 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26



Nama Alat Tangki Pengencer HCl Pompa Pompa Belt conveyor Ball Mill Vibrating Screen Bucket Elevator Reaktor Pompa Blower Tangki Penampung Ca(OH)2 Screw conveyor Bucket Elevator Pompa Reaktor Netralizer Pompa Pompa Rotary Drum Vacuum Filter Pompa Centrifuge Screw conveyor Pompa Rotary Dryer Blower Udara Screw conveyor Bucket Elevator



Kode M – 120 L -122 L -123 J – 130 C – 130 H – 132 J – 133 R – 110 L – 111 G – 112 M – 220 J – 222 J – 223 L – 224 R – 110 L – 211 L – 242 H – 320 L – 311 H – 230 J – 331 L – 322 B – 330 G – 331 J – 344 J – 345



Jumlah 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1



Hp 6,5 3 6 1 47 13 1 8 5 0,5 6,5 0,5 0,5 0,5 6,5 6 2 11 0,5 6,5 3 0,5 17 8 3 0,5



Appendik D –



Jumlah Tabel D.2 Kebutuhan listrik untuk Pengolahan air (uitlitas) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11



Nama Alat Pompa Pompa Pompa Motor clarifier Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa



Kode Alat L-211 L-213 L-216 F-214 L-219 L-222 L-224 L-225 L-227 L-228 L-229 Jumlah



Jumlah 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1



83



163,5



Hp 15 1,25 1 75 0,5 1 1 0,5 32 0,5 0,5 128,25



Total kebutuhan listrik untuk proses produksi dan utilitas adalah: = (128,5 + 163,5) = 292 Hp = 292 Hp x 0,7475 KW/Hp = 217,7444 KW



b. Kebutuhan listrik untuk penerangan. Untuk keperluan oenerangan dapat diperoleh dengan mengetahui luas bangunan dan areal tanah dengan menggunakan rumus: L=



A× F U× D



Dimana : L



= lumen outlet



A = luas daerah



Appendik D –



F



84



= Foot Candle



U = Koefisien Utilitas = 0,8 D = Effisiensi rata-rata penerangan = 0,75



Tabel D.3 kebutuhan daya untuk penerangan Foot No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28



Ruang Pos keamanan Parkir khusus tamu Parkr karyawan Parkir truk Kantin Poliklinik Mushola Toilet Unti PMK Gudang peralatan Bengkel Laboratorium qualty control Kantor umum Departemen produksi Departemen teknik Kantor devisi litbang Perpustakaan Area pengolahan limbah Boiler Unit istrik/ generator Ruang control Area penyimpanan bahan baku Area penyimpanan produk Area proses Area utilitas Ruang Serba guna (aula) Area perluasan Jalan, taman dan halaman Total



Luas (m2) 30 60 100 250 50 50 100 20 40 200 200 150 200 85 85 85 50 300 75 100 125 500 600 5000 500 200 3000 1800 13955



Candle 5 10 10 10 10 5 10 10 5 15 15 30 20 10 10 10 10 15 15 15 15 10 10 40 15 10 10 10



Lumen 1614,5473 6458,1892 10763,6486 26909,1216 5381,8243 2690,9122 10763,6486 2152,7297 2152,7297 32290,9459 32290,9459 48436,4189 43054,5946 9149,1013 9149,1013 9149,1013 5381,8243 48436,4189 12109,1047 16145,4730 20181,8412 53818,2432 64581,8918 2152729,7280 80727,3648 21527,2973 322909,4592 193745,6755 3244701,8825



Appendik D –



85



Untuk taman,utilitas, area proses dan area penyimpanan produk akan diapaki lampu mercusuar 250 watt dengan out put lumen sebesar 10.000. [Perry 3 th ed hal 1758] Dari perhitungan diatas didapatkan : 1. 2.



Luman untuk jalan, taman dan halaman



= 193745,6755



3.



Lumen untuk areal utilitas



= 80727,3648



Lumen untuk areal proses



= 2152729,7280



4. Lumen untuk areal produk



= 64581,8918



5. Luman untuk areal penyimpanan bahan baku



= 53818,2432



6. Luman untuk daerah parkir



= 44130,9594



Total luman



= 2589733,8628



Jumlah total lampu pijar yang digunakan



= 2589733,8628 /10000 = 258,9734 = 259 buah



Untuk penerangan daerah lainnya digunakan lampu TL 40 watt dengan out put lumen 1960, sehingga lampu TL watt yang dibutuhkan adalah: Jumlah lampu TL yang dibutuhkan



= 3244701,8825- 2589733,8628 = 654968,0197 = 335 buah



Kebutuhan listrik untuk



penerangan



= (259 x 250) + (335 x 40)



= 78150 Watt = 78,150 KW



Appendik D –



86



Jadi total kebutuhan listrik, yaitu untuk kebutuhan proses dan penerangan adalah : Total Listrik = 78 + 218 = 296 KW kebutuhan listrik disuplai dari generator. Power faktor untuk generator = 80 % Power yang harus dibangkitkan generator



= 218 / 0,8 = 273 KW



Tenaga generator set



= 931,7490 Btu/jam



Digunakan generator pembangkit



= 300 KW (300 KVA)



Kebutuhan bahan bakar



= 0,0477 lbm/jam



Spesifikasi Alat Type Generator



: AC Generator



Kapaasitas



: 300 KVA



Power faktor



: 80 %



Frekuensi



: 200 Hz



Penggerak



: Diesel Oil (solar)



Jumlah



: 1 buah



4. Unit Penyediaan Bahan Bakar Unit penyediaan bahan bakar memenuhi kebutuhan bahan bakar untuk boiler (penghasil steam) dan bahan bakar untuk generator (pembangit listrik). a. Boiler



Appendik D –



Kebutuhan bahan bakar boiler sebesar 4781,1955 lb/jam. b. Generator Heating value bahan bakar = 19525 Kebutuhan bahan bakar



= 0,0477 lbm/jam



Jadi total kebutuhan bahan bakar pada unit penyediaan bahan bakar = (4781,1955 + 0,0477) lbm/jam = 4781,2432 lbm/jam Perancangan Tangki Bahan Bakar Fungsi



: Untuk menyimpan bahan bakar yang akan digunakan.



Type



: Fixed roof



Bahan



: High Alloy Steel SA 240 Grade A



Kondisi



: P = 14,7 psi, T = 30oC



Dasar Perhitungan Rate bahan bakar



= 4781,2432 lb/jam = 114749,8368 lb/hari.



Densitas



= 875,7 kg/m3 = 55 lb/ft3



Waktu tinggal



= 30 hari.



Massa bahan bakar



= 114749,8368 lb/hari x 30 hari = 3442495,104 lb.



Volume bahan bakar



=



3442495,104 lb = 62590,8201 ft3. 50 lb/ft 3



Direncanakan : Volume liquid dianggap menempati 80% volume tangki : 62590,8201 ft 3 Volume tangki = = 78238,5251 ft3 0,8



87



Appendik D –



Menghitung diameter tangki Volume tangki



= ¼ x π x D2 x H (dianggap H = 1,5 D)



78238,5251 ft3



= ¼ x π x D2 x 1,5 D



78238,5251 ft3



= 1,1781 D3



D3



= 66410,7674 ft3



D



= 40,4961 ft =



485,9528 in



Menghitung tinggi tangki (H) H



= 1,5 D = 1,5 x (40,4961 ft) = 60,7442 ft = 728,9298 in



Menghitung tebal tangki ts



=



Pi × D + C , dimana : 2( f ⋅ E − 0,6 ⋅ P )



f



= 15600 psi



E



= 0,85



C



= 1/16 in = 0,0625 in



Jadi tebal tangki



=



(14,7)



× ( 485,9528) + 0,0625 2 ( (15600 × 0,85) − (0,6 × 14,7) )



= 0,332 in ≈ 3/8 in Menghitung tebal tutup th



=



Pi × D + C 2( f ⋅ E − 0,6 ⋅ P ) cos 0,5 α



88



Appendik D –



th



=



89



(14,7 )



× ( 485,9528 ) + 0,0625 2 ( (15600 × 0,85) − (0,6 × 14,7) ) ( 0,5)



= 0,3319 in ≈ 3/8 in



Spesifikasi tangki bahan bakar : Fungsi



: Menyimpan bahan bakar sebelum sebelum digunakan pada unit utilitas.



Type



: Fixed roof



Bahan



: High Alloy Steel SA 240 Grade A



Jumlah



: 1 buah



Dimensi tangki Tinggi silinder



: 60,7442 ft



Diameter silinder



: 40,4961 ft



Tebal silinder



: 3/8 in



Tebal tutup



: 3/8 in.



APPENDIK E ANALISA EKONOMI



Kapasitas



= 8.838,3838 kg / hari = 70.000.000 kg / tahun



Operasi



= 330 hari / tahun



Basis



= 1 tahun



E.1.



Metode Penafsiran Harga Harga peralatan setiap saat akan berubah tergantung pada perubahan



kondisi ekonomi. Untuk penaksiran harga peralatan, diperlukan indeks harga yang dapat digunakan untuk mengkonvesi harga peralatan pada masa lalu, sehingga diperoleh harga alat saat ini. Harga peralatan dapat ditaksir dengan menggunakan persamaan dibawah ini: I  Cx = Ck .  x  ……………………..[Peter & Timmerhaus, hal 164]  Ik  Di mana : Cx



: Tafsiran harga alat saat ini



Ck



: Tafsiran harga alat pada tahun k



Ix



: Indeks harga saat ini



Ik



: Indeks harga saat k Sedangkan untuk menaksir harga alat yang sama dengan kapasitas yang



berbeda digunakan persamaan :



Appendik E - 1



Appendik E - 2



n



C  VA = VB  A  …………….. [Peter & Timmerhaus edisi IV, hal 169]  CB  Di mana: VA : Harga alat dengan kapasitas A VB : Harga alat kapasitas B CA : Kapasitas alat A CB



: Kapasitas alat B



N : eksponen harga alat. Harga alat pada pra rencana pabrik Kalsium Klorida Dihidrat ini didasarkan pada harga alat yang terdapat pada Peter & Timmerhaus dan Ulrich, G.D. Tabel E.1 Indeks Harga alat Tahun 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994



Cost Index 324 343 355 357,6 361,3 358,2 359,2 368,1



Tahun 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002



Cost Index 381,1 381,7 386,5 389,5 390,6 394,1 394,3 390,4



Cost Index



Appendik E - 3



500 400 300 200 100 0 1985



y = 4,1315x - 7869,3 2



R = 0,897 1990



1995



2000



2005



Tahun



Grafik E.1 Regresi linier



Dengan regresi linier didapatkan : Y = 4,1315 X – 7869,3 dengan R2 = 0,897 Dengan persamaan diatas maka dapat dicari index tahun 2010. Index harga tahun 2010 = 428,277



E.2 Harga Peralatan Dengan menggunakan persamaan-persamaan pada metode penafsiran harga didapatkan harga peralatan proses seperti terlihat pada tabel E.2 dan harga peralatan utilitas pada tabel E.3. Contoh perhitungan peralatan: Nama alat



: pompa (L - 112)



Type



: Centrifugal pump



Bahan



: Stainless steel



Power



: 3 Hp = 2,2371 KW



Appendik E - 4



Dari fig 5-49, Ulrich hal 31, didapatkan : FM



= 1,9



CP



= $ 4100



CBM = CP . FM = $ 4100 . 1,9 = $ 7790 Harga pada tahun 2010 adalah : =



Indeks h arg a tahun 2010 x h arg a alat tahun 1982 Indeks h arg a tahun 1982



= (428,277/ 315 ) x $ 7790 = $ 10591,35819 Tabel E.2. Harga Peralatan Proses No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.



Kode R-110 L-111 G-112 F-113 M-120 F-121 L-122 L-123 J-130 C-131 H-132 J-133 M-220 F-221 J-222 J-223 L-224 R-210 L-221 H-230 H-240 F-241



Nama alat Reaktor Pompa Blower Udara Tangki penampung CO2 Tangki Pengencer HCl Tangki penampung HCl Pompa Pompa Belt conveyor Ball Mill Vibrating Screen Bucket elevator Tangki Ca(OH)2 Silo CaO Screw Conveyor Bucket elevator Pompa Reaktor Netralizer Pompa Thickener Rotary Drum Vacuum Filter Tangki penampung CaCl2



Jumlah 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1



Harga/Unit ($) 113890,411 6526,125714 44187,30952 60077,48686 54384,38095 1.903.453 5574,399048 6798,047619 24472,97143 68524,32 27736,03429 17674,92381 4078,828571 6934,008571 23793,16667 17674,92381 3127,101905 47586,33333 6798,047619 48945,94286 135960,9524 140069,6924



Appendik E - 5



23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 32 33 34 35 36 37 38 39 40



L-242 V-310 L-311 E-312 G-313 F-314 X-320 H-330 L-331 J-332 B-340 G-341 E-342 H-343 J-344 J-345 F-350



Pompa Evaporator Pompa Barometrik Kondensor Steam Jet Ejector Hot Well Kristaliser Centrifuge Pompa Screw Conveyor Rotary Dryer Blower Udara Heater Udara Cyclone Screw Conveyor Bucket elevator Silo CaCl2.2H2O Jumlah



1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 47



4350,750476 2613169,505 3127,101905 4758,633333 2719,219048 17674,92381 159785,3901 129162,9048 3127,101905 23793,16667 42147,89524 9517,266667 5166,51619 4418,730952 23793,16667 17674,92381 8837,461905 5841493,4



Tabel E.3. Harga Peralatan Utilitas No.



Kode



Nama Peralatan



1. D-210A Kation Exchanger 2. D-210B Anion Exchanger 3. L-211 Pompa Air Sungai 4. F-212 Skimmer 5. L-213 Pompa Skimmer 6. F-214 Tangki Clarifier 7. F-215 Sand Filter 8. F-216 Bak Air Bersih 9. L-217 Pompa Air Bersih 10. F-218 Bak Air Lunak 11. L-219 Pompa Daerator 12. Q-220 Boiler 13. F-221 Daerator 14. L-222 Pompa Boiler 15. L-223 Pompa Bak Cooling Tower 16. L-224 Bak Cooling Tower 17. L-225 Pompa Peralatan



Jumlah 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1



Total Harga ($) 23450,939 25720,3847 10434,7523 9106,6929 10434,7523 9163,6098 19733,5483 27450,0575 5501,9603 7968,3563 5501,9603 14293,2122 8552,1867 5501,9603 5501,9603 750,2346 10434,7523



Appendik E - 6



18. 19. 20. 21 22



L-226 F-227 L-228 F-229 P-230



Pompa ke Bak Klorinasi Bak Klorinasi Pompa Bak Air Sanitasi Bak Air Sanitasi Cooling Tower Jumlah



Harga alat total



1 1 1 1 1 22



10434,7523 3980,2227 10434,7523 5501,9603 19275,2182 249128,2259



= Harga peralatan proses + Harga peralatan utilitas = US$ 5.841.493,4 + US$ 249.128,2259 = US$ 6.090.621,63



1 US$



= Rp. 9.600



[Headline News, 4 Februari 2008]



Jadi harga alat total = Rp. 58.469.967.607 Dengan safety faktor 20 % = 1,2 x Rp. 58.469.967.607 = Rp. 70163961128



E.3. Perhitungan Harga Bahan Baku dan Bahan Pembantu 1. Limestone Harga beli = Rp.5.000,00 Kebutuhan per tahun



= 53.831,2768 kg /hari x 330 hari/tahun = 17.764.321,34 kg/tahun



Harga beli per tahun



= 17.764.321,34 x Rp. 5.000,00 = Rp. 88.821.606.700,00



2. HCl Harga beli = Rp 7000 / kg 4868,2694



Appendik E - 7



Kebutuhan per tahun



= 12.852.231,22 kg/tahun



Harga beli per tahun



= 12.852.231,22 x Rp 7000 = Rp. 89.965.618.510,00



3. CaO Harga beli = 5.000 / kg Kebutuhan per tahun



= 118.147,92 kg/tahun



Harga beli per tahun = 118.147,92 x Rp 5000 = Rp. 590.739.600,00 Jadi harga total bahan baku per tahun = Rp. 179.377.964.800,00



E.4. Perhitungan Harga Jual Produk 1. CaCl2.2H2O Produksi per tahun



= 70.000 ton



Harga jual



= Rp. 19.500 / kg



Harga jual per tahun = 70.000.000 kg x Rp 19.500 = Rp. 1.365.000.000.000,00 2. CO2 Produksi per tahun



= 23239651 kg



Harga jual



= Rp. 45.000 / kg



Harga jual per tahun



= 23239651 kg x Rp. 45.000 = Rp. 1.045.780.000.000,00



3. CaCl2 Produksi per tahun



= 1617353 kg



Appendik E - 8



Harga jual



= Rp. 9.100 / kg



Harga jual per tahun = 1617353 kg x Rp. 9100 = Rp. 14.717.909.606,00 Total harga jual produk = Rp 2.376.930.000.000,00



E.5. Perhitungan Biaya Utilitas a. Air •



Air sanitasi Kebutuhan air sanitasi = 2172,2646 kg/jam Kebutuhan air sanitasi per tahun = 17206,57 m3



•



Air Sungai Kebutuhan air sungai = 58822,7337 kg/jam Kebutuhan air sungai per tahun = 465936,6 m3 Biaya pengolahan air rata – rata = Rp 600 / m3 Biaya pengolahan air sungai per tahun = Rp 279.561.974,00 Biaya air total per tahun = biaya untuk air sanitasi + biaya untuk air sungai = Rp 10.323.943,00 + Rp 279.561.974,00 = Rp 289.855.917,00



b. Bahan bakar Kebutuhan bahan bakar = 4781,2432 lbm/jam = 715,78778 liter/tahun Harga diesel oil



= Rp 5.000 / liter



Biaya bahan bakar boiler per tahun = 715,78778 × Rp 5.000 = Rp 3.578.938,923,00



Appendik E - 9



c. Listrik (PLN) Kebutuhan listrik



= 217,7444 KW = 217,7444 KW x 8 x 330 = 574.845,216 KW/tahun



Biaya listrik total / tahun = Rp 369.740.442,9 Jadi total biaya utilitas per tahun = Rp 3.964.634.464,00



E.6. Perhitungan Harga Tanah dan Bangunan •



•



Tanah Luas tanah



= 14.000 m2



Harga tanah per m2



= Rp 400.000,00



Total harga tanah



= Rp 5.600.000.000,00



Bangunan Luas bangunan gedung



= 10.290 m2



Luas bangunan pabrik



= 3.710 m2



Harga bangunan gedung per m2 = Rp 600.000,00 Harga bangunan pabrik per m2



= Rp 400.000,00



Total harga bangunan gedung



= Rp 2.226.000.000,00



Total harga bangunan pabrik



= Rp 4.116.000.000,00



Total harga bangunan



= Rp 3.084.800.000,00



Jadi total harga tanah dan bangunan



E.7 Gaji Karyawan Tabel E.4 Daftar Gaji Karyawan



= Rp 11.942.000.000,00



Appendik E - 10



No



1 2 3



Jabatan (Tugas)



Direktur utama Manager pabrik Manager administrasi



Jumlah



Gaji/bulan



Total



1



(Rp) 9.000.000



(Rp) 9.000.000



1 1



6.000.000 6.000.000



6.000.000 6.000.000



Appendik E - 11



4 5



Sekretaris Kepala LITBANG (R&D) Staff LITBANG (R&D)



6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33



Kepala Dept. QC Karyawan QC Kepala Dept. Produksi Kepala Dept. Teknik Kepala Dept. Pemasaran Kepala Dept. Keuangan Kepala Dept. SDM Kepala Dept. Humas Kepala Divisi Produksi Karyawan Produksi Kepala Divisi Gudang Staff Gudang Staff Utilitas Kepala Divisi Bengkel & Perawatan Staff Bengkel & Perawatan Kepala Divisi Penjualan Staff Penjualan Kepala Divisi Promosi Staff Promosi Kepala Divisi Research Marketing Staff Research Marketing Kepala Divisi Transportasi Staff Transportasi Kepala Divisi Pembukuan Keuangan Staff Pembukuan Keuangan Kepala Divisi Penyediaan & Pembelanjaan Staff Penyediaan &



2 1



1.500.000 5.000.000



3.000.000 5.000.000 5.000.000



2 2 2 1 5 5 1 1 1 1 1 1 1 48 1 10 3 6 1



2.500.000 1.250.000 900.000 3.000.000 1.250.000 900.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 1.000.000 3.000.000 900.000 900.000 600.000 3.000.000



2.500.000 1.800.000 3.000.000 6.250.000 4.500.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 3.000.000 48.000.000 3.000.000 9.000.000 2.700.000 3.600.000 3.000.000



15



750.000



11.250.000



1 5 1 4 1



3.000.000 850.000 3.000.000 850.000 3.000.000



3.000.000 4.250.000 3.000.000 3.400.000 3.000.000



4 1 2 10 1



1.250.000 2.000.000 900.000 600.000 3.000.000



5.000.000 1.500.000 1.800.000 6.000.000 3.000.000



5



1.500.000



7.500.000



1



3.000.000



3.000.000



2



1.250.000



2.500.000



Appendik E - 12



Pembelanjaan 34 Kepala Divisi Kesehatan 35 Staff Kesehatan Kepala Divisi 36 Ketenagakerjaan 37 Staff Ketenagakerjaan 38 Kepala Divisi Keamanan 39 Staff Keamanan 40 Kepala Divisi Kebersihan 41 Staff Kebersihan Total E.8 Pengemasan



1 2 1



3.000.000 1.500.000 3.000.000



3.000.000 2.500.000 3.000.000



2 1 18 1 15



1.250.000 2.000.000 800.000 1.500.000 600.000



2.500.000 2.000.000 14.400.000 1.500.000 9.000.000 238.450.000



1. Produk Utama : CaCl2.2H2O Pengemasan produk dilakukan dengan kemasan 50 kg Produksi



= 70.000 ton /tahun



Kebutuhan kemasan



= 1400000 /tahun



Harga kemasan



= Rp. 800,00/kemasan



Biaya pengemasn



= Rp. 800,00 x 1400000 = Rp. 1.120.000.000,00



2. CaCl2 Pengemasan produk dilakukan dengan kemasan 50 kg Produksi



= 1617353 kg



Kebutuhan kemasan



= 32347,06/tahun



Harga kemasan



= Rp. 800,00/kemasan



Biaya pengemasan



= Rp. 800,00 x 32347,06 = Rp. 2.587.7648/tahun