Kuliah 3 Vessel & Tangki [PDF]

Citation preview

Vessel & Tangki



Tangkidan Tipe –tipe Tangki



2.1. Pendahuluan ►



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



►



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



►



Kebanyakan alat proses berupa tangki baik bertekanan dalam atau bertekanan luar



Secara umum tangki dibedakan menjadi dua menurut kegunaannya, yaitu:



a)Tangki penyimpanan (Storage tank/vessel) b)Tangki pemprosesan (Process tank/vessel)



Faktor utama yang mempengaruhi pemilihan ►Fungsi dan lokasi vessel ►Sifat fluida yang



disimpan ►Suhu operasi dan tekanan ►Kapasitas produksi



Tipe Vessel Yang Umum Digunakan ►Tangki terbuka



dan tangki tertutup ►Bentuk tangki silinder (vertikal atau horizontal) atau bola ►Bentuk dasar (bottom) vessel ►Bentuk tutup atas vessel



Open Vessel ► Tanki untuk sistem operasi batch



► Sebagai settling tank (sedimentation tank



or clarifier) ► Decanters



► Reaktorkimia ► Reservoir



►Jenis ini dapat digunakan untuk menyimpan



material yang tidak rusak karena air dan polusi udara serta cuaca. ►Jika cairan dapat berubah karena pengaruh – pengaruh tersebut maka atap dibutuhkan.



C lossed Vessel ► Untuk fluida yang bersifat mudah terbakar, bersifat



toksik, dan gas harusmenggunakan clossed vessel ► Bahan-bahan kimia



yang berbahaya



► Petroluem (bahan yang mudah terbakar)



► Atap bisa berupa fixed roof ataupun floating roof. ► Fixed roof biasanya berbentuk dome



atau cone



► Fixed roofs membutuhkan ventilasi untuk menghindari



perubahan tekanan akibat perubahan suhu, pengisian dan pengeluaran cairan didalam. ► API



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



Fixed roof tank



Floating roof tank



Berdasarkan tekanannya 1.



Bejana bertekanan dalam (internal pressure)



2.



Bejana bertekanan luar/vakum (external pressure)



► Atmospheric tanks: These tanks are the most common. Although they are



called atmospheric, they are usually operated at internal pressure slightly above atmospheric pressure. The fire codesdefine an atmospheric tank as operating from atmospheric up to 3.5 kN/m2 (0.0345 atm)above atmospheric pressure. ► Low-pressure tanks: Within the



context of tanks, low pressure means that tanks are designed for a pressure higher than atmospheric tanks. Thisalso means that these tanksare relatively high-pressure tanks.Tanksof this type are designed to operate from atmospheric pressure up to about 100 kN/m2 (1.1 atm).



► Pressure vessels (high-pressure tanks): Since high-pressure tanks are



really pressure vessels, the term high-pressure tank is not frequently used; instead they are c alled only vessels.



Berdasarkan tebal dinding 1.



Berdinding tipis



A pressure vessel is assumed to be a thin walled pressure vessel when the thickness of the vessel is less than 1/20 of its radius. 2.



Berdinding tebal



Berdasarkan peletakannya 1.



Tangki Horisontal



2.



Tangki vertikal



Berdasarkan tinggi 1.



Tangki pendek



2.



Tangki tinggi



Stress pada dinding bejana ►Axial stress ►Circumferensial stress



2.2. Vessel & Tangki Pendek 1.



Kode desain tangki



2.



Desain dimensi tangki



a. Desain diametertangki b. Desain tinggi tangki



3.



4.



Desain tangkibertekanan



a. Faktoryang mempengaruhi tebal



a. Desain tebal bagian silinder



-gaya dan stress pada bagian silinder



Desain tebal bejana bertekanan luar



b. Penguat keliling 5.



Penyangga tipe leg and lug



-faktor pengelasan



a. Desain Leg



-faktor korosi



b. Desain Lug



-pengembangan pers. desain tebal bg silinder



b. Desain tebal bagian tutup -tutup berbentukpiring -tutup berbentukcorong c. Desain nozzle dan penguatnya -lubang pemasukan & pengeluaran ( nozzle) -manhole dan handhole



Standar Desain Tangki



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



Beberapa kode yang biasa digunakan a.



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



b.



IS2825 – 1979, kode yang dikeluarkan India (Indian standard)



c.



ASME sec tion VIII, kode AS(Americ an Soc iety Mec hanic al Engineering)



d.



API, kode AS(Americ an Petroleum Institute)



Pemakaian kode beragam, antara lain a. b. c.



ASME c ode welding qualific ation utk boiler ASA C ode utk pipa bertekanan APIC ode utk pengelasan tangki penyimpan minyak bumi



Pemakaian kode dapat dilihat pada a. Dimensi Flanged and dished head – ASME C ode Standard Straight Flange – ASME Code b.



Properties dari C abon Steel – API Standart Spesifikasi low Alloy Steel – API Standart Dimensi tangki – APIStandard



American Petroleum Institute (API)



Institut ini telah mengembangkan standar untuk tangki atmosferis, diantaranya adalah: 1.



API Specification 12B, Bolted Production Tanks



2.



API Specification 12D, Large Welded Production Tanks



3.



API Specification 12F, SmallWelded Production Tanks



4.



API Standard 650, Steel Tanks for Oil Storage



American Water Works Association (AWWA) ► Asosiasi ini mengembangkan



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



► AWWA D100, Standard for Steel Tanks—Standpipes,



Reservoirs, and Elevated Tanks for Water Storage contains rules for design and fabrication. ► MeskipunAWWA ini dikhususkan untuk penyimpanan air,



namun bisa juga digunakan untuk mendesain penyimpanan cairan lain.



Desain Tangki



Bagian tangki yang didesain umumnya adalah : ► Diameter



tangki



► Tinggi



bagian silinder



► Tinggi



tutup bawah



► Tinggi



tutup atas



► Tebal silinder ► Tebal tutup bawah ► Tebal tutup atas



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



2.2.2. Desain dimensi tangki Desain Diameter ta ngki



a.



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



V =Q x V Q



3 3



Volume total tangki dapat dihitung disesuaikan dengan proses atau fungsi tangki, apakah sebagai penampung, pengaduk, pemanas/pendingin, atau kontaktor gas liquid. V total =Vruangkosong +Vperalatandalamtangki +Vc airantangki Volume total juga termasuk volume pada bagian tutup bawah, bagian silinder, dan bagian tutup atas. V total =Vtutupatas +Vsilinder +Vtutupbawah



Vol tutup a tas



Vol silinder



Vol tutup bawah



C ontoh perhitungan Standar dished head conical Perhitungan volume bagian bawah (V1) asumsi V1 = luas alas x (1/3 ) x tinggi =



Volume bagian silinder (V2)



Volume bagian tutup atas (V3)



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



Volume total tangki



b. Desain tinggi bagian tangki Tinggi bagian tutup bawah



Tinggi bagian silinder, diambil 1,5 x diameter tangki atau dihitung berdasarkan pada proses yang berlaku pada tangki tersebut. Untuk kontaktor, diameter tangki dihitung berdasarkan supervic ial veloc ity. Tinggi bagian tutup atas



Soal latihan 1.



Sebuah tangki digunakan untuk menampung liquid dengan laju alir 125 ft3/jam dengan waktu tinggal rata-rata 1 jam. Tutup atas berbentuk standard dished head dan tutup bawah berbentuk c onic al dengan sudut 1200. Desainlah dimensi bejana tersebut.



2.



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