![Neraca Masssa Industri Pulp PDF [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/neraca-masssa-industri-pulp-pdf.jpg)
6 0 6 MB
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas Produk
: 50000 ton/tahun
Satuan Operasi
: kg/jam
= 6313 kg/jam
Kemurnian Produk (BSN,2009 ; Dence & Reeve, 1998) Tabel LA-1 Kemurnian Produk Bleached Kraft Pulp No. Keterangan
Jumlah
1.
Bilangan Kappa
5
2.
Ekstraktif
0,3 %
3.
Konsistensi Pulp
92 %
4.
Noda
5 mm2/m2
5.
Indeks sobek
8 nM m2/g
6.
Indeks tarik
70 Nm/g
Pada perhitungan neraca massa total berlaku hukum konservasi (Reklaitis, 1983). Untuk sistem tanpa reaksi Neraca massa total
:
Neraca massa komponen
:
i input stream
i input stream
Untuk sistem dengan reaksi : N Out
N in
Fi
i output stream
F i w ij
r
Fi
i output stream
F i w ij
s s 1
s
A.1 GUDANG PENYIMPANAN (G-401) Fungsi : Untuk menyimpan pulp yang telah dikeringkan
F37
G-401
Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Universitas Sumatera Utara
Neraca Massa Komponen Alur 37 Bilangan Kappa pada bleach pulp adalah 5 (Dence & Reeve, 1996) maka kadar lignin dalam pulp adalah:
% Lignin 0,147 x bil kappa (Kirk & Othner, 1987) % Lignin 0,147 x 5 0,735 F 37 Lignin 0,735 % x 6313 kg jam
46,40 kg jam
Kandungan ekstraktif diklorometan pada bleached pulp adalah 0,3 % (BSN,2009), maka:
F 37 Ekstraktif
0,3 % x6313 kg jam 18,94 kg jam
Karena komponen utama dalam pulp hanya berupa selulosa, lignin, dan ekstraktif (Weilen, tanpa tahun), dengan demikian jumlah selulosa yang terdapat dalam pulp adalah:
F 37 Selulosa
6313 - 46,40 - 18,94 kg jam
6247,66 kg jam
Konsistensi dari air dried bleached pulp adalah 92% = 0,92 maka air dalam pulp dapat diperoleh dengan rumus (Anonim, 2009) sebagai berikut: 37 FAir
m pulp kering x
100 -1 konsistensi
6313 x
100 1 92
548,96 kg/jam
Tabel LA-2 Massa komponen pulp pada B-401 (kg/jam) Komponen
Alur 37
Lignin
46,40
Ekstraktif
18,94
Selulosa Air
6247,66 548,96
Total
6861,96
Material balance
6861,96
Universitas Sumatera Utara
A.2
Rotary Dryer (RD-401) Fungsi : Untuk mengeringkan pulp
F35 Uap air F36
F34 Selulosa
Selulosa
TD-401
Lignin
Lignin
Ekstraktif
Ekstraktif
Air
Air
Neraca Massa Total F34 = F35 + F36 Neraca Massa Komponen Alur 35 Tunnel dryer dapat mengilangkan air sebanyak 10% dari berat bahan (Riegel, 1998) 35 FUap air
10% x 6861,96 kg/jam 762,44kg jam 90%
Alur 36 F34 Selulosa
=
F36Selulosa
= 6247,66 kg/jam
F34 Lignin
=
F36 Lignin
= 46,40 kg/jam
F34 Ekstraktif
=
F36 Ekstraktif
= 18,94 kg/jam
F34 Air
=
(548,96 + 762,44) kg/jam = 1311,40 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-3 Neraca Massa pada TD-401 (kg/jam) Masuk Komponen
Keluar
F34
F35
F36
Lignin
46,40
46,40
Ekstraktif
18,94
18,94
Selulosa
6247,66
6247,66
Air
1311,40
762,44
Total
7624,40
762,44 6861,96
Material balance
7624,40
7624,40
548,96
A.3 Compact Press (CP-401) Fungsi : Untuk mengurangi kandungan air dalam pulp
F32 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
CP-401
F34 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
F33 Air
Neraca Massa Total F32
=
F33 +
F34
Neraca Massa Komponen Alur 33 Compact press dapat menurunkan kadar air sebanyak 33% dari berat bahan (Perry,1997). 32 FAir
33% x 7624,40 3755,30 kg jam 67%
Alur 32 F32 Selulosa
=
F34Selulosa
= 6247,66 kg/jam
F32 Lignin
=
F34 Lignin
= 46,40 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F32 Ekstraktif 32
F
Air
=
F34 Ekstraktif
=
(1311,40 + 3755,30) kg/jam = 5066,70 kg/jam
= 18,94 kg/jam
Tabel LA-4 Neraca Massa pada CP-401 (kg/jam) Masuk Komponen
keluar
F32
F33
F34
Lignin
46,40
46,40
Ekstraktif
18,94
18,94
Selulosa
6247,66
6247,66
Air
5066,70 3755,30
1311,40
Total
11379,70 3755,30
7624,40
Material balance
11379,70
11379,70
TAHAP BLEACHING KLORIN DIOKSIDA NaOH F25
F23
Air F24
ClO2 Air F27
F30
HClO HClO3 F28
Tahap Bleaching Klorin Dioksida
F32
Selulosa
Selulosa
Lignin
F31
Lignin
Ekstraktif
Selulosa
Ekstraktif
Air
Lignin
Air
Ektraktif Air Asam muconic ester NaOH NaCl
Universitas Sumatera Utara
Reaksi pada bleaching klorin dioksida (Svenson,2006) adalah sebagai berikut: Reaksi oksidasi lignin: R R
+
2ClO2
+
HClO2
+
HClO
COOCH3 OCH3
COOH
OH
Reaksi pembentukan klorat: 2ClO2 + H2O
HClO2 + HClO3
Reaksi oksidasi klorit: HOCl + 2HClO2
2ClO2 + H2O +HCl
Diketahui effisiensi washer adalah 98% (Riegel,1998)
2% x 46,40kg jam 0,95 kg jam 98%
31 FLignin
Diketahui dalam setiap gugus lignin terdapat sekitar 25 gugus lignin yang bisa dioksidasi( Weilen, tanpa tahun) sehingga: NLignin sisa
= MassaLignin : (BMLignin sisa : gugus yang dapat teroksidasi) = (46,40 + 0,95)kg/jam : (9700 kg/mol :25) kg/mol = 0,12 kmol/jam R
R
+
2ClO2 +
H 2O
+
HClO3
+
HClO
COOCH3 OCH3
COOH
OH
Misalkan jumlah klorin dioksida yang terpakai untuk bleaching adalah x dan jumlah klorin dioksida yang terpakai untuk pembentukan klorat x’ maka
Universitas Sumatera Utara
R R
+
2ClO2 + H2O
+
HClO2
+
HClO
COOCH3 OCH3
COOH
OH
Awal
: (0,12 + ½ x) ½ x
Bereaksi : ½ x S i sa
½x
½x
x
-
-
½x
½x
½x
½x
: 0,12
½x
2ClO + H2O Awal
S i sa
½ x’
Awal
: ½x
½ x’ -
½ x’ 2HClO2
½ x’
2ClO2
+
H2O
+ HCl
½ (x+x’)
Bereaksi : ¼ (x+x’) : ½ x – ¼ (x+x’)
S i sa
-
½ x’
: HClO +
½x
HClO2 + HClO3
: x’
Bereaksi : x’
½x
½ (x+x’)
-
½ (x+x’)
¼ (x+x’)
¼ (x+x’) -
½ (x+x’)
¼ (x+x’)
¼ (x+x’)
Pada saat bleaching klorin dioksida, ClO2 habis terkonsumsi pada tahap bleaching dimana 20%wt diantaranya berubah menjadi klorat sedangkan sisanya mengoksidasi lignin (Dence & Reeve, 1998). x’ = ¼ x Jumlah klorin dioksida yang diperlukan = x + x’ – ½ (x+x’) = ½ x + ½ (¼x) = 0,625 x Alur 23 23 FSelulosa
23 FEkstraktif
100 x 6247,66kg jam 6375,16kg jam 98 100 x 18,94kg jam 19,33kg jam 98
Jumlah klorin dioksida yang dioksidasi untuk bleaching pulp adalah 0,6% dari jumlah pulp (Smook, 1989). BMClO2 = 67,5 kg/mol
Universitas Sumatera Utara
Jumlah klorin dioksida 0,6% 6247,66 1 2 x 0,12 .9700 18,94 0,625 x . 67,5
0,6% 6247,66 4850 x 1164 18,94
42,1875 x
37,486 29,1 x 6,98 0,1136
42,1875 x - 29,1x
44,58
x
3,41kmol jam
23 FLignin
1/2 x3,41 0,12 x 9700: 25
Jumlah Pulp
708,22kg jam
6375,16 19,33 707,44 kg jam 7102,71kg jam
Alur 27 F27ClO2
= 0,625 x 3,41 x 67,5 = 143,72 kg/jam
Alur 25 Diketahui jumlah NaOH yang diperlukan untuk bleaching klorin dioksida adalah 60% dari massa klorin dioksida yang digunakan (Dence & Reev, 1998). F25NaOH = 60% x 143,72 kg/jam = 86,23 kg/jam Alur 28 nHClO
= ½ x – ¼ (x+x’) = ½ , 3,41 kmol/jam – ¼ ( 3,41 + ¼ . 3,41) kmol/ = 0,64 kmol/jam
F28HClO
= 0,64 kmol/jam x (1 + 35,5 + 16) kg/kmol = 33,53 kg/jam
nHClO3
= ½ x’ = ½ ( ¼ x 3,41) kg/kmol = 0,43 kg/kmol
F28HClO3
= 0,43 kmol/jam x (1 + 35,5 + 48) = 35,98 kg/jam
Alur 31 nHCl
= ¼ (x + x’) = ¼ (3,41 + ¼ . 3,41) = 1,07 kmol/jam
nNaOH
= massaNaOH : BMNaOH = 86,23 : 40 = 2,16 kmol/jam
Universitas Sumatera Utara
NaOH + HCl
NaCl + H2O
Awal
2,16
1,07
Reaksi
1,07
1,07
1,07
1,07 -
S i sa
1,09
1,09
1,09
1,09
F31NaOH
= 1,09 kg/jam x 40 kg/kmol = 43,65 kg/jam
F31NaCl
= 1,09 kg/jam x 58,5 kg,kmo = 62,28 kg/jam
F31Muconic acid ester
= nMuconic acid ester x BMMuconic acid ester = ½ x 3,41 kg/kmol x 420 kmol/jam = 715,38 kg/jam
Untuk tahap bleaching klorin dioksida diperlukan konsistensi pulp 11% (Smook, 1989). kg x 100% jam Air yang diperlukan - 7102,71kg jam 11% 57467,40kg jam 7102,71
Air yang bereaksi
1
4
x
x' BM air
1 3,41 1 4. 3,41 .18 4 19,18kg jam
Universitas Sumatera Utara
A.4 Rotary Washer- III (W-303) Fungsi : Untuk membuang zat-zat terlarut yang tidak diinginkan yang terdapat dalam pulp F30 Air Proses F29 F32 WVF-03 W-303 Selulosa Selulosa Lignin Lignin Ekstraktif Ekstraktif Ekstraktif 31 Air F Air NaOH Selulosa Asam muconic ester Lignin NaCl Ekstraktif Air NaOH Naoh Asam mucoric ester NaCl Neraca Massa Total F29 + F30
= F31 + F32
Alur 29 Effisiensi Pencucian adalah 98% (European Commission, 2001) F29Selulosa
=
100% x 6247,66 kg jam 98%
F29Lignin
=
100% x 46,40 kg jam 47,35 kg jam 98%
F29Ekstraktif
=
100% x 18,94 kg jam 19,33 kg jam 98%
F29Air
=
6375,16 kg jam
7102,71kg jam x 100% - 7102,71kg jam 11%
57467,40kg jam
F29NaOH
= F31NaOH
= 43,65 kg/jam
F29NaCl
= F31NaCl
= 62,28 kg/jam
F29Asam muconic ester
= F31Asam
muconic acid
= 715,38 kg/jam
Alur 30 Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam washer adalah 2,5 : 1 (Perry, 1997)
Universitas Sumatera Utara
Jumlah bahan pada alur masuk = ( 6375,16+47,35+19,33+57467,40+43,65+62,28+715,38) = 64730,55 kg/jam F30 = 2,5 x 64730,55 kg/jam = 161826,37 kg/jam Alur 31 F31Air
= (57467,40 + 161826,37 – 5066,70) = 214227,08 kg/jam
F31Selulosa
=
2% x 6247,66kg jam 127,50kg jam 98%
F31Lignin
=
2% x 46,40 kg jam 98%
0,95kg jam
F31Ekstraktif
=
2% x 18,94 kg jam 98%
0,39 kg jam
Dari perhitungan tahap bleaching klorin dioksida diperoleh: F31NaOH
= 43,65 kg/jam
F31NaCl
= 62,28 kg/jam
F31Asam muconic ester = 715,38 kg/jam Tabel LA-5 Neraca Massa pada W-303 (kg/jam) masuk Komponen
F29
F30
Keluar F31
F32
Lignin
47,35
0,95
46,40
Ekstraktif
19,33
0,39
18,94
6375,16
127,50
6247,66
57467,40 161826,37 214227,08
5066,70
Selulosa Air NaOH
43,65
43,65
NaCl
62,28
62,28
715,38
715,38
Muconic ester Total Material balance
64730,55 161826,37 215177,22 11379,70 226556,91
226556,90
Universitas Sumatera Utara
A.5 Reaktor Klorin Dioksida (R-303) Fungsi : Sebagai tempat terjadinya proses bleaching dengan klorin dioksida F28 HClO HClO3 F26 Selulosa
R-303 F27
F29 Selulosa
Lignin
F27
Lignin
Ekstraktif
ClO2
Ekstraktif
Air
Air
NaOH
NaOH Asam muconic ester ClO2
Neraca Massa Total F26 + F27 = F28 + F29 Neraca Massa Komponen Alur 26 F26Selulosa
= F23Selulosa
= 6375,16 kg/jam
F26Ekstraktif
= F23Ekstraktif
= 19,33 kg/jam
F26Lignin
= F23Lignin
= 708,22 kg/jam
F26Air
F29Air
=
F26NaOH
= F25NaOH
= 57467,40 kg/jam = 86,23 kg/jam
Alur 27 Dari perhitungan tahap bleaching klorin dioksida diperoleh: F27ClO2
= 143,72 kg/jam
Alur 28 F28HClO
= 33,53 kg/jam
F28HClO3
= 35,98 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-6 Neraca Massa pada R-303 (kg/jam) masuk Komponen Lignin Ekstraktif Selulosa Air
F26
keluar
F27
F28
F29
708,22
47,35
19,33
19,33
6375,16
6375,16
57467,40
57467,40
ClO2
143,72
HClO
33,53
HClO3
35,98
NaOH
86,23
43,65
NaCl
62,28
Asam muconic ester Total
715,38 64656,35
Material balance
143,72
64800,06
69,52 64730,55 64800,06
A.6 MIXER – III (M-303) Fungsi : Untuk mencampurkan pulp dengan NaOH sebelum proses bleaching klorin dioksida. F24 Air
F23 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
M-303
F25 NaOH
F26 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Neraca Massa Total F23 + F24 + F25
= F26
Universitas Sumatera Utara
Alur 25 F25NaOH
= F26NaOH
= 86,23 kg/jam -3
Kelarutan NaOH dalam air adalah 1,11 x 10 kg/m (Wikipedia7, 2009), F24Air
3
= 86,23 kg/jam : 1,11 x 10-3 kg/m3 x 1000 kg/m3 = 77,68 kg/jam
Alur 23 F23selulosa
= F26selulosa
F23ekstraktif
=
F23lignin
= F26lignin
F23Air
= 6375,16 kg/jam
F26ekstraktif
= 19,33 kg/jam = 708,22 kg/jam
= (57467,40 – 77,68) kg/jam
= 57389,72 kg/jam
Tabel LA-7 Neraca Massa pada M-303 (kg/jam) masuk Komponen Lignin Ekstraktif Selulosa Air
F23
F24
Material balance
F25
F26
708,22
708,22
19,33
19,33
6375,16
6375,16
57389,72
77,68
NaOH Total
keluar
57467,40 86,23
64492,43
86,23
77,68
86,23 64656,35
64656,35
64656,35
Universitas Sumatera Utara
TAHAP EKSTRAKSI ALKALI
F17 NaOH
F16 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
F18 Air
F21 Air
F23 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Tahap Ekstraksi Alkali
F22 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH NaCl
Reaksi pada ekstraksi alkali (Runge, 1995) adalah sebagai berikut: Reaksi pengaktifasian ulang lignin:
Cl
R
R + NaOH NaCl + H2O +
Alur 16
OH
OCH3 OH
OCH3
Effisiensi Pencucian adalah 98% (European Commission, 2001) F16Selulosa
=
100% x 6375,16kg jam 98%
FLignin
=
100% x 707,44 kg jam 98%
NLignin
=
721,88 kg/jam : 9700 kg/kmol
= 0,07 kmol/jam
F16Lignin asam
=
0,07 kmol/jam x 10612,5 kg/kmol
= 790,66 kg/jam
F16Ekstraktif
=
100% x 19,33 kg jam 98%
= 19,72 kg/jam
Jumlah pulp
6505,27kg jam 721,88 kg jam
= (6505,27 + 789,78 + 19,72) kg/jam = 7315,65 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 17 Massa NaOH yang diperlukan untuk bleaching alkali adalah 3% dari berat pulp kering (Dence & Reeve, 1996), F17NaOH
=
3% x 7315,65 kg/jam = 219,47 kg/jam
NNaOH
=
219,47 kg/jam : 40 kg/kmol = 5,49 kg/jam
Alur 18 Kelarutan NaOH dalam air adalah 1,11 x 10-3 kg/m3 (Wikipedia7, 2009), F18Air
=
219,47 kg/jam : 1,11 x 10-3 kg/m3 x 1000 kg/m3
=
197,72 kg/jam
Alur 22 Karena derajat polimerisasi lignin = 25 (Wikipedia, 2009) maka NLignin = 0,074 x 25 = 1,86 kmol/jam
Cl
R
R + NaOH NaCl + H2O +
OH
OCH3 O
OCH3
Awal
: 1,86
5,49
Bereaksi
: 1,86
1,86
1,86
1,86
1,86
S i sa
: -
3,63
1,86
1,86
1,86
F22NaOH
= 3,63 kmol/jam x 40 kg/kmol
= 144,97 kg/jam
F22NaCl
= 1,86 kmol/jam x 58,5 kg/kmol
= 108,96 kg/jam
-
Konsistensi air untuk ekstraksi alkali adalah 10% (Smook, 1989) maka air yang diperlukan adalah: Air yang diperlukan =
7314,77kg jam x100% - 7314,77 65840,85kg/jam 10%
Air yang terbentuk dari reaksi
= 1,86 kmol/jam x 18 kg/kmol = 33,53 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
A.7 Rotary Washer - II (W-302) Fungsi : Untuk membuang zat-zat terlarut yang tidak diinginkan yang terdapat dalam pulp.
F21 Air proses W-302
F20 Selulosa
F23 Selulosa
Lignin
F22
Lignin
Ekstraktif
Selulosa
Ekstraktif
NaOH
Lignin
Air
Air
Ekstraktif
NaCl
NaOH Air NaCl
Neraca Massa Total F20 + F21 = F22 + F23 Alur 20 Effisiensi Pencucian adalah 98% (European Commission, 2001) F20Selulosa
=
100% x 6375,16kg jam 6505,27 kg jam 98%
F20Lignin
=
100% x 708,22 kg jam 98%
F20Ekstraktif
=
100% x 19,33 kg jam 98%
F20Air
= (65840,85+ 33,53) kg/jam = 65874,38 kg/jam
F20NaOH
= F22NaOH
= 144,97 kg/jam
F20NaCl
= F22NaCl
= 108,96 kg/jam
722,68 kg jam 19,72kg jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 21 Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam Washer adalah 2,5 : 1 (perry, 1998) Jumlah bahan pada alur 20 = (6505,27 + 722,68 + 19,72 + 65874,38 + 144,97 + 108,96) kg/jam = 73375,97 kg/jam F21Air
= 2,5 x 73375,97 kg/jam
= 183439,93 kg/jam
Alur 22 F22Selulosa
=
2% x 6375,16 kg jam 98%
130,11kg jam
F22Lignin
=
2% x 707,44 kg jam 98%
14,45 kg jam
F22Ekstraktif
=
2% x 19,33 kg jam 98%
F22Air
= (65874,38 + 183439,93 – 57389,72) kg/jam
0,39 kg jam
= 191924,58 kg/jam Dari perhitungan tahap ekstraksi alkali diperoleh: F22NaOH
= 144,97 kg/jam
F22NaCl
= 108,96 kg/jam
Tabel LA-8 Neraca Massa pada W-302 (kg/jam) Masuk Komponen Lignin Ekstraktif Selulosa Air
F20
F21
keluar F22
F23
722,68
14,45
708,22
19,72
0,39
19,33
6505,27
130,11
6375,16
65874,38 183439,93 191924,58 57389,72
NaOH
144,97
144,97
NaCl
108,96
108,96
Total Material balance
73375,97 183439,93 192323,46 64492,43 256815,90
256815,90
Universitas Sumatera Utara
A.8 REAKTOR ALKALI (R-302) Fungsi : Untuk mengaktivasi gugus-gugus penghalang pada lignin
R-302 19
F20 Selulosa Lignin Ekstraktif NaOH Air NaCl
F Selulosa Lignin Ekstraktif NaOH Air
Neraca Massa Total F19 = F20 Neraca Massa Komponen Alur 19 F19Selulosa
= F20Selulosa
= 6505,27 kg/jam
F19Lignin asam
= F16Lignin asam
= 790,66 kg/jam
F19Ekstraktif
= F20Ekstraktif
= 19,72 kg/jam
F19NaOH
= F17NaOH
= 219,47 kg/jam
F19Air
= (65874,38 – 33,53)
= 65840,85 kg/jam
Tabel LA-9 Neraca Massa pada RA (kg/jam)
Komponen
Masuk
keluar
F19
F20
Lignin lignin asam Ekstraktif Selulosa Air NaOH
722,68 790,66 19,72
19,72
6505,27
6505,27
65840,85 65874,38 219,47
144,97
NaCl
108,96
Total
73375,97 73375,97
Material balance
73375,97 73375,97
Universitas Sumatera Utara
A.9
MIXER-II (M-302) Fungsi : Untuk mencampur pulp dengan NaOH
F17 NaOH
F16 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
F18 Air
M-302
F19 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Neraca Massa Total F16 +
F17
+ F18 = F19
Neraca Massa Komponen Alur 17 F17NaOH
= F19NaOH
= 219,47 kg/jam
Alur 18 F18Air
= 197,72 kg/jam
Alur 16 Dari perhitungan tahap ekstraksi alkali diperoleh: F16Selulosa
= 6505,27 kg/jam
F16Lignin asam
= 790,66 kg/jam
F16Ekstraktif
= 19,72 kg/jam
F16Air
= (65840,85 – 197,72) kg/jam
= 65643,13 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-10 Neraca Massa pada M-302 (kg/jam) masuk Komponen
F16
lignin asam
F19 790,66
19,72
19,72
6505,27
6505,27
65643,13
197,72 65840,85
Selulosa
NaOH Total
F18
790,66
Ekstraktif
Air
F17
keluar
219,47
219,47
219,47
197,72 73375,97
73375,97
73375,97
72958,78
Material balance
TAHAP BLEACHING LAKASE F10 Laccase
F9 Air
F8 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
+ H 2
F12
F14
HBT
Air
F16 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Tahap Bleaching lakase F15 Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
Alur 8 Effisiensi Pencucian adalah 98% (European Commission, 2001) F8Selulosa
=
100% x 6505,27 kg jam 6638,03kg jam 98%
Universitas Sumatera Utara
F8Ekstraktif
=
100% x 19,72 kg jam 20,12 kg jam 98%
FLignin asam
=
100% x 790,66 kg jam 806,80 kg jam 98%
NLignin asam
=
806,80 kg jam :10612,50kg mol 0,08 kg jam
Reaksi penguraian lignin dengan lakase:
Cu+
OH
+
Cu
+
Cu
OCH3
OH
OH
N
+
+
N
+
N
Cu+
+ 2H + + O2
OH
Awal
: 0,08 + x
n
n
Bereaksi
: x
x
x
2x
x
S i sa
: 0,08
-
-
2x
x
OCH3 OO O
Cu2+ 2+
+
Cu
OH Cu2+
N
+
N +
+ H2 O
N
OH Cu2+
H
Awal
:
Bereaksi
: x
x
x
x
S i sa
: x
x
x
x
Berat molekul lakase adalah 70kDa (kilo Dalton) = 70000 Da = 70000 kg/kmol Diketahui jumlah lakase yang dibutuhkan adalah 15% dari berat pulp kering dan jumlah HBT yang dibutuhkan adalah 1% dari berat pulp kering (Viikari, 2002). Jumlah lakase yang dibutuhkan = (15% x (6638,03 + F8Lignin + 20,12) kg/jam) : 70000 kg/kmol = 15% x (6638,03 + (0,08 + x) . 9700 + 20,12) kg/jam : 70000 kg/kmol
Universitas Sumatera Utara
= (0,016 + 0,02 x) kmol/jam Derajat polimerisasi lignin adalah 25 (Wikipedia, 2009) n – 100x = 0,5 n (0,016 + 0,02 x) – 100x = 0,5 (0,016 + 0,02 x) 0,016 – 99,98 x = 0,008 + 0,01 x 0,008 = 99,99 x x = 0,000079 F8Lignin
= (0,08 + x) x 9700 = (0,08 + 0,000079) x 9700 = 738,19 kg/jam
Jumlah pulp
= (6638,03 + 737,37 + 20,12) kg/jam = 7396,35 kg/jam
Konsistensi pulp dari wash vakum filter adalah = 10% maka air dalam pulp dapat diperoleh dengan rumus (Anonim, 2009) sebagai berikut:
100% x 7396,35 kg/jam – 7396,35 kg/jam 10%
F8Air
=
F8Air
= 66567,12 kg/jam
Alur 9 Konsistensi pulp yang diperlukan dalam bleaching lakase adalah 7% maka massa air yang diperlukan adalah: =
100% x 7396,35 kg/jam – 7396,35 kg/jam 7%
= 98265,79 kg/jam F9Air
= (98265,79 – 66567,12) kg/jam = 31698,63 kg/jam
Alur 10 Jumlah lakase yang dibutuhkan F10Lakase
= (0,016 + 0,02 x) kmol/jam = (0,016 + 0,02 . 0,000079) kmol / jam . 70000 kg/kmol = 1120,36 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 11 Jumlah HBT yang diperlukan adalah 1% dari berat pulp (Viikari, 2002), maka jumlah HBT adalah: F11HBT
= 1% x (7396,35)kg/jam = 73,96 kg/jam
Alur 13 Jumlah lakase yang terkonversi pada saat bleaching lakase adalah 98% dan jumlah HBT yang terkonversi adalah 52% ( Bajpai, 2006). F13Lakase
= 98% x F10Lakase
= 1087,26 kg/jam
F13HBT
= 52% x F12HBT
= 38,46 kg/jam
Konsistensi yang diperlukan untuk bleaching lakase adalah 7% (Viikari, 2002) maka air yang dalam pulp adalah: Jumlah air
=
100% x 7396,35 kg/jam – 7396,35 kg/jam 7%
= 98265,74 kg/jam
Air yang terbentuk
= (1 x 0,000079 kmol/jam) x 18 kg/kmol = 0,0014 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
A.10 Rotary Washer - I (W-301) Fungsi : Untuk memisahkan zat-zat yang terlarut yang tidak diinginkan yang terdapat dalam pulp F14 Air
W-301
F13 Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
F15 Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
F16 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Neraca Massa Total F13 + F14 = F15 + F16
Neraca Massa Komponen Alur 13 Effisiensi Pencucian adalah 98% (European Commission, 2001) F13Selulosa
=
100% x 6505,27 kg/jam 98%
= 6638,03 kg/jam
F13Lignin asam
=
100% x 790,66 kg/jam 98%
= 806,80 kg/jam
F13Ekstraktif
=
100% x 19,72 kg/jam 98%
= 20,12 kg/jam
F13Air
= (98254,77 + 0,0356)kg/jam
F13Lakase
= 1087,26 kg/jam
F13HBT
= 38,46 kg/jam
= 98265,75 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 14 Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam Washer adalah 2,5 : 1 (Perry, 1997), Jumlah bahan pada alur 13 = (6638,03 + 806,80 + 20,12 + 98265,75 + 1087,26 + 38,46) kg/jam = 106856,42 kg/jam F14Air
= 2,5 x 106856,42 kg/jam
= 267141,05 kg/jam
Alur 15 F15Selulosa
=
2% x 6505,27kg jam 98%
132,76 kg jam
F15Lignin
=
2% x 790,66 kg jam 98%
16,14 kg jam
F15Ekstraktif
=
2% x 19,72 kg jam 98%
0,40 kg jam
F15Air
= (98265,75 + 267141,05 – 65643,13) kg/jam = 299763,66 kg/jam
F15Lakase
= 1087,26 kg/jam
F15HBT
= 38,46 kg/jam
Alur 16 F16Selulosa
= 6505,27 kg/jam
F16Lignin asam
= 790,66 kg/jam
F16Ekstraktif
= 19,72 kg/jam
F16Air
= 65643,13 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-11 Neraca Massa pada W-301 (kg/jam) masuk Komponen Lignin Ekstraktif Selulosa Air
F13
F14
keluar F15
F16
806,80
16,14
790,66
20,12
0,40
19,72
6638,03
132,76
6505,27
98265,75 267141,05 299763,66 65643,13
Lakase HBT Total
1087,26
1087,26
38,46
38,46
106856,42 267141,05 301038,69 72958,78
Material balance
373997,47
373997,47
A.11 REAKTOR LAKASE (R-301) Fungsi : Sebagai tempat bleaching dengan menggunakan lakase
F12 Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
R-301
F13 Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
Neraca Massa Total F12 = F13 F12Selulosa
= F13Selulosa
= 6638,03 kg/jam
F12Lignin asam
= F8Lignin asam
= 738,19 kg/jam
F12Ekstraktif
= F13Ekstraktif
= 20,12 kg/jam
F12Air
= 98272,07 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F12Lakase
= Lakase yang diperlukan
= 1120,36 kg/jam
F12HBT
= HBT yang diperlukan
= 73,96 kg/jam
Tabel LA-12 Neraca Massa pada R-301 (kg/jam)
Komponen Lignin Ekstraktif Selulosa Air Lakase HBT
Masuk
keluar
F12
F13
738,19
806,80
20,12
20,12
6638,03
6638,03
98265,74
98265,75
1120,36
1087,26
73,96
38,46
Total
106856,42 106856,42
Material balance
106856,42 106856,42
A.12 MIXER-I (M-301) Fungsi : Untuk mencampurkan unbleached pulp dengan Lakase dan HBT
Dari WVP-01
F11 F9 F10 Air Lakase HBT
Selulosa F8 Lignin M-301 Ekstraktif Selulosa Air NeLignin raca Massa Total Ekstraktif 8 9 10 12 11 Air F + F + F + F = F
Ke RL
Selulosa Lignin F12 Ekstraktif Selulosa Air Lignin HCl Ekstraktif Air Lakase Air
Alur 8 F8Selulosa
= F13Selulosa
= 6638,03 kg/jam
F8Lignin asam
= F12Lignin asam
= 738,19 kg/jam
F8Ekstraktif
= F13Ekstraktif
= 20,12 kg/jam
F8Air
= 66567,12 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Alur 9 F9Air
= 31698,63 kg/jam
Alur 10 F10Lakase
= 1120,36 kg/jam
Alur 11 F11HBT
= 73,96 kg/jam
Alur 12 F12Selulosa
= 6638,03 kg/jam
F12Lignin asam
= 738,19 kg/jam
F12Ekstraktif
= 20,12 kg/jam
F12Air
= 98265,74 kg/jam
F12Lakase
= 1120,36 kg/jam
F12HBT
= 73,96 kg/jam
Tabel LA-13 Neraca Massa pada M-301 (kg/jam) masuk Komponen lignin asam Ekstraktif Selulosa Air Lakase
F8
F9
keluar
F10
F11
738,19
738,19
20,12
20,12
6638,03
6638,03
66567,12 31698,63
98265,74 1120,36
HBT Total Material balance
F12
1120,36 73,96
73963,46 31698,63 1120,36 106856,42
73,96
73,96 106856,42 106856,42
Universitas Sumatera Utara
TAHAP PEMASAKAN F2 Lindi Putih F1 Selulosa Lignin Ekstraktif
F3 Air
F6 Air
F8 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Tahap Pemasakan
F38 Selulusa Lignin Ekstraktif Air Lindi Hitam
Reaksi yang terjadi dalam proses pemasakan yaitu ( Walker, 2006): Na2S + H2O
NaOH + NaSH
NaOH + Na2S + + Na2CO3 + Chip
Na-org + S-org + Lignin + NaHS +
Air
Alur 4 Effisiensi pencucian di pressure diffuser adalah 99% (Smook, 2002), maka: F4Selulosa
=
100% x 6638,03 kg/jam 99%
= 6705,08 kg/jam
F4Lignin asam
=
100% x 738,19 kg/jam 99%
= 745,65 kg/jam
F4Ekstraktif
=
100% x 20,12 kg/jam 99%
= 20,33 kg/jam
Dari reaksi antara chip dengan lindi putih ( NaOH, Na2S dan Na2CO3) diperoleh 50% selulosa dan 5,63 % Lignin, 0,15 % Ekstraktif, 3,129 % NaOH, 8,493% Na2S, 16,092% Na2CO3, dan 16,5% air (anonim, 2009) maka : Keseluruhan jumlah komponen yang terdapat dari yield yaitu : (100% : 50%) x 6705,08 kg/jam = 13410,16 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Jumlah air yang dihasilkan =
16,5% x 13410,16kg/jam = 2212,68 kg/jam 100%
Alur 3 Konsistensi pulp pada digester yaitu sebesar 10% maka
100% x 13410,16 kg/jam – 13410,16 kg/jam = 120691,45 kg/jam 10% F3Air = (120691,45 – 2212,68)kg/jam = 118478,77 kg/jam
4 FNaOH
3,129% x 13410,16kg/jam 419,60 kg/jam 100%
4 FNa 2S
8,493% x 13410,16kg/jam 1138,92 kg/jam 100%
4 FNa 2 CO3
16,092% x 13410,16kg/jam 2157,96 kg/jam 100%
F4Air = 120691,45 kg/jam Alur 1 Efektif alkali yang diperlukan adalah sebesar 13 % dari kayu kering ( Walker, 2006 ) Jumlah NaOH = 419,60 kg/jam Jumlah Na2S = 1138,92 kg/jam
Efektif Alkali
NaOH 1/2 Na 2S
0,13 x berat kayu kering = 419,60 kg/jam + ½ x 1138,92 kg/jam 0,13 x berat kayu kering = 989,06 kg/jam Berat kayu kering (BK) = 7608,20 kg/jam Moisture content (MC) dalam kayu akasia mangium adalah sebesar 21,42 % (Ouypornprasert W, 2005) maka : (BB - BK) x 100% BB (BB - 7608,20) 21,42 % x 100% BB 21,42 x BB BB - 7608,20 100 7608,20 BB - 0,2142BB MC
BB 9682,11kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F1Chip = 7608,20 kg/jam F1Air = (9682,11 – 7608,20) kg/jam = 2073,91 kg/jam Alur 2 Perbandingan cairan pemasak dengan chip adalah sebesar 4 : 1 (Riegels, )
y
4 x 7608,20 kg/jam 30432,81kg/jam 1
Lindi putih diperoleh dari alur 2 dan alur recovery dengan perbandingan 53 % F2 : 47% F57 (IKPP,2009) F2Lindi Putih = 53% x 30432,81 kg/jam = 16129,39 kg/jam Lindi putih terdiri dari 53% NaOH, 32% Na2S dan 15% Na2CO3 (Anonin,2009) F2NaOH = 53 % x 16129,39 kg/jam = 8548,58 kg/jam F2Na2S = 32% x 16129,39 kg/jam = 5161,41 kg/jam F2Na2CO3 = 15% x 16129,39 kg/jam = 2419,41 kg/jam Alur 5 F5NaOH = F2NaOH + F59 – F4NaOH = (8548,58 + 14303,42-- 419,60) kg/jam = 22432,40 kg/jam F5Na2S = F2Na2S – F4Na2S = (5161,41 – 1138,92) kg/jam = 4022,48 kg/jam F5Na2CO3 = F2Na2CO3 – F4Na2CO3 = (2419,41- 2157,96) kg/jam = 261,45 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
A.13 Pressure Diffuser (V-201) Fungsi : Sebagai tempat pencucian pulp setelah dari digester dengan menggunakan tekanan atmosfer dan suhu yang tinggi F6 Air F4 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
F7 Selulosa Lignin Ekstraktif Air
V-201
F38 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
Alur 4 Effisiensi pencucian di pressure diffuser adalah 99% (Smook, 2002), maka unfortunately : F4Selulosa
=
100% x 6638,03 kg/jam 99%
= 6705,08 kg/jam
F4Lignin asam
=
100% x 738,19 kg/jam 99%
= 745,65 kg/jam
F4Ekstraktif
=
100% x 20,12 kg/jam 99%
= 20,33 kg/jam
F4Air = 120691,45 kg/jam 4 FNaOH
3,129% x 13410,16kg/jam 419,60 kg/jam 100%
4 FNa 2S
8,493% x 13410,16kg/jam 1138,92 kg/jam 100%
4 FNa 2 CO3
16,092% x 13410,16kg/jam 2157,96 kg/jam 100%
Universitas Sumatera Utara
Alur 6 Perbandingan air pencuci dengan bahan yang masuk ke dalam Washer adalah 2,5 : 1 (Perry,1997) Jumlah bahan pada alur 4 =(6705,08 + 745,65 + 20,33 + 120691,45 + 419,60 + 1138,92 + 2157,96) kg/jam = 131879,00 kg/jam F6Air
= 2,5 x 131879,00 kg/jam
= 329697,50 kg/jam
Alur 38 F38Selulosa
=
1% x 6638,03kg jam 99%
67,05 kg/jam
F38Lignin
=
1% x 738,19kg jam 99%
7,46 kg jam
F38Ekstraktif
=
1% x 20,12kg jam 99%
F38Air
= (120691,45 + 3296957,50 – 66567,12) kg/jam
0,20 kg jam
= 383821,83 kg/jam 4 FNaOH
3,129% x 13410,16kg/jam 419,60 kg/jam 100%
4 FNa 2S
8,493% x 13410,16kg/jam 1138,92 kg/jam 100%
4 FNa 2 CO3
16,092% x 13410,16kg/jam 2157,96 kg/jam 100%
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-14 Neraca Massa pada V-201 (kg/jam) Komponen
Masuk F4
lignin asam
Air
F6
F7
F38
745,65
738,19
7,46
20,33
20,12
0,20
6705,08
6638,03
67,05
Ekstraktif Selulosa
keluar
120691,45 329697,50 665567,12 383821,83
NaOH
419,60
419,60
Na2S
1138,92
1138,92
Na2CO3
2157,96
2157,96
Total
131879,00 329697,50
73963,46 387613,03
461576,49
461576,49
Material balance
A.14 Digester (R-101) Fungsi : Sebagai tempat pemasakan chip dengan menggunakan cairan pemasak berupa lindi putih.
F1 Chip
F57 NaOH
F2 Lindi Putih (NaOH + Na2S + Na2CO3 ) F4 R-101 Selulosa Lignin Ekstraktif F5 Air NaOH NaOH Na2S Na2S Na2CO3 Na2CO3
Universitas Sumatera Utara
Alur 1 F1Chip = 7608,20 kg/jam F1Air = (9682,11 – 7608,20) kg/jam = 2073,91 kg/jam Alur 2 F2NaOH = 53 % x 16129,39 kg/jam = 8548,58 kg/jam F2Na2S = 32% x 16129,39 kg/jam = 5161,41 kg/jam F2Na2CO3 = 15% x 16129,39 kg/jam = 2419,41 kg/jam Alur 3 F3Air = (120691,44 – 2212,68)kg/jam = 118480,39 kg/jam Alur 4 4 FNaOH
3,129% x 13410,16kg/jam 419,60 kg/jam 100%
4 FNa 2S
8,493% x 13410,16kg/jam 1138,92 kg/jam 100%
4 FNa 2 CO3
16,092% x 13410,16kg/jam 2157,96 kg/jam 100%
F4Air = 120691,44 kg/jam Alur 5 F5NaOH = F2NaOH + F59 – F4NaOH = (8548,58 + 14303,42-- 419,60) kg/jam = 22432,40 kg/jam F5Na2S = F2Na2S – F4Na2S = (5161,41 – 1138,92) kg/jam = 4022,48 kg/jam F5Na2CO3 = F2Na2CO3 – F4Na2CO3 = (2419,41- 2157,96) kg/jam = 261,45 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-15 Neraca Massa pada R-101 (kg/jam) masuk Komponen
F1
F2
F3
keluar F57
F4
lignin asam
F5 745,65
Eksrtaktif
20,33
Selulosa
6705,08
Air
2073,91
Chip
7608,20
118480,39
120691,45
NaOH
8548,58
Na2S
5161,41
1138,92
4022,48
Na2CO3
2419,41
2157,96
261,45
Total
14303,42
419,60 22432,40
9682,11 16129,39 118480,39 14303,42 131879,00 26716,32
Material balance
158594,49
158594,49
TAHAP RECOVERY A.15 MIXER-4 (M-501) Fungsi : Untuk mencampurkan lindi hitam yang diperoleh dari digester dan diffuser washer. F38 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3 5
F NaOH Na2S Na2CO3
M-501
F39 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
Universitas Sumatera Utara
Neraca Massa Total F5 + F38 = F39 Alur 5 F5NaOH
= 22432,40 kg/jam
F5Na2S
= 4022,48 kg/jam
F5Na2CO3
= 261,45 kg/jam
Alur 38 F38selulosa
= 67,05 kg/jam
F38Lignin
= 7,46 kg/jam
F38ekstaktif
= 0,20 kg/jam
F38Air
= 383821,83 kg/jam
F38NaOH
= 419,60 kg/jam
F38Na2S
= 1138,92 kg/jam
F38Na2CO3
= 2157,96 kg/jam
Tabel LA-16 Neraca Massa pada M-501 (kg/jam) Masuk Komponen
F5
keluar
F38
F39
Selulosa
67,05
67,05
Lignin
7,46
7,46
Ekstraktif
0,20
0,20
Air
383821,83 383821,83
NaOH
22432,40
419,60
22852,00
Na2S
4022,48
1138,92
5161,41
261,45
2157,96
2419,41
Na2CO3 Total Material balance
26716,32 387613,03 414329,35 414329,35
414329,35
Universitas Sumatera Utara
A.16 Multiple Effect Evaporator Fungsi : Untuk memekatkan lindi hitam
F39 LH Encer
E-501 – E-502
F49 LH Pekat
F40 LH F42 LH F44LH F46 LH F48 LH
Masuk = keluar F39 = F5 + F38 F39 = 26716,32 kg/jam + 387613,03 kg/jam F39 = 414329,35 kg/jam Kadar lindi hitam dalam umpan (WBL) = 13,5% ( TPL,2008) Kadar produk dalam lindi hitam (HBL) = 72,6% (TPL,2008)
WBL x Laju alir umpan HBL 13,5 Produk x 414329,35kg/jam 72,6 Produk 77044,71kg/jam Produk
Kapasitas Evaporator = Laju aliran umpan – laju aliran produk Kapasitas Evaporator = (414329,35 – 77044,71) kg/jam Kapasitas Evaporator = 337284,64 kg/jam Maka dapat diasumsikan jumlah air yang diuapkan pada evaporator adalah :
kapasitas evaporator Jumlah efek (n)
337284,64kg/jam 5
67456,93kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-17 Neraca Massa pada E-501 – E-505 (kg/jam) Efek 1 Komponen Lindi hitam cair Uap air Lindi hitam pekat Total Material balance
masuk F39 414329,35
keluar F40
F41
67456,93
67456,93 346872,42
Efek 3 Komponen Lindi hitam cair Uap air Lindi hitam pekat Total Material balance
masuk F41 346872,42
Efek 2 Keluar F42 F43
279415,50
Efek 4 Keluar F46 F47
masuk keluar masuk F43 F44 F45 F45 279415,50 211958,57 67456,93 67456,93 211958,57
144501,64
Efek 5 komponen Lindi hitam cair Uap air Lindi hitam pekat Total material balance
masuk keluar F47 F48 F49 144501,64 67456,93 77044,7
Tabel LA-18 Komposisi dasar penyusun lindi hitam (Dalam berat kering), (Anonim,2009) Komponen
Berat
Selulosa
25,6 %
Lignin
51,9 %
Ekstraktif
0,5 %
NaOH
2,4 %
Na2CO3
9,2 %
Na2S
4,1 %
H2O
6,3 %
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-19 Komposisi komponen penyusun lindi hitam (Sixta, 2006) yaitu : Komponen
Komposisi (%)
K
1,8
Cl
0,5
S
4,6
Na
19,6
C
31,9
H
3,6
O
34,1
Komponen lain
3,9
A.17 Furnace (E-506) Fungsi : Sebagai tempat pembakaran bahan organik dari dalam lindi hitam dan mengubah komponen inorganik dari lindi hitam menjadi lindi hijau atau smelt, F51 CO2 H2O
49
F LH tdd : Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
F50 Smelt tdd : Na2CO3 K2S NaCl Na2S Na2SO4
E-506
Reaksi yang terjadi di dalam furnace ( Smook, 2002) yaitu : 1. Reaksi Oksidasi CO + ½ O2
CO2
H2 + ½ O2
H2O
H2S + 3/2 O2
SO2 + H2O
SO2 + ½ O2
SO3
Na2S + 2O2
Na2SO4
Universitas Sumatera Utara
Na2CO3 + SO3
Na2SO4 + CO2
Na2S + 3/2 O2 + CO2
Na2CO3 + SO2
Na2SO3 + ½ O2
Na2SO4
2. Pengeringan Organic + Panas
Pyrolysis produk
Na2S + CO2 + H2O
Na2CO3 + H2S
CH4 + H2O
CO + 3H2
Na2O + CO2
Na2CO3
Na2O + H2O
2 NaOH
3. Reaksi Reduksi Organic + Panas 2C + O2
Pyrolysis produk 2 CO
CO + ½ O2
CO2
CO2 + C
2 CO
Na2SO4 + 2C
Na2S + 2CO2
Na2SO4 + 4C
Na2S + 4CO
Na2SO4 + C
Na2O + SO2 + CO
H2 + ½ O2
H2O
C + H2O
CO + H2
C + 2H2 Na2S + H2O
CH4 Na2O + H2S
Alur 49
25,6 x 77044,71kg/jam 19723,45kg/jam 100
49 FSelulosa
51,9 x 77044,71kg/jam 39986,21kg/jam 100
49 FLignin
49 FEkstraktif
F 49 Air
0,5 x 77044,71kg/jam 385,22 kg/jam 100
6,3 x 77044,71kg/jam 4853,82kg/jam 100
Universitas Sumatera Utara
49 FNaOH
2,4 x 77044,71kg/jam 1849,07 kg/jam 100 9,2 x 77044,71kg/jam 7088,11kg/jam 100
49 FNa2CO3
49 FNa2S
4,1 x 77044,71kg/jam 3158,83kg/jam 100
Diasumsikan bahwa K dan Cl bereaksi sempurna menjadi K2S dan NaCl dalam bentuk lelehan, Komposisi K dalam lindi hitam adalah sekitar 1,8% maka jumlah K keseluruhan adalah : 1,8 % x 77044,71 kg/jam = 1386,80 kg/jam dan ( berat molekul K = 39 kg/kmol ; S = 32 kg/kmol) maka jumlah ikatan S dalam K2S adalah :
S dalam K 2S 1386,80 kg/jam x
32 568,95 kg/jam 2 x 39
S dalam Lindi hitam = 4,6 % x 77044,71 kg/jam = 3544,06 kg/jam Jadi jumlah S yang sisa yaitu = 3544,06 kg/jam – 568,95 kg/jam = 2975,11 kg/jam Diketahui derajat reduksi dalam furnace yaitu sebesar 95% maka Jumlah S = 95 % x 2975,11 kg/jam = 2826,36 kg/jam dalam bentuk Na2S Jumlah S = (3544,06 – 568,95 – 2826,36) kg/jam = 148,76 kg/jam dalam bentuk Na2SO4 Komposisi Na dalam lindi adalah 19,6 % maka jumlah Na keseluruhan adalah : 19,6 % x 77044,71 kg/jam = 15100,76 kg/jam dan ( berat molekul Na = 23 kg/kmol ; S = 32 kg/kmol) maka jumlah ikatan Na dalam Na2S adalah :
Na dalam Na 2S 2826,36 kg/jam x
2 x 23 4062,89 kg/jam 32
Na dalam Na 2SO 4 148,76 kg/jam x
2 x 23 213,84 kg/jam 32
Cl dalam NaCl = 0,5% x 77044,71 kg/jam = 385,22 kg/jam
Na dalam NaCl 385,22 kg/jam x
23 249,58 kg/jam 35,5
Na dalam Na2CO3 = (15100,76 – 4062,89 – 213,84 – 249,58) kg/jam = 10574,46 kg/jam
C dalam Na 2CO3 10574,46kg/jam x
12 2758,55kg/jam 2 x 23
C dalam lindi hitam = 35,8 % x 77044,71 kg/jam = 24577,26 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
C dalam CO2 = (24577,26 – 2758,55) kg/jam = 21818,71 kg/jam Karbon dalam lindi hitam dioksidasi menjadi CO2 dan hidrogen dikonversikan menjadi uap air, Maka jumlah oksigen yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan ikatan oksigen dalam karbonat, sulfat, uap air dan CO2 :
(3 x 16) (4x16) 16 213,84 x 2758,55x (2 x 23) (2x32) (2 x1) 11034,22 297,51 22068,44 65539,37
10574,46 x
21818,71x
(2 x16) 12
98939,54 F50Na2CO3 = (10574,46 + 2758,55 + 11034,22) kg/jam = 24367,23 kg/jam F50Na2S = (2826,36 + 4062,89) kg/jam = 6889,24 kg/jam F50K2S = (1386,80 + 568,95) kg/jam = 1955,75 kg/jam F50Na2SO4 = (152,57 + 219,32 + 305,14)kg/jam = 660,10 kg/jam F50NaCl = (385,22 + 249,58) kg/jam = 634,81 kg/jam Jumlah oksigen dalam lindi hitam = 34,1%x 77044,71 kg/jam = 26272,25 kg/jam Jumlah oksigen yang harus tersedia dalam udara pembakar = (98939,54 – 26272,25) kg/jam = 72667,29 kg/jam Dalam 26272,25 kg/jam oksigen harus tersedia 72667,29 kg/jam udara pembakar, Diasumsikan udara berlebih sebesar 25% maka : oksigen teoritis 72667,29 346034,72kg/jam 0,21 0,21 Jumlah udara yang diperlukan (1,25 x 346034,72kg/jam) 432543,40kg/jam Jumlah udara teoritis
Diasumsikan 75% padatan lindi hitam, maka air dalam lindi hitam yaitu:
77044,71 - 77044,71 25681,57kg/jam 0,75 H dalam H2O = 3,6 % x 77044,71 kg/jam = 4961,68 kg/jam F51Air = (25681,57 –4961,68) kg/jam = 20720,5 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-19 Neraca Massa pada E-506 (kg/jam) Masuk Komponen lignin asam Ekstraktif Selulosa Air
F49
Keluar F50
F51
39986,21 385,22 19723,45 4853,82
Chip NaOH
1849,07
Na2S
3158,83
Na2CO3
7088,11 24367,23
6889,24
NaCl
634,81
Na2SO4
660,10
Uap Air
20720,50
CO2
21818,71
K2S
1955,75
Total
77044,71 34507,13
Material balance
77044,71
77044,71
Universitas Sumatera Utara
A.18 Green Liquor Clarifier (CL-501) Fungsi : Tempat pemisahan smelt yang masih berbentuk butiran yang mengandung Na2S, K2S, Na2SO4, NaCl dengan Na2CO3 sebelum memasuki unit recausticezing,
F50 Smelt tdd : Na2S Na2CO3 K2S Na2SO4 NaCl
CL-501
F52 Na2CO3
F54 Na2S K2S Na2SO4 NaCl
Tabel LA-20 Neraca Massa pada CL-501 (kg/jam) Masuk Komponen Na2S Na2CO3
F50 6889,24
Keluar F53
F54
6889,24
24367,23
24367,23
NaCl
634,81
634,81
Na2SO4
660,10
660,10
1955,75
1955,75
K2S Total
34507,13 10139,90 24367,23
Material balance
34507,13
34507,13
Universitas Sumatera Utara
A.19 Recausticizer (R-501) Fungsi : Sebagai tempat pembentukan NaOH
F55 CaO
F54 H2O F56 NaOH CaCO3 Na2CO3
R-501 F53 Na2CO3
Didalam smelt terdapat 78% soda ash (Anonim,2005) , maka Soda ash = 78% x 24367,23 kg/jam = 19006,44 kg/jam jumlah CaO yang diperlukan adalah = 19006,44 kg/jam x 0,53 = 10073,41 kg/jam CaO + H2O
Ca(OH)2
n CaO = 10073,41 kg/jam : 56,08 kg/kmol = 179,63 kmol/jam m H2O = 1 x 179,63 x 18 = 3233,26 kg/jam m Ca(OH)2 = 1 x 179,63 x 74,09 = 13308,48 kg/jam Ca(OH)2 + Na2CO3
2NaOH + CaCO3
Massa NaOH = 2 x 179,63 x 40 = 14370,06 kg/jam Massa CaCO3 = 1 x 179,63 x 100,09 = 17978,75 kg/jam Massa Na2CO3 = 50,24 x 106 = 5325,10 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-21 Neraca Massa pada R-501 (kg/jam) Masuk Komponen Na2CO3
F53
F54
keluar F55
F56
24367,23
5325,10
CaO
10073,41
H2O
3233,26
NaOH
14370,06
CaCO3
17978,75
Total
24367,23 3233,26 10073,41 37673,91
Material balance
37673,91
37673,91
A.20 White Liquor Clarifier (CL-502) Fungsi : untuk memisahkan NaOH dari CaCO3 dan Na2CO3
F56 NaOH CaCO3 Na2 CO3
F57 NaOH
CL-502
F58 CaCO3 Na2 CO3
Tabel LA-22 Neraca Massa pada CL-502 (kg/jam) Masuk Komponen NaOH
F56
keluar F57
F58
14370,06 14370,06
Na2CO3
5325,10
5325,10
CaCO3
17978,75
17978,75
Total
37673,91 14370,06 23308,85
Material balance
37673,91
37673,91
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Kapasitas produk
: 10101 kg/jam
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Temperatur referensi
: 25oC = 298,15oK
Satuan operasi
: kkal/jam
Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : Tb
T2
CpdT T1
T2
Cp l dT
ΔH Vl
T1
Cp v dT Tb
Rumus untuk reaksi yang tidak diketahui stoikiometrinya (Reklaitis,1983):
LB.1 Perhitungan Kapasitas Panas a)
Data perhitungan Cp
Tabel LB-1 Nilai konstanta untuk ∫CpdT (J,oK) (Smith et.al., 2005; Reid et.al., 1977) Fasa
Komponen
A
10-3B
10-6C
10-5D
ClO2
6,432
8,082
2,846
-
CO2
3,457
1,045
-
-1,157
Steam
3,470
1,45
-
0,121
Cair
Air
8,712
1,25
-0,18
-
Padat
NaOH
0,121
16,316
-
1,948
Gas
Cp = A + BT + CT2 + DT3 [J/mol K] T2
Cpg dT = [A(T2–T1) + B/2(T22–T12) + C/3(T23–T13) + D/4(T24–T14) ]
T1
Universitas Sumatera Utara
b)
Perhitungan Cp dengan menggunakan metode estimasi
Perhitungan estimasi kapasitas panas padatan dengan menggunakan hukum Kopp (Perry & Green, 1999).
Dimana: N
= Jumlah unsur dalam senyawa
nE
= Jumlah kemunculan unsur E dalam senyawa
ΔE
= Kontribusi unsur E
Tabel LB-2 Kontribusi unsur untuk estimasi kapasitas panas padatan (Perry & Green, 1999) No.
ΔE (kJ/kmoloK)
Unsur
1.
C
10,89
2.
Cl
24,69
3.
H
7,56
5.
Na
26,19
6.
O
13,42
7.
S
12,36
8.
K
20,79
1.
Selulosa (C6H5O5)n
= (C6H5O5)1000
Derajat polimerisasi selulosa ± 1000 (Weilen, tanpa tahun) BM
= 157000 kg/kmol
Struktur bangun:
C = 6 x 1000 x 10,89
= 65340
H = 5 x 1000 x 7,56
= 37800
O = 5 x 1000 x 13,42
= 67100 +
Total
=170240
Maka Cp selulosa adalah = 170240 kJ/kmol.K = 40688,34 kkal/kmol.K
Universitas Sumatera Utara
2.
Lignin Derajat polimerisasi lignin ± 25 (Wikipedia3, 2009) BM
= 9700 kg/kmol
Struktur bangun (Weilen, tanpa tahun): OH O OCH3 O
O
HO OH
OCH3
n
C =20 x 25 x 10,89
= 5445
H =20 x 25 x 7,56
= 3780
O = 8 x 25 x 13,42
= 2684 +
Total
=11909
Maka Cp lignin adalah = 11909 kJ/kmol.K = 2846,32 kkal/kmol.K
3.
Ekstraktif (CH2Cl2) BM
= 85 kg/kmol
Struktur bangun (Wikipedia7, 2009): C
= 1 x 10,89
= 10,89
H
= 2 x 7,56
= 15,12
Cl
= 2 x 24,69
= 49,38
Total
+
= 75,39
Maka Cp ekstraktif adalah = 75,39 kJ/kmol.K = 18,02 kkal/kmol.K
4.
Lignin karbonil (R=O) BM
= 282 kg/kmol
Struktur bangun (Sonnenberg, 1996): OH
C
=13 x 10,89
= 141,57
OCH3
H
=14 x 7,56
= 105,84
O
O
= 7 x 13,42
= 93,94 +
O
O
Total = 341,35
O OH
n
Universitas Sumatera Utara
Maka Cp lignin karbonil adalah = 341,25 kJ/kmol.K = 81,58 kkal/kmol.K
5.
Lignin’ Derajat polimerisasi lignin ± 25 (Wikipedia3, 2009) BM
= 10612,5 kg/kmol
Struktur bangun (Dence & Reeve, 1996): OH
O OCH3
O
OH
OH Cl OH OCH3
C
=20 x 25 x 10,89
= 5445
Cl
= 1 x 25 x 24,69
= 617,25
H
=21 x 25 x 7,56
= 3780
O
= 8 x 25 x 13,42
= 2684
n
Total
+
=12526,25
Maka Cp lignin’ adalah = 12526,25 kJ/kmol.K = 2993,85 kkal/kmol.K
6.
Natrium karbonat (Na2CO3) BM
= 106 kg/kmol
CpNaCO3 = 2 x CpNa + CpC + 3 x CpO = 2 x 26,19 + 10,89 + 3 x 13,42 = 103,53 kJ/kmol.K = 24,74 kkal/kmol.K
7.
Lakase (C6H2O2Cu4)194 BM
= 70000 kg/kmol
Struktur bangun (Viikari & Lantto, 2002):
Cu+
Cu+ OH Cu+
OH
Cu+
C = 6 x 194 x 10,89 = 12675,96 O = 2 x 194 x 13,42 = 5206,96 H = 2 x 194 x 7,56 = 2933,28 Cu = 2 x 194 x 26,92 = 20889,92 +
Universitas Sumatera Utara
Total = 41706,12 Maka Cp lakase adalah = 41706,12 kJ/kmol.K = 9968 kkal/kmol.K
8.
HBT (C6H5N3O) BM
= 135,12 kg/kmol
Struktur bangun (Viikari & Lantto, 2002): N N N
OH C = 6 x 10,89 = 65,34 O = 1 x 13,42 = 13,42 H = 5 x 7,56 = 37,8 N = 3 x 18,74 = 56,22 + Total = 172,78 Maka Cp HBT adalah = 172,78 kJ/kmol.K = 41,29 kkal/kmol.K
9.
HBT teroksidasi BM
= 119,12 kg/kmol
Struktur bangun (Viikari & Lantto, 2002): N N N
H C = 6 x 10,89 = 65,34 H = 5 x 7,56 = 37,8 N = 3 x 18,74 = 56,22 + Total = 156,36
Universitas Sumatera Utara
Maka Cp HBT teroksidasi adalah = 156,36 kJ/kmol.K = 38,08 kkal/kmol.K
10. Natrium sulfida (Na2S) BM
= 78 kg/kmol
CpNa2S
= 2 x CpNa + CpS = 2 x 26,19 + 12,36 = 64,74 kJ/jam = 15,47 kkal/kmol.K
Perhitungan estimasi kapasitas panas cairan dengan menggunakan metode Missenard (Reid et.al., 1977) Tabel LB-3 Kontribusi gugus fungsi untuk estimasi Cp cairan (Reid et.al., 1977) No.
Cp (kkal/kmoloK)
Gugus fungsi
1.
-H
3,5
2.
-CH3
9,95
3.
-CH2-
6,75
4.
-CH=
5,95
5.
|
2,0
-C| 6.
-O-
7,1
7.
-CO-
10,4
8.
-OH
10,5
9.
-COO-
14,1
10.
-COOH
18,8
11.
-Cl
7,1
Universitas Sumatera Utara
11. Asam muconic ester (R-C7O4H7) BM
= 420 kg/kmol
Struktur bangun (Svenson, 2006): -OH
R
= 2 x 10,50
x 25
= 525,00
|
COOCH3 COOH
-C–
=6x
2,00 x 25
= 300,00
| -CH2- = 2 x 6,75 x 25
= 337,50
-CH= = 9 x 5,95 x 25
= 1338,75
-CH3 = 2 x 9,95 x 25
= 497,50
- CO- = 2 x 10,40 x 25
= 520,00
-O-
= 532,50
= 3 x 7,10 x 25
-COO- = 1 x 14,10 x 25
=
14,10
-COOH= 1 x 18,80 x 25
=
18,80
Total
+
= 4084,15
Maka Cp Asam muconic ester adalah = 4084,15 kkal/kmol.K
Perhitungan estimasi kapasitas panas gas dengan menggunakan metode kontribusi ikatan (Reid et.al., 1977) Tabel LB-4 Kontribusi gugus fungsi untuk estimasi Cp gas (Reid et.al., 1977) No.
Cp (kkal/kmoloK)
Gugus fungsi
1.
O-Cl
5,5
2.
O-H
2,7
3.
O-O
4,9
12. Asam hipoklorit (HClO) BM
= 52,5 kg/kmol
CpHClO
= (O-H) + (O-Cl) = 2,7 + 5,5 = 8,2
Maka Cp Asam hipoklorit adalah = 8,2 kkal/kmol.K
Universitas Sumatera Utara
13. Asam klorit (HClO3) BM
= 84,5 kg/kmol
CpHClO
= (O-H) + 3 x (O-Cl) = 2,7 + 3 x 5,5 = 19,2
Maka Cp Asam klorit adalah = 19,2 kkal/kmol.K
LB.2 Data Panas Pelarutan untuk setiap senyawa Tabel berikut adalah panas pelarutan yang dihasilkan oleh tiap senyawa: Tabel LB-5 Panas pelarutan (Perry & Green, 1999) Komponen
ΔHpelarutan (kkal/kmol)
NaOH
+10,18
Lakase
-3,991
HBT
-4,304
Universitas Sumatera Utara
LB.3 Perhitungan Estimasi Panas Pembentukan (∆Hf) Perhitungan panas pembentukan (∆Hf) dilakukan dengan menggunakan metode Joback (Perry & Green, 1999). Tabel LB-6 Panas pembentukan tiap gugus fungsi (Perry & Green, 1999) No.
∆Hf298(kJ/kmol)
Gugus fungsi
1.
-CH3
-76,45
2.
-CH2-
-26,80
3.
-CH=
8,67
4.
|
79,72
-C| 5.
-O-
-138,16
6.
-CO-
-33,22
7.
-OH
-208,04
8.
-COO-
-337,92
9.
-COOH
-426,72
10.
=CH(N3)
340730
11.
1,4 benzenediol
8370
1.
Selulosa (C6H5O5)n = (C6H5O5)1000
Derajat polimerisasi selulosa ± 1000 (Weilen, tanpa tahun) Struktur bangun :
| -C–
= 6 x 1000 x 79,72
= 478320
| -CH2- = 6 x 1000 x -26,80
= -1040200
-OH
= 6 x 1000 x -208,04 = -1248240
- O-
= 5 x 1000 x -138,16 = -690800 Total
= -2500920
Jadi ∆HfSelulosa = -2500920 kJ/kmol = -597748,51 kkal/kmol
Universitas Sumatera Utara
2.
Lignin -OH
= 3 x- 208,04 x 25 = -15603
|
OH
-C–
O
= 6 x 79,72 x 25 = 11958
OCH3
| O
O
-CH2- = 2 x -26,80 x 25 = -1340 -CH= = 9 x
8,67 x 25 = 1950,75
HO OH OCH3
-CH3
n
= 2 x -76,45 x 25 = 3822,
- CO- = 2 x -33,22 x 25 = -1661 -O-
= 3 x -138,16 x 25 = -10362 Total
+
= -11234,75
Jadi ∆Hflignin = -11234,75 kJ/kmol = -2685,17 kkal/kmol
3.
Ekstraktif Perhitungan dengan menggunakan metode joback (Perry & Green, 1999). ∆Hflignin = 68,29 + HfCH2 + 2HfCl = 68,29 + (-20,64 ) + 2.( -71,55) = -95,45 KJ/mol = -95450 kJ/kmol = - 22813,64 kkal/kmol
4. Lignin karbonil (R=O) OH
-OH O
O
= 2 x - 208,04 x 25
-CH2- = 2 x
-26,80 x 25
= 525 = 337,5
OCH3
-CH=
=5x
8,67 x 25
= 1083,75
O
-CH3
= 1 x -76,45 x 25
= -1911,25
=2x
= 3986
| O OH
n
-C–
79,72 x 25
| - CO-
= 2 x -33,22 x 25
= -1661
-COO = 1 x -337,92 x 25
= -8448
-O-
= -6908
= 2 x -138,16 x 25 Total
+
= -13858,5
Jadi ∆HfR=O = -13858,5 kJ/kmol = -3312,26 kkal/kmol
Universitas Sumatera Utara
5. Asam muconic ester -OH
= 2 x -208,04 x 25
= -10402
| -C–
R
=6x
79,72 x 25 = 11958
|
COOCH3 COOH
-CH2-
=2x
-26,80 x 25
-CH=
=9x
8,67 x 25
-CH3
=2x
-76,45 x 25
= -3822,5
- CO-
=2x
-33,22 x 25
= -1661
-O-
= 3 x -138,16 x 25
= -10362
-COO-
= 1 x -337,92 x 25
= -8448
-COOH
= 1 x -426,72 x 25
= -10668
Total
= -1340 = 1950,75
+
= -32794,75
Jadi ∆HfMuconic acid ester = -32794,75 kJ/kmol = -7838,13 kkal/kmol
6. Lakase (1,4 benzenediol oxidase)
Cu+
Cu+ OH Cu+
OH Cu+ 1,4 benzenediol = 194 x 8,37 = 1623,78 kJ/mol = 1623780 J/mol jadi ∆HfLakase
= 1623780 kJ/kmol = 388092,73 kkal/kmol
7. HBT (Hydoroxybenzotraizole) N N N
OH
Universitas Sumatera Utara
-CH=
= 4 x 8,67
= 34,68
= 1 x 79,72
= 79,72
-OH
= 1 x -208,04
= -208,04
=CH-N3
= 1 x 340730
= 340730
C
Jadi ∆HfHBT
= 340636,36 kJ/kmol = 81414,04 kkal/kmol
8. HBT’ (H-benzotraizole) N N N
H -CH=
= 4 x 8,67
= 34,68
= 1 x 79,72
= 79,72
= 1 x 340730
= 340730
C
=CH-N3 Total ∆HfHBT’
= 340844,4 kJ/kmol = 81463,76 kkal/kmol
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-7 Panas pembentukan senyawa lainnya (Maloney, 2007) ∆Hf298(kkal/kmol)
Komponen CH2O
- 10,86
HclO
- 28,18
HClO3
- 23,4
H2O
- 68,32
NaCl
- 98,321
Na2CO3
- 269,46
NaOH
-112,19
Na2S
- 89,8
NaHS
-1,49
ClO2
-24,7
LB.4 Perhitungan Neraca Energi Pada perhitungan neraca energi ini diasumsikan bahwa selama operasi tidak 1
ada panas yang hilang.
B.1
DIGESTER (R-101) Fungsi : Sebagai tempat pemasakan chip dengan menggunakan cairan pemasak
berupa lindi putih. Lindi Putih (NaOH + Na2S + Na2CO3)
Saturated steam T= 180ºC
Air T= 28ºC
2
3
T = 30ºC
R-101
Chip 1
4
T = 30ºC 57
5
NaOH NaOH Kondensat Na S 2 T =180°C T =155 ºC Na2CO3 P = 1020 kPa T = 165ºC T =81 ºC
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3 T = 165ºC
Universitas Sumatera Utara
Reaksi chip dengan cairan pemasak yaitu (Lin, 1974; Anonim2, 2009) : Chip + NaOH + Na2S + Na2CO3 R=O + (C6H5O5)1000 + CH2Cl + NaOH + Na2S + 2Na2CO3 + H2O Rumus untuk reaksi yang tidak diketahui stoikiometrinya (Reklaitis,1983):
Tabel LB-8 Panas masuk pada Digester (R-101) Alur 1 2 3 57
N Komponen (kmol/jam) Chip NaOH Na2S Na2CO3 Air NaOH
Tj (K)
Q (kkal/jam)
(kkal/kmol)
0,06 303,15 -623247,32 213,71 303,15 -112,19 66,17 303,15 -89,8 22,82 303,15 -269,46 6582,24 301,15 -68,32 357,59 428,15 -112,19 Total panas masuk
0 6,00 77,35 123,70 6,50 187,86
Tabel LB-9 Panas keluar pada Digester (R-101) Tj N Alur Komponen (K) (kmol/jam) (kkal/kmol) 4
5
selulosa lignin' ekstraktif Air NaOH Na2CO3 Na2S NaOH Na2S Na2CO3
0,04 438,15 -597748,51 0,07 438,15 -3312,26 0,24 438,15 -22813,64 6705,08 438,15 -68,32 10,49 438,15 -112,19 20,36 438,15 -89,8 14,60 438,15 -269,46 560,81 438,15 -112,19 51,57 438,15 -89,8 2,47 438,15 -269,46 Total panas keluar
Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ
-23536,39 -22692,90 -823,84 -3326,92 -406890,41 27057,98 -430212,48
Q (kkal/jam) 5696367,6 11421,20 2522,80 306,08 205,04 3463,60 2165,80 205,04 2165,80 3463,60
saturated steam
217749,37 569,75 -4853,04 1594217,41 973,99 68684,30 27689,60 52070,61 107059,86 7878,24 2072041,09
adalah 2010,52
kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 2502253,57 : 480,52 = 5207,39 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
B.2
Diffuser Washer (V-201) Fungsi : Sebagai tempat pencucian pulp setelah dari digester dengan
menggunakan tekanan atmosfer dan suhu yang tinggi, Saturated steam T= 180ºC
Air T = 28ºC 6
Selulosa Lignin 4 Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3 T = 165ºC
V-201
Selulosa Lignin Ekstraktif Air T = 170ºC
7
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
38 Kondensat T= 180ºC P = 1020 kPa
T = 170 ºC
Tabel LB-10 Panas masuk pada Diffuser Washer (V-201) Alur
4
6
Komponen Selulosa Lignin’ Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3 Air
Tj (K)
N (kmol/jam)
Q (kkal/jam)
0,04 438,15 5696367,60 0,07 438,15 419139,00 0,24 438,15 2522,80 6705,08 438,15 306,08 10,49 438,15 205,04 14,60 438,15 2165,80 20,36 438,15 3463,60 18316,53 301,15 6,50 Total panas masuk
243277,73 29424,41 603,26 2052308,51 2150,88 31624,15 70512,46 119123,97 2549025,38
Tabel LB-11 Panas keluar pada Diffuser Washer (V-201) Alur
7
Komponen
N (kmol/jam)
Selulosa Lignin asam Ekstraktif
0,04 0,07 0,24
Tj (K) 443,15 443,15 443,15
Q (kkal/jam) 5899809,30 434108,25 2612,90
249446,56 304,75 618,56
Universitas Sumatera Utara
Air Selulosa Lignin asam Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
38
3698,17 0,0004 0,0007 -0,002 21323,44 10,49 14,60 20,36 Total panas keluar
443,15 443,15 443,15 443,15 443,15 443,15 443,15 443,15
317,11 5899809,30 434108,25 2612,90 317,11 213,78 2243,15 3587,30
1172728,31 2519,66 304,75 6,25 6761877,92 2242,52 32753,58 73030,76 8295833,64
Qsteam = (8295833,64 – 2549025,38) = 5746808,26 kkal/jam Pada temperatur 180oC, dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 5746808,26 : 480,52 = 11959,56 kg/jam
B.3 Blow Tank (V-202) Fungsi : Untuk Mendinginkan pulp sebelum memasuki tahap bleaching Air pendingin T = 28ºC Selulosa Lignin Ekstraktif Air
7
8
V-202
T = 170ºC Panas Masuk:
Air pendingin Bekas T = 90°C
Selulosa Lignin Ekstraktif Air T = 108ºC
Tabel LB-12 Panas masuk pada Blow tank (V-301) Alur
7
Komponen Selulosa Lignin’ Ekstraktif Air
N (kmol/jam)
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 443,15 5899809,30 249446,56 0,07 443,15 434108,25 30170,52 0,24 443,15 2612,90 618,56 3698,17 443,15 317,11 1172728,31 Total panas masuk 1452963,95
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-13 Panas keluar pada Blow tank (V-301) Alur
8
Komponen Selulosa Lignin’ Ekstraktif Air
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 381,15 3377132,22 0,07 381,15 248489,55 0,24 381,15 1495,66 3698,17 381,15 180,83 Total panas keluar
142786,65 17270,03 354,07 668749,39 829160,14
N (kmol/jam)
(n.Cp.∆T)pulp = (n.Cp.∆T)air (n.Cp.dT)pulp = 1452963,95 – 829160,14 = 623803,81 kkal/jam Cpair (301,15 K) = 8,712T – 0,00125T2 –1,8 x 10-7T3 Cpair (301,15 K) = 2505,34 kkal/kmol.K 623803,81
= (n.Cp.∆T)air
nair
= 623803,81 : {2505,34 x (363,15 – 301,15)} = 4,02 kmol/jam
mair
= 4,02 x 18 = 72,29 kg/jam
Jadi massa air pendingin yang diperlukan adalah 72,29 kg/jam
B.4
MIXER-1 (M-301) Fungsi : Untuk mencampurkan unbleached pulp dengan Lakase dan HBT
T = 30°C T = 28°C Air Lakase 9
10
T= 108°C Selulosa Lignin Ekstraktif Air
88
HBT T = 30°C 11 12
M-301
Selulosa Lignin Ekstraktif Air Lakase Air
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-14 Panas masuk pada Mixer-1 (M-301) Alur
8 9 10 11
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air Air Lakase HBT
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 381,15 3377132,22 0,07 381,15 248489,55 0,24 381,15 1495,66 3698,17 381,15 180,83 1761,03 301,15 6,50 0,02 303,15 49840 0,55 303,15 206,45 Total panas masuk
142786,65 17270,03 354,07 668749,39 11453,12 797,70 113,00 841523,97
N (kmol/jam)
Diketahui ΔH pelarutan lakase adalah -3,991 kkal/kmol (Perry & Green, 1999), Qpelarutan
= -3,991 x (1120,36 : 70000) = -0,06 kkal/jam
Diketahui ΔH pelarutan HBT adalah -4,304 kkal/kmol (Perry & Green, 1999), Qpelarutan
= -4,304 x (73,96 : 135,12) = -2,36 kkal/jam
T keluar diperoleh dengan metode trial and error yaitu : Qpelarutan + Qmasuk = Qkeluar {(-0,06 – 2,36) + 841523,97}= Qkeluar 841521,55 kkal/jam = Qkeluar Qkeluar = N, Sehingga diperoleh T keluar (Tj) adalah 85,15 ≈ 85oC Tabel LB-15 Panas keluar pada Mixer-1 (M-301) Alur
12
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air Lakase HBT
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,06 358,15 2447453,51 0,11 358,15 180083,74 0,37 358,15 1083,92 8733,33 358,15 130,86 0,02 358,15 599587,41 0,87 358,15 2483,64 Total panas keluar
103465,27 12514,11 256,57 714331,08 9595,19 1359,34 841521,55
N (kmol/jam)
Universitas Sumatera Utara
B.5 Reaktor Lakase (R-301) Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya bleaching dengan menggunakan lakase Air pendingin T = 28°C T = 85ºC Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
12
T=65ºC Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
R-301 13
Air pendingin bekas T = 45°C P = 1020 kPa
Reaksi chip dengan cairan pemasak yaitu (Viikari & Lantto, 2002) :
+
+ OH
OCH3
Cu
OCH3
Cu+ OH Cu
+
OH Cu+
N
+
+
N N
OO
+ 2H + + O2
Lignin + lakase + HBT + 2H+ + O2
N N
Cu2+ +
+
+ H2O
N
OH Cu2+
O
OH
+
Cu2+
Cu2+ OH
H
Lignin teroksidasi + lakase
teroksidasi + HBT + H2O Untuk reaksi yang tidak diketahui stoikiometrinya, maka :
Tabel LB-16 Panas masuk pada reaktor lakase (R-301) Alur
12
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air Lakase HBT
N (kmol/jam)
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 358,15 -597748,51 0,07 358,15 -2685,17 0,24 358,15 -22813,64 5459,21 358,15 -68,32 0,02 358,15 388092,73 0,55 358,15 81414,04 Total panas masuk
2447453,51 180083,74 1083,92 130,86 599587,41 2483,64
78192,20 12327,49 -5144,19 341357,99 15806,68 45924,65 488464,81
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-17 Panas keluar pada reaktor lakase (R-301) Alur Komponen
13
Tj (K)
N (kmol/jam)
Selulosa Lignin Ekstraktif Air Lakase HBT
Q (kkal/jam)
0,04 338,15 -597748,51 0,08 338,15 -3312,26 0,24 338,15 -22813,64 5459,21 338,15 -68,32 0,02 338,15 388092,73 0,32 338,15 81463,76 Total panas keluar
1627533,6 119754 720,8 86,91 398720 1523,2
43539,77 8844,78 -5230,12 101521,02 12221,05 26794,51 187691,02
(n.Cp.∆T)pulp = (n.Cp.∆T)air (n.Cp.dT)pulp = 88464,81 – 187691,02 = 300773,79 kkal/jam Cpair (301,15 K) = 8,712T – 0,00125T2 –1,8 x 10-7T3 Cpair (301,15 K) = 2505,33 kkal/kmol.K 300773,79
= (n.Cp.∆T)air
nair
= 300773,79 : {2505,33 x (318,15 – 301,15)} = 7,06 kmol/jam
mair
= 7,06 x 18 = 127,12 kg/jam
Jadi massa air pendingin yang diperlukan adalah 127,12 kg/jam
B.6 Rotary Washer -1 (W-301) Fungsi : Untuk memisahkan zat-zat yang dapat terlarut dalam air dari pulp Air T = 28ºC T=65ºC Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
13
14
W-301
15
16 Selulosa Lignin Ekstraktif Lakase HBT Air
Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-18 Panas masuk pada Washer Vacumm Filter-1 (W-301) Alur
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air Lakase HBT Air
13
14
N (kmol/jam)
Tj (K)
0,04 338,15 0,08 338,15 0,24 338,15 5459,21 338,15 0,02 338,15 0,32 338,15 14841,17 301,15 Total panas masuk
Q (kkal/jam) 1627533,6 119754 720,8 89,91 398720 1523,2 6,50
68812,84 9096,38 170,64 474494,12 6193,06 491,81 96521,52 655780,36
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial and error yaitu
Qkeluar = N, Sehingga diperoleh T keluar (Tj) adalah 39,2 ≈ 39oC
Tabel LB-19 Panas keluar pada Washer Vacuum Filter-1 (W-301) Alur
15
16
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air Lakase HBT Selulosa Lignin Ekstraktif Air
N (kmol/jam)
Tj (K)
0,0008 312,15 0,001 312,15 0,004 312,15 16653,54 312,15 0,02 312,15 0,32 312,15 0,04 312,15 0,07 312,15 0,23 312,15 3646,84 312,15 Total panas keluar
Q (kkal/jam) 578058,14 42533,54 256 30,82 141615,10 541 578058,14 42533,54 256 30,82
488,81 64,62 1,21 513275,43 2199,62 174,68 23951,84 3166,20 59,39 112398,56 655780,36
Universitas Sumatera Utara
B.7
MIXER-2 (M-302)
Fungsi : Untuk mencampurkan pulp dengan NaOH
Air T = 28ºC
NaOH 18
T = 30ºC
17
16
M-302
Selulosa Lignin Ekstraktif Air T = 39ºC
19
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Tabel LB-20 Panas masuk pada Mixer-2 (M-302) Alur
16 17 18
Komponen
Selulosa Lignin asam Ekstraktif Air NaOH Air
N (kmol/jam) 0,04 0,07 0,23 3646,84 5,49 10,98 Total panas masuk
Tj (K) 312,15 312,15 312,15 312,15 303,15 301,15
Q (kkal/jam) 578058,14 42533,54 256 30,82 6 6,50
23951,84 3166,20 59,39 112398,56 32,96 71,44 139680,39
Diketahui ΔH pelarutan NaOH adalah +10,18 kkal/kmol (Perry&Green,1999) Qpelarutan
= 10,18 x (219,47 : 40) = 55,86 kkal/jam
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial and error yaitu Qpelarutan + Qmasuk = Qkeluar 55,86 + 139680,39 = Qkeluar Qkeluar = 139736,25 kkal/mol Qkeluar = N, Sehingga diperoleh T keluar (Tj) adalah 39,18oC ≈ 39oC
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-21 Panas keluar pada Mixer-2 (M-302) Alur Komponen
19
B.8
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
N (kmol/jam)
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 312,15 0,07 312,15 0,23 312,15 3657,83 312,15 5,49 312,15 Total panas keluar
576727,39 42435,62 255,42 30,74 17,28
23905,11 3160,02 59,28 112516,98 94,85 139736,25
REAKTOR ALKALI (R-302) Fungsi : Untuk mengaktivasi lignin Saturated steam T = 180°C T = 75ºC
T = 39ºC
R-302 19 Selulosa Lignin Ekstraktif NaOH Air
20 Kondensat T = 180°C P = 1020 kPa
Selulosa Lignin Ekstraktif NaOH Air NaCl
Reaksi pada ekstraksi alkali (Runge, 1995) adalah sebagai berikut: Reaksi pengaktifasian ulang lignin:
Cl
R
R + NaOH NaCl + H2O +
OH
OCH3 OH
OCH3
Untuk reaksi yang tidak diketahui stoikiometrinya, maka :
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-22 Panas masuk pada Reaktor Alkali (R-302) Alur
19
Komponen
N (kmol/jam)
Selulosa Lignin’ Ekstraktif Air NaOH
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 312,15 -597748,51 0,07 312,15 -3312,26 0,23 312,15 -22813,64 3657,83 312,15 -68,32 5,49 312,15 -112,19 Total panas masuk
576727,39 42435,62 255,42 30,74 17,28
-862,50 2913,46 -5233,46 -137385,62 -520,70 -141099,83
Tabel LB-23 Panas keluar pada Reaktor Alkali (R-302) Alur
20
Komponen
N (kmol/jam)
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH NaCl
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 348,15 -597748,51 0,07 348,15 -3312,26 0,23 348,15 -22813,64 3659,69 348,15 -112,19 3,62 348,15 -112,19 1,86 348,15 -98,32 Total panas keluar
2034417 142316 901 108,71 64,45 73,61
59528,12 10905,74 -5083,71 -12724,76 -173,00 -46,01 52406,38
— Pada temperatur 180 C dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 o
kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 193495,22 : 480,52 = 402,68 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
B.9
Rotary Washer -2 (W-302) Fungsi : Untuk membuang zat-zat terlarut yang terdapat dalam pulp
T = 28ºC Air proses
21 T = 75ºC
W-302 Selulosa Lignin
23
20
Selulosa 22
Lignin
Ekstraktif
Selulosa
Ekstraktif
NaOH
Lignin
Air
Air
Ekstraktif
NaCl
NaOH Air NaCl
Tabel LB-24 Panas masuk pada Washer Vacuum Filter-2 (W-302) Alur
20
21
Komponen
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH NaCl Air
N (kmol/jam)
Tj (K)
0,04 348,15 0,07 348,15 0,23 348,15 3659,69 348,15 3,62 348,15 1,86 348,15 10191,10 301,15 Total panas masuk
Q (kkal/jam) 2034417 149692,5 9 108,71 64,45 73,61 3,59
84295,73 11152,51 209,03 397855,60 233,59 137,12 36609,72 530493,31
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial and error yaitu
Sehingga diperoleh T keluar (Tj) adalah = 41,59oC ≈ 42oC
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-25 Panas keluar pada Washer Vacuum Filter-2 (W-302) Alur
22
23
B.10
Tj (K)
Komponen
N (kmol/jam)
Q (kkal/jam)
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH NaCl Selulosa Lignin Ekstraktif Air
0,0008 315,15 0,001 315,15 0,004 315,15 10662,48 315,15 3,62 315,15 1,86 315,15 0,04 315,15 0,07 315,15 0,23 315,15 3188,32 315,15 Total panas keluar
698499,86 51395,65 309,35 37,24 21,03 25,14 698499,86 51395,65 309,35 37,24
559,45 74,02 1,39 383851,39 73,59 45,26 27413,28 3626,84 67,98 114780,11 530493,31
Mixer-3 (M-303) Fungsi : Untuk mencampurkan pulp dengan NaOH sebelum proses bleaching
klorin dioksida,
T = 28ºC
NaOH T = 30ºC
Air 24
T = 42ºC
25
23
Selulosa Lignin Ekstraktif Air
M-303 26
F26 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Tabel LB-26 Panas masuk pada Mixer-3 (M-303) Alur
23 24 25
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air Air NaOH
N (kmol/jam)
Tj (K)
0,04 315,15 0,07 315,15 0,23 315,15 3188,32 315,15 4,32 301,15 2,16 303,15 Total panas masuk
Q (kkal/jam) 698499,86 51395,65 309,35 37,24 6,50 6
27413,28 3626,84 67,98 114780,11 28,07 12,95 145929,22
Universitas Sumatera Utara
Diketahui ΔH pelarutan NaOH adalah +10,18 kkal/kmol (Perry&Green, 1999) Qpelarutan
= 10,18 x (86,23 : 40) = 21,95 kkal/jam
T keluar diperoleh dengan metode trial and error yaitu : Qpelarutan + Qmasuk = Qkeluar 21,95 + 145929,22 = Qkeluar 145951,17 kkal/jam = Qkeluar Qkeluar = N. Sehingga diperoleh T keluar (Tj) adalah 41,58oC ≈ 42oC Tabel LB-27 Panas keluar pada Mixer-3 (M-303) Alur
26
Komponen
Tj (K)
N (kmol/jam)
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
0,04 315,15 0,07 315,15 0,23 315,15 3192,63 315,15 2,16 315,15 Total panas keluar
Q (kkal/jam) 697761,23 51341,30 309,02 37,20 21
27387,75 3623,46 67,91 114828,31 43,74 145951,17
B.11 Reaktor Klorin Dioksida (R-303) Fungsi : Sebagai tempat terjadinya proses bleaching dengan klorin dioksida
HClO T = 70ºC
Saturated steam T = 180°C
HClO3 27
26 Selulosa
R-303 F27
29
Lignin Ekstraktif Air NaOH T = 42ºC
T = 70ºC Selulosa Lignin
27 Kondensat T = 180°C P = 1020 kPa
ClO2
Ekstraktif
T = 30ºC
Air NaOH Asam muconic ester ClO2
Universitas Sumatera Utara
Reaksi pada bleaching klorin dioksida (Svenson,2006) adalah sebagai berikut: R R
+ H2O
+ 2ClO2
+
HClO2
+
HClO
COOCH3 OCH3
COOH
OH
Untuk reaksi yang tidak diketahui stoikiometrinya, maka :
Tabel LB-28 Panas masuk pada Reaktor Klorin Dioksida (R-303) Alur
26
27
Komponen
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH ClO2
N (kmol/jam)
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 315,15 -597748,51 0,07 315,15 -3312,26 0,23 315,15 -22813,64 3192,63 315,15 -68,32 2,16 315,15 -112,19 2,13 303,15 -24,7 Total panas masuk
697761,23 51341,30 309,02 37,20 21 10,89
3115,49 3381,62 -5118,97 -103292,42 -198,12 -29,39 -102141,78
Tabel LB-29 Panas keluar pada Reaktor Klorin Dioksida (R-303) Alur
29
28
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH NaCl Asam muconic ester HClO HClO3
N (kmol/jam)
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,04 0,004 0,23 3192,63 1,09 0,92
343,15 343,15 343,15 343,15 343,15 343,15
-28,18 -23,4 -597748,51 -3312,26 -22813,64 -68,32
369 864 1830975,3 134723,25 810,9 97,81
50076,58 641,44 -5002,52 94154,84 -59,60 -29,63
1,703
343,15
-112,19
57,56
299691,40
-98,32 -7838,13
66,20 183786,75
217,69 357,95 440048,15
0,64 343,15 0,43 343,15 Total panas keluar
Universitas Sumatera Utara
Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 542189,93 : 480,52 = 1128,34 kg/jam
B.12
Rotary Washer -3 (W-303) Fungsi : Untuk memisahkan zat-zat yang dapat terlarut dalam air dari pulp 30
Air Proses T = 28°C
29 T = 70ºC
32
W-303
Selulosa Lignin Ekstraktif 31 Air NaOH Asam muconic ester NaCl
Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Selulosa Lignin Ekstraktif Air Naoh Asam mucoric ester NaCl
Tabel LB-30 Panas masuk pada Washer Vacuum Filter-3 (W-303) Alur
29
30
Komponen
N (kmol/jam)
Selulosa 0,04 Lignin 0,004 Ekstraktif 0,23 Air 3192,63 NaOH 1,09 NaCl 0,92 Asam Muconic Ester 1,70 Air 8990,35 Total panas masuk
Tj (K) 343,15 343,15 343,15 343,15 343,15 343,15 343,15 301,15
Q (kkal/jam) 1830975,3 134723,25 810,9 97,81 57,56 66,20 183786,75 6,50
74348,84 657,61 184,37 312275,57 62,82 61,08 313041,99 58469,96 759102,24
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial and error yaitu
Universitas Sumatera Utara
Qkeluar = N, Sehingga diperoleh T keluar (Tj) adalah 46,64 ≈ 47oC
Tabel LB-31 Panas keluar pada Washer Vacuum Filter-3 (W-303) Alur
31
32
Komponen
N (kmol/jam)
Selulosa 0,0008 Lignin 0,00009 Ekstraktif 0,004 Air 11901,50 NaOH 1,09 NaCl 0,92 Asam Muconic Ester 1,70 Selulosa 0,04 Lignin 0,004 Ekstraktif 0,22 Air 281,48 Total panas keluar
Tj (K)
Q (kkal/jam)
320,15 320,15 320,15 320,15 320,15 320,15 320,15 320,15 320,15 320,15 320,15
880426,79 64781,84 389,92 46,96 26,69 31,71 88374,09 880426,79 64781,84 389,92 46,96
715,20 6,33 1,77 559089,83 29,14 29,27 150565,91 35044,86 309,97 86,90 132223,06 759102,24
B.13 Rotary Dryer (TD-401) Fungis : Untuk mengeringkan pulp
Uap air T =110 °C
Superheated steam T = 180 ºC P = 101,325 kPa
T = 47ºC Selulosa 34
Lignin
Selulosa
35
TD-401
36
Lignin Ekstraktif
Ekstraktif
Air
Air
T = 110ºC
Kondensat T = 100 ºC P = 101,325 kPa
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-32 Panas masuk pada Rotary Dryer (TD-401) Alur
34
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Tj (K)
N (kmol/jam) 0,04 0,004 0,22 72,86 Total panas masuk
Q (kkal/jam)
320,15 320,15 320,15 320,15
880426,79 64781,84 389,92 46,96
35044,86 309,97 86,90 3422,48 38864,21
Tabel LB-33 Panas keluar pada Rotary Dryer (TD-401) Alur
36 35
Komponen
Selulosa Lignin Ekstraktif Air Steam
Tj (K)
N (kmol/jam) 0,04 0,004 0,22 30,50 42,36 Total panas keluar
Q (kkal/jam)
383,15 383,15 383,15 383,15 383,15
3458508,9 254477,25 1531,7 185,21 185,21
137627,96 1217,31 341,28 5648,54 7845,19 152680,27
= (152680,27 – 38864,21) kkal/jam
Qsteam
= 113816,06 kkal/jam Pada temperatur 180oC, dan tekanan 101,325 kPa maka H superheated steam adalah 2829,81 kJ/kg = 675,88 kkal/kg dan pada temperatur 100oC, dan tekanan 101,325 kPa maka H
= 2676,06 kJ/kg = 639,16 kkal/kg (Reklaitis,1983)
msteam
= 113816,06 : (675,88 + 639,16) = 86,55 kg/jam
B.14
BLOW BOX (B-401) Fungsi : Untuk menurunkan panas dalam produk
o
T =110 C Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Udara pendingin o
T = 30 C B-401
37
36
T = 30oC Selulosa Lignin Ekstraktif
T = 110°C
Air
Udara pendingin bekas
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-34 Panas masuk pada Blow Box (B-401) Alur
36
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air
N (kmol/jam) 0,04 0,004 0,22 30,49 Total panas masuk
Tj (K) 383,15 383,15 383,15 383,15
Q (kkal/jam) 3458508,9 254477,25 1531,7 185,21
Tabel LB-35 Panas keluar pada Blow Box (B-401) Alur Komponen N Tj (kmol/jam) (K)
37
Selulosa Lignin Ekstraktif Air
Qpulp
0,04 0,004 0,22 30,49 Total panas keluar
303,15 303,15 303,15 303,15
137627,96 1157,32 341,28 5648,54 144775,10
Q (kkal/jam) 203441,7 14231,6 90,1 10,84
8095,76 68,08 20,08 330,62 8514,53
= 144775,10 – 8514,53 = 136260,56 kkal/jam
Qpulp
= Qudara
136260,56
= m.Cpudara.∆T
Kebutuhan udara pendingin = = 29,784227.T – ½.T2.9,637661x 10-3 + 1/3.T3.4,57149 x 10-5 = 2550,75 kkal/kmol.K Cpudara
= 2550,76 kkal/kmol.K
Mudara
= (136260,56 : 2550,76) = 53,42 kg/jam
Jadi massa udara pendingin yang diperlukan adalah 53,42 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
B.15
Mixer-4 (M-501)
Fungsi : untuk mencampurkan lindi hitam yang berasal dari digester dan diffuser washer sebelum dipekatkan dalam evaporator Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3 NaOH T = 165ºC Na2S Na2CO3 5
T = 170ºC
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
38 39
M-501
Tabel LB-36 Panas masuk pada Mixer-4 (M-501) Alur
5
38
Komponen
N (kmol/jam)
NaOH Na2S Na2CO3 Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
560,81 51,57 2,47 0,004 0,0007 0,002 21323,43 10,49 14,60 20,36 Total panas masuk
Tj (K) 438,15 438,15 438,15 443,15 443,15 443,15 443,15 443,15 443,15 443,15
Q (kkal/jam) 205,03 2165,8 3463,6 5899809,3 412716,4 2612,9 317,11 213,77 2243,15 3587,3
114987,87 111690,86 8542,86 25196,62 289,98 6,25 6761877,92 2242,52 32753,58 73030,77 7130619,24
Temperatur keluar diperoleh dengan cara trial and error yaitu
Qkeluar = N, Sehingga diperoleh T keluar (Tj) adalah 168,27 ≈ 168 oC
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-37 Panas keluar pada Mixer-4 (M-501) Alur
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
39
Tj (K)
N (kmol/jam) 0,0004 0,0007 0,002 21323,44 571,30 66,17 22,82 Total panas keluar
Q (kkal/jam)
443,15 5851499,87 443,15 409336,95 443,15 2591,50 443,15 314,49 443,15 211,69 443,15 2224,78 443,15 3557,92
2524,38 290,52 6,26 6774652,12 122402,52 148711,38 82032,06 7130619,24
Evaporator Multi Efek (E 501 – E 505)
B.16
Fungsi : Untuk memekatkan lindi hitam saturated steam T =1800C 1020 kPa I
T = 168ºC III
II
V
IV V
49
47
T = 177 ºC
T = 180 ºC
43
41
39
T = 175 ºC
T = 173 ºC
T = 170 ºC
45
F47
kondensat T = 180°C P = 1020 kPa Kondisi operasi: Tabel LB-38 Kondisi operasi evaporator Evaporator T(ºC)
P (atm)
1
180
6,14
2
177
2,51
3
175
1,90
4
173
1,41
5
170
0,96
Universitas Sumatera Utara
Konsistensi lindi setelah evaporasi adalah = (414329,35 – 410683,25) : 414329,35 x 100% = 0,88%
%C
Kandungan padatan dalam bahan yang dibakar dalam Furnace adalah 60% (Dahl, 1999) maka air yang harus diuapkan adalah:
Air = 2430,73 kg/jam = (410683,25 – 2430,73) kg/jam
w1-ε
= 408252,52 kg/jam
Berikut adalah data untuk Evaporator Multiple-Effect Evaporator (Smook, 1989) dan Panas laten untuk setiap suhu (Smith, 2005)
Tabel LB-39 Data Evaporator Multiple Effect Evaporator Evaporator
T(ºC)
U (W/jam,m2, K)
λ (kJ/kg)
1
180
2362,05
2155,9
2
177
2225,78
2179,4
3
175
2191,71
2204,55
4
173
1794,25
2230
5
170
1362,72
2259,6
wF
= 414329,35 kg/jam
w
= 408252,52 kg/jam : 5
= 81650,50 kg/jam
Karena steam yang diuapkan semakin lama semakin meningkat untuk setiap efek maka : Asumsi: w5
= 78464,11 kg/jam
Efek kelima
= w4λ4 + wF,CF (tF-t4)
= w5λ5
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-40 wF,CF,(tF-t4) Alur
39
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
N (kmol/jam)
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,0004 0,0007 0,002 21323,43 571,30
443,15 443,15 443,15 443,15 443,15
203441,7 14231,6 90,1 11,02 8,73
86,88 10,94 0,22 235145,43 4991,12
Na2S
66,17
443,15
77,35
5118,39
Na2CO3
22,82 Total
443,15
123,7
2823,40 248176,39
Diperoleh: w4 = 82623,01 kg/jam Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 248176,39 : 480,52 = 516,48 kg/jam Efek keempat = w3λ3 + (wF– w5) ,CF,(t4-t5)
= w4λ4
Tabel LB-41 (wF –w5) ,CF,(t4-t5) Alur
41
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Tj (K)
N (kmol/jam)
Q (kkal/jam)
0,0004 0,0007 0,002 21146,41 571,30
446,15 446,15 446,15 446,15 446,15
122065,02 8538,96 54,06 6,61 5,28
52,13 6,56 0,13 139982,14 3021,41
Na2S
66,17
446,15
46,41
3071,04
Na2CO3
22,82
446,15
74,22
1694,04 147827,45
Total Diperoleh: w3 = 83509,78 kg/jam
Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 147827,45 : 480,52 = 307,64 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Efek ketiga
= w2λ2 + (wF– w5-w4) ,CF,(t3-t4)
= w3λ3
Tabel LB-42 (wF– w5-w4) ,CF,(t3-t4) Alur
43
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
N (kmol/jam)
Tj (K)
Q (kkal/jam)
0,0004 0,0007 0,002 20969,39 571,30
448,15 448,15 448,15 448,15 448,15
81376,68 5692,64 36,04 4,41 3,54
34,75 4,38 0,09 92567,51 2025,41
Na2S
66,17
448,15
30,94
2047,36
Na2CO3
22,82 Total
448,15
49,48
1129,36 97808,86
Diperoleh: w2 = 84428,59 kg/jam Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 97808,86 : 480,52 = 203,55 kg/jam Efek kedua
= w1λ1 + (wF – w5 -w4-w3) ,CF,(t2-t3) = w2λ2
Tabel LB-42 (wF– w5-w4-w3) ,CF,(t2-t3) Alur
45
Komponen
N (kmol/jam)
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Q (kkal/jam)
0,0004 0,0007 0,002 20792,37 571,30
450,15 450,15 450,15 450,15 450,15
81376,68 5692,64 36,04 4,41 3,56
34,75 4,38 0,08 91807,71 2034,32
66,17
450,15
30,94
2047,36
22,82 Total
450,15
49,48
1129,36 97057,96
Na2S Na2CO3
Tj (K)
Diperoleh: w1 = 85303,87 kg/jam Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 97057,96 : 480,52 = 201,99 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Efek pertama = Wsλs + (wF– w5-w4-w3-w2) ,CF,(t1-t2)
= w1λ1
Tabel LB-43 (wF– w5-w4-w3-w2) ,CF,(t1-t2) Alur
47
Komponen
N (kmol/jam)
Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Diperoleh: WS
Q (kkal/jam)
0,0004 0,0007 0,02 20615,35 571,30
453,15 453,15 453,15 453,15 453,15
122065,02 8538,96 54,06 6,62 5,37
52,13 6,56 0,13 136579,31 3068,19
66,17
453,15
46,41
3071,04
22,82 Total
453,15
74,22
1694,04 144471,41
Na2S Na2CO3
Tj (K)
= 86169,74 kg/jam
Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 144471,41 : 480,52 = 300,66 kg/jam w5 + w4 + w3 + w2 + w1
= w1-ε
78464,11 + 82623,01 + 83509,78 + 84428,59 + 85303,87 = 414329,35 kg/jam
B. 17 Furnace (B-501) Fungsi : Sebagai tempat pembakaran bahan organik dari dalam lindi hitam dan mengubah komponen inorganik dari lindi hitam menjadi lindi hijau. Pada alat ini terdapat blow tank yang berfungsi untuk mendinginkan produk sebelum memasuki tahap recovery selanjutnya
T = 1000°C Air pendingin T = 30ºC
CO2 H2O T = 180ºC Selulosa 49 Lignin Ekstraktif Air NaOH Na2S Na2CO3
51 1
B-501
Bahan bakar
T = 1000°C T = 150ºC Na2CO3 50 K2S V-501 NaCl Na2S 50b Na2SO4 Air pendingin bekas T = 90ºC a
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-44 Panas masuk pada furnace (B-501) Alur
49
Komponen Selulosa Lignin Ekstraktif Air NaOH
Tj (K)
N (kmol/jam)
Q (kkal/jam)
0,0004 0,0007 0,002 20615,35 571,30
453,15 453,15 453,15 453,15 453,15
6306692,7 441179,6 2793,1 339,18 231,54
2693,43 339,14 6,68 6992413,04 132279,21
Na2S
66,17
453,15
2397,85
158670,20
Na2CO3
22,82
453,15
3834,7
87525,53 7373927,22
Total Tabel LB-45 Panas keluar pada furnace (E-506) Alur
50
51
Komponen
Tj (K)
N (kmol/jam)
Q (kkal/jam)
Na2CO3 K2S NaCl Na2S Na2SO4
229,88 17,78 10,85 88,32 4,65
1273,15 1273,15 1273,15 1273,15 1273,15
24121,5 16292,25 6015,75 15083,25 31980
5545039,95 289668,86 65279,12 1332207,17 148662,59
CO2
495,88
1273,15
3705
1837234,47
1273,15
2229,799567
2566809,21 11784901,37
Uap air
1151,14 Total
Tabel LB-46 Panas masuk pada Blow tank Alur
50
Komponen
Na2CO3 K2S NaCl Na2S Na2SO4
Tj (K)
N (kmol/jam) 229,88 17,78 10,85 88,32 4,65
1273,15 1273,15 1273,15 1273,15 1273,15 Total
Q (kkal/jam)
24121,5 16292,25 6015,75 15083,25 31980
5545039,95 289668,86 65279,12 1332207,17 148662,59 7380857,69
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-47 Panas keluar pada Blow tank Alur
Komponen
50a
Na2CO3 K2S NaCl Na2S Na2SO4
Tj (K)
N (kmol/jam) 229,88 17,78 10,85 88,32 4,65
Q (kkal/jam)
423,15 423,15 423,15 423,15 423,15
3092,5 2088,75 771,25 1933,75 4100
Total
710902,56 37137,03 8369,12 170795,79 19059,31 946263,81
(n.Cp.∆T)pulp = (n.Cp.∆T)air (n.Cp.dT)pulp = 7380857,69 – 946263,81 = 6434593,89 kkal/jam Cpair (301,15 K) = 8,712T – 0,00125T2 –1,8 x 10-7T3 Cpair (301,15 K) = 2505,34 kkal/kmol.K 6434593,89
= (n.Cp.∆T)air
nair
= 6434593,89 : {2505,33 x (1273,15 – 423,15)} = 3,02 kmol/jam
mair
= 3,02 x 18 = 54,39 kg/jam
Jadi massa air pendingin yang diperlukan adalah 145,96 kg/jam (C6H5O5)1000 + ΔHc
5000 CO2 + 2500 H2O
4750 O2
= (5000 x -94,052) + (2500 x -68,32) - (-126347,99) = -514712,01 kkal Lignin + 425 O2 500 CO2 + 250 H2O
ΔHc
= (500 x -94,052) + (250 x -68,32) –(-2685,17)
= -61420,83 kkal
CH2Cl + 1,25 O2 CO2 + ½ H2O + HCl ΔHc
= (-94,052) + (-68,32) + (- 39,85) – (-169,9)
= -32,322 kkal
2NaOH + CO2 Na2(CO3) + H2O ΔHc
= (-269,46) + (13 x -94,052) –(2 x -101,96) –(-68,32)
Efisiensi furnace
= 75 %
2K+ + S2-
(Biermann,
1996)
K2S (1)
2Na+ + S2-
Na2S (2)
Na+ + Cl-
NaCl (3)
Na2S + 3/2 O2 + CO2
= -1627,74 kkal
Na2CO3 + SO2 (4)
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-45 Panas reaksi pada Furnace (E-506) Reak si
∆Hr
∆Hr
(298,15 K)
(1000 K) (kkal/kg)
1
-121,5
14166,75
10237,5
3807,75
2
-89,8
15083,25
11826,75
3166,70
3
-98,32
15502,5
14625
4
-156,54
33091,5
32891,62
779,18
Total
43,30 7796,93
r.∆Hreaksi (1273,15 K) = 9,55 kkal/jam
= (9,55 + 26855189,36 – 2350986,99 ) = 24710910,90 kkal/jam = 1,03 x 109 kJ/jam
dQ dT (300 C)
m bahan bakar yang diperlukan adalah
1,19.109 kJ 50400 kJ/kg
B.18
2052,77 kg/jam
Recausticizer (R-501) Fungsi : Sebagai tempat pembentukan NaOH Superheated steam T =180ºC P =1020 kPa
CaO H2O T = 30ºC T = 30 ºC 54
55 53
56 R-501
Na2CO3 T = 150 ºC
NaOH CaCO3 Na2CO3 T = 155 ºC
Kondensat T = 180ºC P = 1020 kPa
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-46 Panas pada masuk Recausticizer (R-501) Alur 53 54 55
Komponen
Tj (K)
N (kmol/jam)
Na2CO3 H2O CaO
229,88 179,63 179,88
Q (kkal/jam)
423,15 303,15 301,15
3087,50 6,50 51,10
Total
709753,16 1168,22 9191,99 720113,37
Tabel LB-47 Panas keluar pada Recausticizer (R-501) Alur
56
Komponen
Tj (K)
N (kmol/jam)
Na2CO3 NaOH CaCO3
50,24 359,25 179,79
Q (kkal/jam)
428,15 428,15 428,15
3211 187,85 2568,80
Total
161310,36 67488,49 461838,02 690636,87
Reaksi yang terjadi pada recausticizer ( Biermann, 1996) : CaO + H2O
Ca(OH)2
Ca(OH)2 + Na2CO3
2NaOH + CaCO3
Tabel LB-48 Panas reaksi pada Recausticizer (R-501)
Reak si
∆Hr (298,15 K)
1
-15,57
2782
1612,64
2
113,58
2974,40
3398,20 Total
∆Hr (428,1 K) (kkal/k g) 1153,7 9 -310,22 843,57
r. ∆Hreaksi (428,15 K) = (50,24 - 229,88) x -310,22 r. ∆Hreaksi (428,15 K) = 55727,92 kkal/jam
dQ/dT = (55727,92 + 690636,87 – 720113,37) = 26251,42 kkal/jam
Universitas Sumatera Utara
Pada temperatur 180oC dan tekanan 1020 kPa, maka λ saturated steam adalah 2010,52 kJ/kg = 480,52 kkal/kg (Reklaitis,1983) msteam
= 26251,42 : 480,52 = 54,63 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT Perhitungan densitas campuran (ρ) (Reid et.al., 1987) Perhitungan viskositas campuran (µ)
(Reid et.al., 1987)
Dimana : ρi
= densitas tiap komponen
µi
= viskositas tiap komponen
xi
= fraksi massa dari tiap komponen
1.
Gudang Penyimpanan chip (TT-101) Fungsi
: Menyimpan chip
Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah
: 10 unit
Kondisi Penyimpanan: Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Densitas chip
= 155 kg/m3
Kebutuhan chip
= 9682,11 kg/jam
Kebutuhan chip untuk 15 hari (m)
= 3485560 kg
Volume chip
= m/ρ = 3485560 kg / 155 kg/m3 = 22487,48 m3
Volume chip
= 22487,48 / 10 = 2248,75 m3
Perhitungan: Untuk faktor keamanan gudang
= 20 %, maka
Volume gudang (V)
= (1 + 0,2) x 2248,75 m3 = 2698,50 m3
Gudang direncanakan berukuran:
panjang (p) = lebar (l) = 2 x tinggi (t)
Volume gudang (V)
= p x l x t = 2t x 2t x t = 4t3
Universitas Sumatera Utara
V = 4
Tinggi gudang (t)
1
3
= 8,77 m
Panjang gudang = lebar gudang (l) = 2t = 2 x 8,77 m = 17,54 m
2.
Tangki pencampuran (TT-102) Fungsi
: untuk melarutkan lindi putih yang terdiri dari NaOH, Na2S dan Na2CO3
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi :
Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316
Kondisi Penyimpanan : Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Kebutuhan Natrium Hidroksida
= 8548,58 kg/jam
Kebutuhan Natrium Sulfida
= 5161,41 kg/jam
Kebutuhan Natrium Karbonat
= 2419,41 kg/jam
Faktor Kelonggaran
= 20%
Laju total massa umpan masuk (F)
= 16129,39 kg/jam
Spesifik gravity lindi putih
= 1,13
Densitas campuran
= 1344,17 kg/m3
Viskositas campuran
= 0,78 cp = 1,90 lb/ft.jam
Perhitungan: Ukuran Tangki
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki (Vt)
= V1
1,2
= (11,99
1,2)
= 14,40 m3 Digunakan D : hs
= 1 : 1 (Walas, 1990)
Volume silinder (Vs)
= /4 x D2 x Hs = /4
D3
Universitas Sumatera Utara
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga: = 1/6 D
tinggi head (Hh)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4
(Brownell & Young,1959)
D2Hh D2(1/6
D)
D3
= /24 Vt
= Vs + Vh (Brownell & Young,1959)
Vt
= ( /4
Vt
= 7/24
Diameter tangki (D)
Jari-jari (R)
3
24 Vt 7
3
D3) + ( /24 D3
24 14,40 7
= 2,51 m
= 98,63 in
= 2,51 / 2
= 1,25 m = 49,32 in
Tinggi silinder (Hs) = D
D 3)
= 2,51 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (11,99 / 14,40) x 2,51 = 2,09 m Phidrostatik
= ρ x g x Hc = 1344,17 x 9,8 x 2,09 m = 27500,58 N/m2 = 27,5 kPa = 3,99 psi
Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
Pmaks.
= P operasi + 25 psi (Walas, 1990) = 3,99 psi + 25 psi = 28,99 psi
Faktor kelonggaran
= 20 %
Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (28,99) = 34,79 psia
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 28,99 psi + 25 psi
= 53,99 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 53,99 psi = 372,24 kPa
Universitas Sumatera Utara
Tebal dinding tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters et.al.,2004), diperoleh data : Joint efficiency (E)
: 0,85
Allowable stress (S)
: 128932,012 kPa
Corrosion Allowance
(CA) : 0,00089 m/tahun
Umur alat (n) direncanakan Tebal silinder (dt) =
dt
: 10 tahun (Peters et.al.,2004) dimana :
-
d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P
=
tekanan desain (kPa)
R
=
jari-jari dalam tangki (m) = D/2
S
=
Allowable working stress
CA
=
Corrosion allowance
n
=
umur alat yang direncanakan
E
=
efisiensi sambungan
372,24 x 1,25 (0,00089x 10) 0,013 m (128932,012 x 0,85) - (0,6 x 372,24)
Dipilih tebal silinder standar = 0,013 m = ½ in (Brownell & Young, 1959) dengan 12 in < Di < 120 in. Di rancangan = 98,63 in (memenuhi batas Di). Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters et.al.,2004), diperoleh data : Joint efficiency (E)
: 0,85
Allowable stress (S)
: 128932,012 kPa
Corrosion Allowance
(CA) : 0,00089 m/tahun
Umur alat (n) direncanakan Tebal silinder (d) = dimana :
-
: 10 tahun (Peters et.al., 2004)
d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P
=
tekanan desain (kPa)
D
=
diameter dalam tangki (m)
Universitas Sumatera Utara
d
S
=
Allowable working stress
CA
=
Corrosion allowance
n
=
umur alat yang direncanakan
E
=
efisiensi sambungan
372,24 x 2,50 2 x 128932,012x 0,85 - 0,2 x 372,24
0,00089 x 10
0,013 m
Dipilih tebal silinder standar = 0,013 m = ½ in (Brownell & Young,1959) Straight - flange dan tinggi tutup Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar ½ in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 2 ½ in
(Brownell&Young,1959)
hh : Di = 1 : 6
(Brownell&Young,1959)
Tinggi total tangki = hs + hh = 2,51 m + 0,42 m = 2,92 m Penentuan pengaduk Jenis pengaduk
: Jenis turbin dengan 4 blade
Bahan konstruksi : Stainless steel H
: Tinggi cairan dalam tangki pencampuran
Dt
: Diameter tangki pencampuran
Di
: Diameter impeller
E
: Jarak pengaduk dari dasar tangki
J
: Lebar sekat
W
: Lebar impeller
Dt/Di = 3 ; H/Di = 3,5 ; E/Di = 0,75 ; W/Di = 0,125
(McCabe et.al.,1999)
Di
= 2,51 / 3
= 0,84 m
W
= 0,125 x Di
= 0,2 x 0,84 = 0,10 m
E
= 0,75 x Di
= 0,75 x 0,84 = 0,63 m
H
= 3,5 x Di
= 3,5 x 0,84 = 2,92 m
Tenaga pengaduk
Universitas Sumatera Utara
Dimana : n : Putaran impeller = 60 rpm = 1 rps Di : Diameter impeller ρ : Densitas larutan µ : Viscositas larutan
Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,5 Maka,
P
N 3 Di 5
Np
(Geankoplis, 1997)
= 1364,59 J/s = 1,83 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 1,8 / 0,8 = 2,29 hp
3.
Tangki penyimpanan Na2S (TT-103) Fungsi
: untuk menyimpan Na2S
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 (18Cr-10Ni-2Mo) Kondisi Penyimpanan: T
= 30oC
P
= 1 atm
Kebutuhan Natrium Sulfida
= 5161,41kg/jam
Faktor Kelonggaran
= 20%
Densitas campuran
= 1856 kg/m3
Viskositas campuran
= 0,9 cp = 2,18 lb/ft.jam
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Jumlah
= 18 unit
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan: Ukuran Tangki
V1
= 55,62 m3
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki (Vt)
= V1
1,2 1,2 = 66,74 m3
= 55,62 Digunakan D : hs
=1:3
Volume silinder (Vs)
= /4 x D2 x Hs = 3 /4
D3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga: Tinggi head (Hh)
= 1/6 D
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4 = /24
(Brownell & Young,1959)
D2Hh D2(1/6
D)
D3
Vt = Vs + Vh Vt = (3 /4 Vt = 19 /24
D3) + ( /24
D3)
(Brownell & Young,1959)
D3
Diameter tangki (D)
Jari-jari (R)
3
19Vt 7
3
19 66,74 7
= 2,99 m
= 117,89 in
= 1,50 m
= 58,94 in
Tinggi silinder (Hs) = 3D
= 8,98 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (55,62 / 66,74) x 8,98 = 7,49 m Phidrostatik
= ρ x g x Hc = 1856 x 9,8 x 7,49 m = 136161,38 Pa = 19,75 Psi
Pmaks.
= P operasi + 25 psi (Walas, 1990)
Universitas Sumatera Utara
= 19,75 psi + 25 psi = 44,75 psi Faktor kelonggaran
= 20 %
Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (44,75) = 53,70 psia
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 44,75 psi + 25 psi
= 69,75 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 69,75 psi = 480,90 kPa Tebal dinding tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters et.al.,2004), diperoleh data : Joint efficiency (E)
: 0,85
Allowable stress (S)
: 18700 psia = 128.932,012 kPa
Corrosion Allowance
(CA) : 0,035 in/tahun = 0,00089 m
Umur alat (n) direncanakan Tebal silinder (dt) =
dt
-
: 10 tahun (Peters et.al.,2004) dimana :
d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P
=
tekanan desain (kPa)
R
=
jari-jari dalam tangki (m) = D/2
S
=
Allowable working stress
CA
=
Corrosion allowance
n
=
umur alat yang direncanakan
E
=
efisiensi sambungan
480,90 x 1,50 (0,00089x 10) 0,016 m (128932,012 x 0,85) - (0,6 x 480,90)
Dipilih tebal silinder standar = 0,016 m = 5/8 in (Brownell & Young, 1959) Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters et.al.,2004), diperoleh data : Joint efficiency (E)
: 0,85
Allowable stress (S)
: 128932,012 kPa
Universitas Sumatera Utara
Corrosion Allowance
(CA) : 0,00089 m/tahun
Umur alat (n) direncanakan Tebal silinder (d) = dimana :
d
: 10 tahun (Peters et.al., 2004)
-
d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P
=
tekanan desain (kPa)
D
=
diameter dalam tangki (m)
S
=
Allowable working stress
CA
=
Corrosion allowance
n
=
umur alat yang direncanakan
E
=
efisiensi sambungan
480,90 x 2,99 2 x 128.932,012 x 0,85 - 0,2 x435,51
0,00089 x 10
0,016 m
Dipilih tebal silinder standar = 0,016 m = 5/8 in (Brownell & Young,1959) dengan 12 in < Di < 126 in. Di rancangan = 117,89 in (memenuhi batas Di). Straight - flange dan tinggi tutup Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar ¾ in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 4 in
(Brownell&Young,1959)
hh : Di = 1 : 6
(Brownell&Young,1959)
Tinggi total tangki = hs + hh = 8,98 m + 0,50 m = 9,48 m
4.
Gudang penyimpanan NaOH (TT-104) Fungsi
: untuk menyimpan NaOH
Bahan Kontruksi : Beton Kedap Air Bentuk
: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap
Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Laju total massa umpan masuk (F)
= (8548,58+219,47+86,23) kg/jam = 8854,28 kg/jam
Densitas NaOH
= 1040 kg/m3
Faktor Kelonggaran
= 20%
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Jumlah
= 30 unit
Perhitungan : Volume NaOH=
8854,28 15 24 1040 30
=102,17 m3 Untuk faktor keamanan gudang = 20 %, maka Volume gudang (V)
= (1 + 0,2) x 102,17 m3 = 122,60 m3
Gudang direncanakan berukuran : Tinggi (t) = 5 x lebar (l) panjang (p) = lebar (l)
5.
Volume gudang (V)
= p x l x t = l x l x 5 l = 5 l3
Lebar gudang (l)
V = 5
Panjang gudang (p)
= lebar gudang (l) = 2,91 m
Tinggi gudang (t)
= 14,53 m
1
3
= 2,91 m
Gudang penyimpanan Na2CO3 (TT-105) Fungsi
: untuk menyimpan Na2CO3
Bahan Kontruksi : Beton Kedap Air Bentuk
: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap
Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Laju total massa umpan masuk (F)
= 2419,41 kg/jam
Densitas Na2CO3
= 1327 kg/m3
Faktor Kelonggaran
= 20%
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Jumlah
= 30 unit
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan : Volume Na2CO3 =
2419,41 15 24 1327 30
= 21,88 m3 Untuk faktor keamanan gudang = 20 %, maka Volume gudang (V)
= (1 + 0,2) x 21,88 m3 = 26,25 m3
Gudang direncanakan berukuran : Tinggi (t) = 5 x lebar (l) panjang (p) = lebar (l)
6.
Volume gudang (V)
= p x l x t = l x l x 5 l = 5 l3
Lebar gudang (l)
V = 5
Panjang gudang (p)
= lebar gudang (l) = 1,74 m
Tinggi gudang (t)
= 8,69 m
1
3
= 1,74 m
Gudang penyimpanan Lakase (TT-301) Fungsi
: untuk menyimpan lakase
Bahan Kontruksi : Beton Kedap Air Bentuk
: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap
Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Laju total massa umpan masuk (F)
= 1120,36 kg/jam
Densitas laccase
= 1040 kg/m3
Faktor Kelonggaran
= 20%
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Jumlah
= 5 unit
Perhitungan : Volume Na2CO3 =
1120,361 15 24 1040 5
= 78,78 m3 Untuk faktor keamanan gudang Volume gudang (V)
= 20 %, maka
= (1 + 0,2) x 78,78 m3= 94,53 m3
Universitas Sumatera Utara
Gudang direncanakan berukuran : Tinggi (t) = 2 x lebar (l) panjang (p) = lebar (l)
7.
Volume gudang (V)
= p x l x t = l x l x 2 l = 2 l3
Lebar gudang (l)
V = 2
Panjang gudang (p)
= lebar gudang (l) = 3,62 m
Tinggi gudang (t)
= 7,23 m
1
3
= 3,62 m
Tangki penyimpanan HBT (TT-302) Fungsi
: tempat menyimpan HBT
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis Sambungan : double welded butt joints Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : High Alloy Steel 316 Kondisi Penyimpanan: Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Faktor Kelonggaran
= 20%
Laju total massa umpan masuk (F)
= 73,96 kg/jam
Densitas HBT
= 1065 kg/m3
Viskositas campuran
= 0,78 cp
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Jumlah
= 1 unit
Perhitungan: Ukuran Tangki
V1
= 25 m3
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki (Vt)
= V1
1,2
= 25
1,2 = 30 m3
Universitas Sumatera Utara
Digunakan D : hs
=1:1
Volume silinder (Vs)
= /4 x D2 x 3 Hs = /4
D3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga: tinggi head (Hh)
= 1/6 D
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4
(Brownell & Young,1959)
D2Hh D2(1/6
D)
D3
= /24 Vt
= Vs + Vh (Brownell & Young,1959)
Vt
= ( /4
Vt
= 7/24
Diameter tangki (D)
Jari-jari (R)
3
24 Vt 7
3
D3) + ( /24 D3
24 30 7
= 3,20 m
= 125,97 in
= 1,60 m
= 62,99 in
Tinggi silinder (Hs) = D
D 3)
= 3,20 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (25 / 30) x 3,20 = 2,67 m Phidrostatik
= ρ x g x Hc = 1065 x 9,8 x 2,67 m = 27829,11 Pa = 4,04 Psi
Pmaks.
= Phidrostatik + 25 psi
(Walas, 1990)
= 4,04 psi + 25 psi = 29,04 psi Faktor kelonggaran
= 20 %
Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (29,04) = 34,84 psia
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 29,04 psi + 25 psi
= 54,04 psi
Universitas Sumatera Utara
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 54,04 psi = 372,57 kPa Tebal dinding tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters et.al., 2004), diperoleh data : Joint efficiency (E)
: 0,85
Allowable stress (S)
: 18700 psia = 128.932,012 kPa
Corrosion Allowance
(CA) : 0,030 in/tahun = 0,00076 m
Umur alat (n) direncanakan Tebal silinder (dt) =
dt
: 10 tahun (Peters et.al.,2004) dimana :
-
d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P
=
tekanan desain (kPa)
R
=
jari-jari dalam tangki (m) = D/2
S
=
Allowable working stress
CA
=
Corrosion allowance
n
=
umur alat yang direncanakan
E
=
efisiensi sambungan
372,57 x 1,60 (0,00086x10) 0,014 m (128932,012 x 0,85) - (0,6 x 372,57)
Dipilih tebal silinder standar = 0,014 m = 5/8 in (Brownell & Young, 1959) Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters et.al., 2004), diperoleh data : Joint efficiency (E)
: 0,85
Allowable stress (S)
: 128.932,012 kPa
Corrosion Allowance
(CA) : 0,00089 m/tahun
Umur alat (n) direncanakan Tebal silinder (d) = dimana :
-
: 10 tahun (Peters et.al., 2004)
d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P
=
tekanan desain (kPa)
D
=
diameter dalam tangki (m)
S
=
Allowable working stress
Universitas Sumatera Utara
d
CA
=
Corrosion allowance
n
=
umur alat yang direncanakan
E
=
efisiensi sambungan
414,73 x 2,68 2 x 128.932,012 x 0,85 - 0,2 x 372,57
0,00089x 10
0,014 m
Dipilih tebal silinder standar = 0,014 m = 5/8 in (Brownell & Young,1959) dengan 12 in < Di < 126 in. Di rancangan = 125,97 in (memenuhi batas Di). Straight - flange dan tinggi tutup Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 5/8 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 3
in
(Brownell&Young,1959)
hh : Di = 1 : 4
(Brownell&Young,1959)
Tinggi total tangki = hs + hh = 3,20 m + 0,80 m = 4 m
8.
Gudang penyimpanan ClO2 (TT-303) Fungsi
: untuk menyimpan ClO2
Bahan Kontruksi : Beton Kedap Air Bentuk
: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap
Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Laju total massa umpan masuk (F)
= 143,72 kg/jam
Densitas ClO2
= 3040 kg/m3
Faktor Kelonggaran
= 20%
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Jumlah
= 1 unit
Perhitungan : Volume ClO2 =
143,72 15 24 1040 1 = 17,02 m3
Universitas Sumatera Utara
Untuk faktor keamanan gudang Volume gudang (V)
= 20 %, maka
= (1 + 0,2) x 17,02 m3= 20,42 m3
Gudang direncanakan berukuran : Tinggi (t) = 5 x lebar (l) panjang (p) = lebar (l)
9.
Volume gudang (V)
= p x l x t = l x l x 2 l = 2 l3
Lebar gudang (l)
V = 2
Panjang gudang (p)
= lebar gudang (l) = 2,17 m
Tinggi gudang (t)
= 4,34 m
1
3
= 2,17 m
Gudang penyimpanan CaO (TT-501) Fungsi
: tempat menyimpan CaO
Bahan Kontruksi : Beton Kedap Air Bentuk
: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap
Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Laju total massa umpan masuk (F)
= 10073,41 kg/jam
Densitas CaO
= 3313 kg/m3
Faktor Kelonggaran
= 20%
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Jumlah
= 30 unit
Perhitungan : Volume CaO =
10073,41x15x24 3313x30
= 36,49 m3 Untuk faktor keamanan gudang Volume gudang (V)
= 20 %, maka
= (1 + 0,2) x 36,49 m3 = 43,78 m3
Gudang direncanakan berukuran : Tinggi (t) = 2 x lebar (l) panjang (p) = lebar (l) Volume gudang (V)
= p x l x t = l x l x 2 l = 2 l3
Universitas Sumatera Utara
1
3
Lebar gudang (l)
V = 2
Panjang gudang (p)
= lebar gudang (l) = 2,80 m
Tinggi gudang (t)
= 5,60 m
= 2,80 m
10. Pompa Tangki Pencampuran lindi putih (J-101) Fungsi
: Memompa lindi putih dari tangki penyimpanan lindi putih (TT-102) ke Digester (R-101)
Jenis
: Centrifugal pump
Bahan konstruksi
: carbon steel
Jumlah
: 4 unit
Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 30oC
-
Laju alir massa
= 16129,39 kg/jam
= 9,88 lb/s
-
Densitas campuran umpan
= 1344,17 kg/m3
= 83,92 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 0,0005 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,12 ft3/s
=0,0034 m3/s
-
Tekanan masuk (P1)
= 53,99 psi
-
Tekanan keluar (P2)
= 220,45 psi
Perhitungan: Spesifikasi: De = 0,363 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 0,07 m ≈ 3 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 2,9 in = 0,24 ft = 0,07 m
Diameter Luar (OD)
= 3,5 in = 0,29 ft = 0,09 m
Inside sectional area A
= 0,046 ft
2
Kecepatan rata-rata, V: 2
V = Q/Ai = 0,12 ft3/s / 0,046 ft = 2,56 ft/s NRe = VD/ = (83.92 .2,56. 0,24)/(0,0005)
Universitas Sumatera Utara
= 101203,07 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 125014,98 dan ε/D = 0,000046 m / 0,07 m = 0,00062 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,005 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,24 ft = 3,14 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,24 ft = 21,74 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,24 ft = 3,87 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,24 ft = 15,70 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 80 ft + 3,14 ft + 21,74 ft + 3,87 ft + 15,70 ft = 131,70 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 285,65 + 0,28 = 295,92 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 6,64 hp ≈ 7 hp
11. Pompa Mixer I (J-301) Fungsi
: memompa campuran pulp dari Mixer I (M-301) ke Reaktor Lacasse (R-301)
Jenis
: Positive displacement (Rotary Pump)
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 28oC
-
Laju alir massa
= 106856,42 kg/jam = 65,44 lbm/s
-
Densitas campuran
= 1015,49 kg/m3
= 63,40 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cP
= 1,89 lbm/ft.jam
-
Laju alir volumetric (Q)
= 0,029 m2/s
= 1,03 ft3/s
-
tekanan masuk (P1)
= 56,29 psi
= 8105,76 lbf/ft2
-
tekanan keluar (P2)
= 64,69 psi
= 9315,36 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 3 (Q)0,36 (μ)0,18
(Peters et.al., 2004)
De = 3 (1,03)0,40(1,89)0,20 = 3,40 in ≈ 31/2 in Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 3,364 in = 0,28 ft = 0,086 m
Diameter Luar (OD)
= 4 in = 0,33 ft = 0,102 m
Inside sectional area A
= 0,06170 ft
2
kecepatan rata-rata, V: 2
V = Q/Ai = 1,03 ft3/s / 0,06170 ft = 16,73 ft/s NRe = VD/ = (63,40 .16,73. 0,28)/(1,89)
Universitas Sumatera Utara
= 157,51 (aliran laminar) Asumsi NRe < 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 157,51 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,15 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,28 ft = 3,64 ft
-
2 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 2 x 30 x 0,28 ft = 16,8 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,28 ft = 4,48 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,28 ft = 18,21 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 40 ft + 3,64 ft + 16,8 ft + 4,48 ft + 18,21 ft = 83,13 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 19,08 + 232,74 = 222,79 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
Maka dipilih pompa dengan tenaga 33,07 hp ≈ 33,5 hp
12. Pompa Rotary washerI (J-302) Fungsi
: memompa campuran pulp dari Rotary washer I (W-301) ke Mixer II (M-302)
Jenis
: Positive displacement (Rotary Pump)
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 28oC
-
Laju alir massa
= 373997,47 kg/jam = 229,03 lbm/s
-
Densitas campuran
= 1015,49 kg/m3
= 63,40 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cP
= 1,89 lbm/ft.h
-
Laju alir volumetric (Q)
= 0,102 m2/s
= 3,61 ft3/s
-
tekanan masuk (P1)
= 14,69 psi
= 2115,36 lbf/ft2
-
tekanan keluar (P2)
= 55,60 psi
= 8006,40 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 3 (Q)0,36 (μ)0,18
(Peters et.al., 2004)
De = 5,34 in ≈ 5 in Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 4,813 in = 0,40 ft = 0,12 m
Diameter Luar (OD)
= 5,563 in = 0,46 ft = 0,14 m
Inside sectional area A
= 0,1263 ft
2
kecepatan rata-rata, V: 2
V = Q/Ai = 3,61 ft3/s / 0,1263 ft = 28,60 ft/s NRe = VD/ = (63,40 .28,60. 0,40)/(1,89) = 385,31 (aliran laminar)
Universitas Sumatera Utara
Asumsi NRe < 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 545566,07 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,045 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,40 ft = 5,21ft
-
2 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 2 x 30 x 0,40 ft = 24,05 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,40 ft = 6,42 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,40 ft = 26,06 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 40 ft + 5,21 ft + 24,05 ft + 6,42 ft + 26,06 ft = 101,74 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 92,92 + 145,20 = 248,12 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
Maka dipilih pompa dengan tenaga 129,16 hp ≈ 129,5 hp
13. Pompa Rotary Washer-II (J-303) Fungsi
: memompa campuran pulp dari Rotary Washer-II (W-302) ke Mixer III (M-303)
Jenis
: Positive displacement (Rotary Pump)
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel
Kondisi operasi : -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 28oC
-
Laju alir massa
= 256815,90 kg/jam = 157,27 lbm/s
-
Densitas campuran
= 1026,72 kg/m3
= 64,10 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cP
= 1,89 lbm/ft.jam
-
Laju alir volumetric (Q)
= 2,45 ft3/s
= 0,069 m3/s
-
tekanan masuk (P1)
= 14,69 psi
= 2115,36 lbf/ft2
-
tekanan keluar (P2)
= 55,36 psi
= 7971,84 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 3 (Q)0,36 (μ)0,18
= 4,65 in = 5 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 4,813 in = 0,40 ft = 0,122 m
Diameter Luar (OD)
= 5,563 in = 0,46 ft = 0,141 m 2
Inside sectional area A = 0,1263 ft Kecepatan rata-rata, V: 2
V = Q/Ai = 2,45 ft3/s / 0,1263 ft = 19,43 ft/s NRe = VD/ = (64,10 .19,43. 0,40)/(1,89) = 264,58 (aliran turbulen)
Universitas Sumatera Utara
Asumsi NRe < 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 264,58 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,065 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,40 ft = 5,21 ft
-
2 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 2 x 30 x 0,40 ft = 24,06 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,40 ft = 6,42 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,40 ft = 26,06 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 40 ft + 5,21 ft + 24,06 ft + 6,42 ft + 26,06 ft = 101,74 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 91,37 + 96,74 = 198,11 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
Maka dipilih pompa dengan tenaga 70,81 hp ≈ 71 hp
14. Pompa Mixer-III (J-304) Fungsi
: memompa campuran pulp dari Mixer-III (M-303) ke Reaktor Klorin Dioksida (R-303)
Jenis
: Positive displacement (Rotary Pump)
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel
Kondisi operasi : -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 28oC
-
Laju alir massa
= 64656,35 kg/jam
= 395,88 lbm/s
-
Densitas campuran
= 1026,72 kg/m3
= 64,10 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cP
= 1,89 lbm/ft.jam
-
Laju alir volumetric (Q)
= 6,18 ft3/s
= 0,175 m3/s
-
tekanan masuk (P1)
= 55,36 psi
= 7971,84 lbf/ft2
-
tekanan keluar (P2)
= 64,69 psi
= 9315,36 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 3 (Q)0,36 (μ)0,18
= 6,48 in = 8 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 7,625 in = 0,63 ft = 0,194 m
Diameter Luar (OD)
= 8,625 in = 0,72 ft = 0,22 m 2
Inside sectional area A = 0,3171 ft Kecepatan rata-rata, V: 2
V = Q/Ai = 6,18 ft3/s / 0,3171 ft = 48,90 ft/s NRe = VD/ = (64,10 .48,90. 0,64)/(1,89) = 1055,11 (aliran turbulen)
Universitas Sumatera Utara
Asumsi NRe < 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 264,58 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,015 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,64 ft = 8,26 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,64 ft = 57,16 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,64 ft = 10,16 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,64 ft = 41,29 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 80 ft + 8,26 ft + 57,16 ft + 10,16 ft + 41,29 ft = 196,87 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 20,96 + 27,41 = 58,37 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
Maka dipilih pompa dengan tenaga 52,52 hp ≈ 53 hp
15. Pompa Evaporator V (J-501) Fungsi
: memompa Lindi hitam dari Evaporator V (FE-505) ke Evaporator IV (FE-504)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi: -
Tekanan
= 0,96 atm
-
Temperatur
= 99oC
-
Laju alir massa
= 414329,35 kg/jam = 253,73 lbm/s
-
Densitas campuran umpan
= 1175,20 kg/m3
= 73,37 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 1,12 cp
= 0,00073 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,098 m3/s
= 3,46 ft3/s
-
Tekanan masuk (P1)
= 14,10 psi
= 2031,58 lbf/ft2
-
Tekanan keluar (P2)
= 20,72 psi
= 2983,88 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 0,363 (Q)0,45 ( )0,13 = 0,32 m = 12,59 in ≈ 14 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 12,5 in = 1,04 ft = 0,32 m
Diameter Luar (OD)
= 14 in = 1,17 ft = 0,36 m
Inside sectional area (A)
= 3,67 ft2 2
V = Q/Ai = 3,46 ft3/s / 3,67 ft = 0,94 ft/s NRe = VD/ = (73,37 .0,94. 1,04)/(0,00073) = 98303,25 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997)
Universitas Sumatera Utara
Pada NRe = 98303,25 dan ε/D = 0,000046 m / 1,04 m = 0,00015 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,0045 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 1,04 ft = 13,54 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 1,04 ft = 93,71 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 1,04 ft = 16,66 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 1,04 ft = 67,68 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 40 ft + 13,54 ft + 93,71 ft + 16,66 ft + 67,68 ft = 231,59 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 12,98 + 0,014 = 23 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 13,26 hp ≈ 13,5 hp
Universitas Sumatera Utara
16. Pompa Evaporator IV (J-502) Fungsi
: memompa Lindi hitam dari Evaporator IV (FE-504) ke Evaporator III (FE-503)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1,41 atm
-
Temperatur
= 110oC
-
Laju alir massa
= 346872,42 kg/jam = 212,42 lbm/s
-
Densitas campuran umpan
= 1175,20 kg/m3
= 73,37 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 2,32 cp
= 0,0015 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,082 m3/s
= 2,9 ft3/s
-
Tekanan masuk (P1)
= 20,72 psi
= 2983,88 lbf/ft2
-
Tekanan keluar (P2)
= 27,92 psi
= 4020,83 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 0,363 (Q)0,45 ( )0,13 = 0,3 m = 11,62 in ≈ 12 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 11,376 in = 0,95 ft = 0,29 m
Diameter Luar (OD)
= 12,750 in = 1,06 ft = 0,32 m
Inside sectional area A
= 3,34 ft
2 2
V = Q/Ai = 2,9 ft3/s / 3,34 ft = 0,87 ft/s NRe = VD/ = (73,37 .0,87. 0,95)/(0,0015) = 39730,24 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 39730,24 dan ε/D = 0,000046 m / 0,95 m = 0,000046 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,0055 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
Universitas Sumatera Utara
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,95 ft = 12,32 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,95 ft = 85,29 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,95 ft = 15,16 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,95 ft = 61,6 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 40 ft + 12,32 ft + 85,29 ft + 15,16 ft + 61,6 ft = 214,36 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 14,13 + 0,015 = 24,15 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 11,66 hp ≈ 12 hp
17. Pompa Evaporator III (J-503) Fungsi
: memompa Lindi hitam dari Evaporator III (FE-503) ke Evaporator II (FE-502)
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : -
Tekanan
= 1,90 atm
-
Temperatur
= 119oC
-
Laju alir massa
= 279415,5 kg/jam 3
= 171,11 lbm/s = 73,37 lbm/ft3
-
Densitas campuran umpan
= 1175,20 kg/m
-
Viskositas campuran
= 3,5 cp
= 0,0023 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,066 m3/s
= 2,33 ft3/s
-
Tekanan masuk (P1)
= 27,92 psi
= 4020,83 lbf/ft2
-
Tekanan keluar (P2)
= 36,89 psi
= 5311,72 lbf/ft2
Spesifikasi: -
De = 0,363 (Q)0,45 ( )0,13
-
Pipa (Geankoplis, 1997):
= 0,27 m = 10,55 in ≈12 in (Peters et.al., 2004)
Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 11,376 in = 0,95 ft = 0,29 m
Diameter Luar (OD)
= 12,750 in = 1,06 ft = 0,32 m
Inside sectional area A
= 3,34 ft
2 2
V = Q/Ai = 2,33 ft3/s / 3,34 ft = 0,7 ft/s NRe = VD/ = (73,37 .0,7. 0,95)/(0,0023) = 21213,96 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 21213,96 dan ε/D = 0,000046 m / 0,95 m = 0,000016 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,006 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,95 ft = 12,32 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30)
Universitas Sumatera Utara
L3 = 3 x 30 x 0,95 ft = 85,29 ft -
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,95 ft = 15,16 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,95 ft = 61,6 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 40 ft + 12,32 ft + 85,29 ft + 15,16 ft + 61,6 ft = 214,36 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 17,6 + 0,01 = 27,61 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 10,74 hp ≈ 11 hp
18. Pompa Evaporator II (J-504) Fungsi
: memompa Lindi hitam dari Evaporator II (FE-502) ke Evaporator I (FE-501)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : -
Tekanan
= 2,51 atm
-
Temperatur
= 128oC
-
Laju alir massa
= 211958,57 kg/jam = 129,80 lbm/s
-
Densitas campuran umpan
= 1175,20 kg/m3
= 73,37 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 3,7 cp
= 0,0024 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,05 m3/s
= 1,77 ft3/s
-
Tekanan masuk (P1)
= 36,89 psi
= 5311,72 lbf/ft2
-
Tekanan keluar (P2)
= 90,23 psi
= 12993,12 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 0,363 (Q)0,45 ( )0,13
= 0,24 m = 9,31 in ≈ 10 in (Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 9,564 in = 0,8 ft = 0,24 m
Diameter Luar (OD)
= 10,750 in = 0,9 ft = 0,27 m 2
Inside sectional area A = 2,81 ft 2
V = Q/Ai = 1,77 ft3/s / 2,81 ft = 0,63 ft/s NRe = VD/ = (73,37 .0,63. 0,8)/(0,0024) = 15211,73 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 15211,73 dan ε/D = 0,000046 m / 0,8 m = 0,0002 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,0063 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,8 ft = 10,36 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,8 ft = 71,70 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,8 ft = 12,75 ft
Universitas Sumatera Utara
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,8 ft = 51,78 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 40 ft + 10,36 ft + 71,10 ft + 12,75 ft + 51,78 ft = 186,59 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 104,70 + 0,009 = 114,71 ft.lbf/lbm (Peters et.al., 2004)
Efisiensi pompa = 80
Maka dipilih pompa dengan tenaga 33,84 hp ≈ 34 hp
19. Pompa Evaporator I (J-505) Fungsi
: memompa Lindi hitam dari Evaporator I (FE-501) ke Furnace (B-501)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : -
Tekanan
= 6,14 atm
-
Temperatur
= 136 oC
Universitas Sumatera Utara
-
Laju alir massa
= 144501,64 kg/jam = 88,49 lbm/s
-
Densitas campuran umpan
= 1175,20 kg/m3
= 73,37 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 4,1 cp
= 0,0027 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,034 m3/s
= 1,20 ft3/s
-
Tekanan masuk (P1)
= 90,23 psi
= 12993,12 lbf/ft2
-
Tekanan keluar (P2)
= 146,95 psi
= 21162,80 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 0,363 (Q)0,45 ( )0,13
=0,2 m = 7,84 in ≈ 8 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 7,625 in = 0,64 ft = 0,19 m
Diameter Luar (OD)
= 8,625 in = 0,72 ft = 0,22 m 2
Inside sectional area A = 0,3171 ft 2
V = Q/Ai = 1,20 ft3/s / 0,3171 ft = 3,80 ft/s NRe = VD/ = (73,37 .3,80. 0,64)/(0,0027) = 66119,38 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 66119,38 dan ε/D = 0,000046 m / 0,64 m = 0,00023 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,005 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,64 ft = 8,26 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,64 ft = 57,17 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,64 ft = 10,16 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,64 ft = 41,29 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5
Universitas Sumatera Utara
= 40 ft + 8,26 ft + 57,17 ft + 10,16 ft + 41,29 ft = 156,87 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 111,33 + 0,28 = 121,60 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 24,33 hp ≈ 24,5 hp
20. Pompa Lindi hijau Clarifier (GLC) (J-506) Fungsi
: memompa lindi hijau dari GLC (CL-501) ke Recausticizer (R-501)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Laju alir massa
= 34507,13 kg/jam
= 21,13 lbm/s
-
Densitas campuran umpan
= 1175,20 kg/m3
= 73,37 lbm/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,55 cp
= 0,0003 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,0081 m3/s
= 0,28 ft3/s
Universitas Sumatera Utara
-
Tekanan masuk (P1)
= 34,57 psi
= 4978,66 lbf/ft2
-
Tekanan keluar (P2)
= 64,69 psi
= 9315,36 lbf/ft2
Spesifikasi: De = 0,363 (Q)0,45 ( )0,13 = 0,11 m = 4,11 in ≈ 4 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 3,826 in = 0,32 ft = 0,09 m
Diameter Luar (OD)
= 4,50 in = 0,38 ft = 0,11 m
Inside sectional area A
= 0,07986 ft
2
Kecepatan rata-rata, V: 2
V = Q/Ai = 0,29 ft3/s / 0,07986 ft = 3,61 ft/s NRe = VD/ = (73,37 .3,61. 0,32)/(0,0003) = 234508,20 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 234508,20 dan ε/D = 0,000046 m / 0,32 m = 0,0005 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,007 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,32 ft = 4,14 ft
-
3 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,32 ft = 28,68 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,32 ft = 5,1 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,32 ft = 20,72 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 80 ft + 4,14 ft + 28,68 ft + 5,1 ft + 20,72 ft = 138,64 ft
Universitas Sumatera Utara
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 59,11 + 0,61 = 69,72 ft.lbf/lbm (Peters et.al., 2004)
Efisiensi pompa = 80
Maka dipilih pompa dengan tenaga 3,51 hp ≈ 4 hp
21. Pompa Lindi Putih Clarifier (WLC) (J-507) Fungsi
: memompa lindi putih dari WLC (CL-502) ke Digester (R101)
Jenis
: Centrifugal pump
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Laju alir massa
= 37673,91 kg/jam 3
= 23,07 lbm/s = 64,93 lbm/ft3
-
Densitas campuran umpan
= 1040 kg/m
-
Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 0,0005 lb/ft.s
-
Laju alir volumetrik (Q)
= 0,01 m3/s
= 0,36 ft3/s
-
Tekanan masuk (P1)
= 33,13 psi
= 4770,86 lbf/ft2
-
Tekanan keluar (P2)
= 184,20 psi
= 31744,8 lbf/ft2
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi: De = 0,363 (Q)0,45 ( )0,13 = 0,11 m = 4,45 in ≈ 5 in
(Peters et.al., 2004)
Pipa (Geankoplis, 1997): Schedule number
= 80
Diameter Dalam (ID)
= 4,813 in = 0,40 ft = 0,12 m
Diameter Luar (OD)
= 5,563 in = 0,46 ft = 0,14 m
Inside sectional area A
= 0,1263 ft
2
Kecepatan rata-rata, V: 2
V = Q/Ai = 0,36 ft3/s / 0,1263 ft = 2,81 ft/s NRe = VD/ = (64,93 .2,81. 0,40)/(0,0005) = 143600,13 (aliran turbulen) Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Untuk pipa Commercial Steel, harga ε = 0,000046 m (Geankoplis, 1997) Pada NRe = 143600,13 dan ε/D = 0,000046 m / 0,40 m = 0,0004 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,0043 (Fig.2.10.3) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : -
Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft
-
1 buah gate valve fully open (L/D=13) L2 = 1 x 13 x 0,40 ft = 5,21 ft
-
5 buah elbow standar 90oC (L/D = 30) L3 = 5 x 30 x 0,40 ft = 60,14 ft
-
1 buah sharp edge entrance (K=0,5 ; L/D = 32) L4 = 0,5 x 32 x 0,40 ft = 6,42 ft
-
1 buah sharp edge exit (K=1 ; L/D = 65) L5 = 1 x 65 x 0,40 ft = 26,06 ft L = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 80 ft + 5,21 ft + 60,14 ft + 6,42 ft + 26,06 ft = 177,83 ft
Faktor gesekan,
Universitas Sumatera Utara
Tinggi pemompaan, z = 10 ft
= 10 + 0 + 415,45 + 0,24 = 425,69 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 21,99 hp ≈ 22 hp
22. Mixer I (M-301) Fungsi
: Untuk mencampurkan unbleached pulp dengan lakase dan HBT
Bentuk Kontruksi : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan
: Carbon Steel SA-285 Grade C
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 2 unit
Kondisi Operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Tekanan
= 1 atm
-
Faktor Kelonggaran
= 20%
-
Laju total massa umpan masuk (F)
= 106856,42 kg/jam
-
Densitas campuran
= 1015,49 kg/m3
= 63,39 lb/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 1,88 lb/ft.jam
-
Laju volumetrik umpan (Q)
= (106856,42/ 1015,49) m3/jam = 105,23 m3/jam
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan: Ukuran Mixer Volume larutan (Vl)
=
106856,42 1015,49 2
= 52,61 m3 Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 52,61
1,2
= 63,14 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 D2Hs =¼.
Volume silinder (Vs) = /4
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga, tinggi head (Hh) = 1/6 D
(Brownell & Young,1959)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4
D2Hh
2
D2(1/6
D)
2
D3
= /12 Vt = Vs + Vh Vt = (¼. Vt = ( /3)
D3) + ( /12
D3)
(Brownell & Young,1959)
D3
Diameter tangki (D)
3
3.Vt
3
3 63,14
= 3,92 m = 154,40 in Jari-jari (R)
= 3,92 / 2
Tinggi silinder (Hs)
=D
= 1,96 m = 77,20 in
= 3,92 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 = 1/6 Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2)
D 3,92 m = 0,65 m = 5,23 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x HT = (52,61 / 63,14) x 5,23 = 4,36 m
Universitas Sumatera Utara
= ρ x g x Hc
Phidrostatik
= 1015,49 x 9,8 x 4,36 m = 43365,91 Pa = 43,37 kPa = 6,29 Psi Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
Faktor kelonggaran
= 20 %
Pmaks.
(Walas, 1990)
= Poperasi + 25 psi = 6,29 psi + 25 psi = 31,29 psi
Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (31,29) = 37,55 psi
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 31,29 psi + 25 psi
= 56,29 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 56,29 psi = 388,10 kPa Tebal dinding mixer (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,02 in/tahun = 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S)
: 13700 psi = 94.458,2120 kPa
- Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (dT) =
-
(Peters et.al., 2004)
dimana : d =
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P =
tekanan desain (kPa)
R =
jari-jari dalam tangki (m) = D/2
S =
Allowable working stress
CA =
Corrosion allowance
n
=
E =
umur alat yang direncanakan efisiensi sambungan
Universitas Sumatera Utara
Dipilih tebal silinder standar = 0,018 m = ¾ in (Brownell&Young,1959) Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,02 in/tahun = 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S)
: 13700 psi = 94.458,2120 kPa
- Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (d) =
-
(Peters et.al., 2004)
dimana : d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P =
tekanan desain (kPa)
D =
diameter dalam tangki (m)
S =
Allowable working stress
CA =
Corrosion allowance
n
umur alat yang direncanakan
=
E =
efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = 0,018 m = ¾ in (Brownell&Young,1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar ¾ in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 4 in
(Brownell&Young,1959)
Pengaduk (impeller) Jenis
: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 8 (Geankoplis, 1997)
C : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
Universitas Sumatera Utara
Dt / J
= 12
(Geankoplis, 1997)
dimana
:
Da
=
diameter pengaduk
Dt
=
diameter tangki
W
=
lebar daun pengaduk
C
=
jarak pengaduk dari dasar tangki
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Dt = 1/3
3,92 m = 1,31 m
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/8
Da = 1/8
1,31 m = 0,16 m
Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3
Dt = 1/3
3,92 m = 1,31 m
= 1/12 Dt = 1/12
3,92 m = 0,33 m
Lebar baffle (J) Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =
Da 2 N
1,31 2 1 1015,49 = 0,78
= 2213,86 Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3. Maka,
P
N 3 Da 5
Np
(Geankoplis, 1997)
= 11631,53 J/s = 15,60 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 15,60 / 0,8 = 19,50 hp
23. Mixer II (M-302) Fungsi
: Untuk mencampurkan unbleached pulp dengan NaOH
Bentuk Kontruksi : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan
: Carbon Steel SA-285 Grade C
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 2 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi Operasi: -
Temperatur
= 30oC
-
Tekanan
= 1 atm
-
Faktor Kelonggaran
= 20%
-
Laju total massa umpan masuk (F)
= 73375,97 kg/jam
-
Densitas campuran
= 1023,87 kg/m3
= 64,20 lb/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 1,88 lb/ft.jam
= (73375,97/ 1023,87) m3/jam
- Laju volumetrik umpan (Q)
= 71,35 m3/jam Perhitungan: Ukuran Mixer Volume larutan (Vl)
=
73375,97 1023,87 2
= 35,68 m3 Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 35,68
1,2
= 42,81 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2Hs = ¼.
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga
:
tinggi head (Hh)
= 1/6 D
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4 = /12
D2Hh D2(1/6
2 D)
2
D3
(Brownell & Young,1959)
Vt = Vs + Vh Vt = (¼.
D3) + ( /12
Vt =( /3)
D3
Diameter tangki (D)
(Brownell & Young,1959)
3
D3)
3Vt
= 3,45 m
3
3 42,81
= 135,65 in
Universitas Sumatera Utara
Jari-jari (R)
= 3,45/2
= 1,72 m = 67,82 in
Tinggi silinder (Hs) = D
= 3,45 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
= 1/6
D
= 1/4
3,45 m = 0,57 m
Tinggi Tangki (HT)
= Hs + (Hh x 2) = 4,59 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x HT = (35,68 / 42,81) x 4,59 = 3,83 m Phidrostatik
= ρ x g x Hc = 1023,87 x 9,8 x 3,83 m = 38581,76 Pa = 38,58 kPa = 5,60 Psi
Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
Pmaks.
= Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 5,60 psi + 25 psi = 30,60 psi Faktor kelonggaran
= 20 %
Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (30,60) = 36,72 psi
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 30,60 psi + 25 psi = 55,60 psi Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 55,60 psi = 383,32 kPa Tebal dinding mixer (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S)
: 94458,21 kPa
- Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (dT) = d
(Peters et.al., 2004) dimana :
= tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P = tekanan desain (kPa)
Universitas Sumatera Utara
R = jari-jari dalam tangki (m) = D/2 S = Allowable working stress CA = Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan
E = efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = 0,016 m = ¾ in (Brownell&Young,1959) Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S) : 94458,21 kPa - Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (d) =
-
(Peters et.al., 2004)
dimana : d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P =
tekanan desain (kPa)
D =
diameter dalam tangki (m)
S =
Allowable working stress
CA =
Corrosion allowance
n
umur alat yang direncanakan
=
E =
efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = 0,016 m = ¾ in (Brownell&Young,1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 5/8 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 3 ½ in
(Brownell&Young,1959)
Pengaduk (impeller)
Universitas Sumatera Utara
Jenis
: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 8 (Geankoplis, 1997)
C : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
Dt / J
= 12
(Geankoplis, 1997)
dimana
:
Da
=
diameter pengaduk
Dt
=
diameter tangki
W
=
lebar daun pengaduk
C
=
jarak pengaduk dari dasar tangki
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Dt = 1/3
3,45 m = 1,15 m
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/8
Da = 1/8
1,15 m = 0,14 m
Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3
Dt = 1/3
3,45 m = 1,15 m
= 1/12 Dt = 1/12
3,45 m = 0,29 m
Lebar baffle (J) Daya untuk pengaduk
Da 2 N
Bilangan Reynold (NRe) =
=
1,15 2 1 1023,87 0,78
= 1730,39 Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,7 Maka,
P
Np
N 3 Da 5
(Geankoplis, 1997)
= 5548,20 J/s = 7,44 hp Daya motor (Pm)
= P / 0,8 = 7,44 / 0,8 = 9,30 hp
24. Mixer III (M-303)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: Untuk mencampurkan unbleached pulp dengan NaOH sebelum proses bleaching klorin dioksida
Bentuk Kontruksi : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan
: Carbon Steel SA-285 Grade C
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 2 unit
Kondisi Operasi: -
T
= 30oC
-
P
= 1 atm
-
Faktor Kelonggaran
= 20%
-
Laju total massa umpan masuk (F)
= 64656,35 kg/jam
-
Densitas campuran
= 1026,70 kg/m3
= 64,09 lb/ft3
-
Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 1,88 lb/ft.jam
-
Laju volumetrik umpan (Q)
= (65656,35 / 1026,70) m3/jam = 62,98 m3/jam
Perhitungan: Ukuran Mixer Volume larutan (Vl)
=
64656,35 1026,70 2
= 31,49 m3 Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 31,49
1,2
= 37,79 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2Hs = ¼.
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga, tinggi head (Hh)
= 1/6
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4 = /12
D
(Brownell & Young,1959)
D2Hh D2(1/6
2 D)
2
D3
Universitas Sumatera Utara
Vt = Vs + Vh D3) + ( /12
Vt = (¼.
D3)
(Brownell & Young,1959)
D3
Vt = ( /3)
Diameter tangki (D)
3
3 Vt
= 3,31 m
3
3 37,79
= 130,12 in
Jari-jari (R)
= 3,31 / 2
= 1,65 m = 65,06 in
Tinggi silinder (Hs)
=D
= 1,65 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2)
= 1/6
D
= 1/6
1,65 m = 0,55 m
= 4,41 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x HT = (31,49 / 37,79) x 4,41 = 3,67 m Phidrostatik
= ρ x g x Hc = 1026,70 x 9,8 x 3,67 m = 36948,54 Pa = 36,95 kPa = 5,36 Psi
Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
Pmaks.
= Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 5,36 psi + 25 psi = 30,36 psi Faktor kelonggaran Pdesain Pdesain
= 20 %
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (30,36)
= 36,43 psi
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 30,36 psi + 25 psi
= 55,36 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 55,36 psi = 381,69 kPa
Tebal dinding mixer (bagian silinder)
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S)
: 94458,21 kPa
- Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (dT) =
(Peters et.al., 2004)
dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P = tekanan desain (kPa) R = jari-jari dalam tangki (m) = D/2 S = Allowable working stress CA = Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan
E = efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = 0,016 m = ¾ in (Brownell&Young,1959) Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S)
: 94458,21 kPa
- Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (d) =
(Peters et.al., 2004)
-
dimana : d
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P =
tekanan desain (kPa)
D =
diameter dalam tangki (m)
S =
Allowable working stress
CA =
Corrosion allowance
Universitas Sumatera Utara
n
=
E =
umur alat yang direncanakan efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = 0,016 m = ¾ in (Brownell&Young,1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar ¾ in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 4 in
(Brownell&Young,1959)
Pengaduk (impeller) Jenis
: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 8 (Geankoplis, 1997)
C : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
4 Baffle : Dt / J = 12
(Geankoplis, 1997)
dimana
Da
=
diameter pengaduk
Dt
=
diameter tangki
W
=
lebar daun pengaduk
C
=
jarak pengaduk dari dasar tangki
:
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Dt = 1/3
3,31 m = 1,10 m
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/8
Da = 1/8
1,10 m = 0,14 m
Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3
Dt = 1/3
3,31 m = 1,10 m
= 1/12 Dt = 1/12
3,31 m = 0,28 m
Lebar baffle (J) Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =
Da 2 N
1,10 2 1 1026,70 = 0,78
Universitas Sumatera Utara
= 1589,57 Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,6 Maka,
P
Np
N 3 Da 5
(Geankoplis, 1997)
= 4331,73 J/s = 5,81 hp Daya motor (Pm) = P / 0,8 = 5,81 / 0,8 = 7,5 hp
25. Mixer IV (M-501) Fungsi
: Mencampurkan lindi hitam yang berasal dari Digester (R-101) dan Diffuser washer (V-201)
Bentuk Kontruksi : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan
: Carbon Steel SA-285 Grade C
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 8 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 81oC = 354,15 K
Tekanan operasi
= 1 atm
Laju alir masuk
= 414329,35 kg/jam
Densitas campuran
= 1005,36 kg/m3
Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 1,88 lb/ft.jam
Perhitungan: Ukuran Mixer Volume larutan (Vl)
=
414329,35 1005,36 8
= 51,52 m3 Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 51,52
1,2
= 61,82 m3
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2Hs = ¼.
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga, tinggi head (Hh) = 1/6 D D2Hh
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4
D2(1/6
= /4
(Brownell & Young,1959) 2 D)
2
D3
= /12 Vt = Vs + Vh Vt = (¼. Vt = ( /3)
D3) + ( /12
D3)
(Brownell & Young,1959)
D3
Diameter tangki (D)
3
3.Vt
3
3 61,82
= 3,89 m
= 153,32 in
Jari-jari (R)
= 3,89 / 2
= 1,95 m = 76,66 in
Tinggi silinder (Hs)
=D
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
Tinggi Tangki (HT)
= 3,89 m = 1/6
D
= 1/6
3,89 m = 0,65 m
= Hs + (Hh x 2)
= 5,19 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x HT = (51,52 / 61,82) x 5,19 = 4,33 m Phidrostatik
= ρ x g x Hc = 1005,36 x 9,8 x 4,33 m = 42632,50 N/m2 = 42,63 kPa = 6,18 Psi
Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
Faktor kelonggaran
= 20 %
Pmaks.
= Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 6,18 psi + 25 psi = 31,18 psi Faktor kelonggaran
= 20 %
Pdesain
= (1,2) (Pmaks.)
Universitas Sumatera Utara
= 1,2 (31,18) Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
= 37,42 psi (Walas, 1990)
= 31,18 psi + 25 psi
= 56,18 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 56,18 psi = 387,37 kPa Tebal dinding mixer (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S)
: 94458,21 kPa
- Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (dT) =
(Peters et.al., 2004)
-
dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P = tekanan desain (kPa) R = jari-jari dalam tangki (m) = D/2 S = Allowable working stress CA = Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan
E = efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = ¾ in (Brownell&Young,1959) Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C (Peters et.al., 2004), diperoleh data : - Corrosion allowance (CA)
: 0,000805 m/tahun
- Allowable working stress (S)
: 94458,21 kPa
- Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
- Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun
- Tebal silinder (d) =
(Peters et.al., 2004)
-
dimana :
Universitas Sumatera Utara
d
= tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P = tekanan desain (kPa) D = diameter dalam tangki (m) S = Allowable working stress CA = Corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan
E = efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = 0,02 m = ¾ in (Brownell&Young,1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar ¾ in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 4 in
(Brownell&Young,1959)
Pengaduk (impeller) Jenis
: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 8 (Geankoplis, 1997)
C : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
4 Baffle : Dt / J = 12 dimana
(Geankoplis, 1997)
: Da
=
diameter pengaduk
Dt
=
diameter tangki
W
=
lebar daun pengaduk
C
=
jarak pengaduk dari dasar tangki
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Dt = 1/3
3,89 m = 1,30 m
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/8
Da = 1/8
1,30 m = 0,16 m
Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/3
Dt = 1/3
3,89 m = 1,30 m
Universitas Sumatera Utara
Lebar baffle (J)
= 1/12 Dt = 1/12
3,89 m = 0,32 m
Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =
=
Da 2 N
1,30 2 1 1005,36 0,78
= 2161,17 Dari figure 3.4-5 (Geankoplis, 1997), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 3 Maka,
P
Np
N 3 Da 5
(Geankoplis, 1997)
= 11117,70 J/s = 14,91 hp Daya motor (Pm)
= P / 0,8 = 14,91 / 0,8 = 18,64 hp
26. Rotary Washer I (W-301) Fungsi
: untuk mencuci Pulp yang keluar dari Reaktor Lakase
Jenis
: Continuous Rotary Drum Vacuum Filter
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi : -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 67oC
-
Berat filtrat yang keluar = 301038,69 kg/jam = 663675,92 lbm/jam
-
Berat cake yang dihasilkan dari filter (Wc) = 72958,78 kg/jam = 160846,39 lbm/jam
-
Densitas cake
= 1023,90 kg/m3
= 63,92 lbm/ft3
-
Densitas filtrat
= 995,92 kg/m3
= 62,17 lbm/ft3
-
Viskositas filtrat
= 0,8937 x 10-3 Pa.s
-
Kandungan air pada cake filter
= 15%
Universitas Sumatera Utara
-
Penurunan tekanan
= 67 kPa (Geankoplis, 1997)
-
Waktu siklus (tc)
= 5 menit = 300 s
-
Bagian filter yang tercelup (f)
= 30%
Perhitungan: Menghitung Luas Filter
(Geankoplis, 1997)
v tc
0,778 x
Cx Cs
0,778 x
0,015 6,3 x 10- 4 m3 s 18,84
A = 2,47 m3 Menghitung Diameter Filter A = DH H = 2D A = D 2D D=
2,47 2 * 3,14
R=
D = 0,31 m 2
0,63 m
H = 1,25 m
Menghitung waktu tinggal (t) t = f x tc (Geankoplis, 1997)
Universitas Sumatera Utara
t = 0,3 x 300 = 90 s Menghitung kecepatan putar
(Chopey, 2004) dimana: N = kecepatan putaran minimum f = Bagian filter yang tercelup tc = waktu filtrasi Sehingga:
27. Rotary Washer II (W-302) Fungsi
: untuk mencuci Pulp yang keluar dari Reaktor alkali
Jenis
: Continuous Rotary Drum Vacuum Filter
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi: - Tekanan
= 1 atm
- Temperatur
= 42,15oC
- Berat filtrat yang keluar = 192323,46 kg/jam = 424000,15 lbm/jam - Berat cake yang dihasilkan dari filter (Wc)
= 64492,43 kg/jam = 142181,30 lbm/jam
- Densitas cake
= 1026,72 kg/m3
= 64,09 lbm/ft3
- Densitas filtrat
= 996,9 kg/m3
= 62,23 lbm/ft3
- Viskositas filtrat
= 0,8937 x 10-3 Pa.s
- Volume filtrate =192323,46/996,9
= 192,92 m3/jam
- Massa dry cake
= 5647,61
- Konsentrasi padatan masuk filter (Cs)
= 29,27 kg/m3 slurry = 1,83 lbm/ft3
- Kandungan air pada cake filter
= 15%
- Penurunan tekanan
= 67 kPa (Geankoplis, 1997)
Universitas Sumatera Utara
- Waktu siklus (tc)
= 5 menit = 300 s
- Bagian filter yang tercelup (f)
= 30%
Perhitungan: Menghitung Luas Filter
(Geankoplis, 1997)
v tc
0,778 x
Cx Cs
0,778 x
0,022 5,84 x 10- 4 m3 s 29,27
A = 2,86 m3 Menghitung Diameter Filter A = DH H = 2D A = D 2D D=
2,86 2 * 3,14
R=
D = 0,34 m 2
0,68 m
H = 1,35 m Menghitung waktu tinggal (t) t = f x tc (Geankoplis, 1997) t = 0,3 x 300 = 90 s Menghitung kecepatan putar
Universitas Sumatera Utara
(Chopey, 2004) dimana: N = kecepatan putaran minimum f = Bagian filter yang tercelup tc = waktu filtrasi Sehingga:
28. Rotary Washer III (W-303) Fungsi
: untuk mencuci Pulp yang keluar dari Reaktor klorin dioksida
Jenis
: Continuous Rotary Drum Vacuum Filter
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 46,63oC
-
Berat filtrat yang keluar = 215177,22 kg/jam = 474384,00 lbm/jam
-
Berat cake yang dihasilkan dari filter (Wc) = 11379,7 kg/jam = 25087,91 lbm/jam 3
= 73,12 lbm/ft3
-
Densitas cake
= 1171,33 kg/m
-
Densitas filtrat
= 945,22 kg/m3
-
Viskositas filtrat
= 0,8937 x 10-3 Pa.s
-
Kandungan air pada cake filter
= 15%
-
Penurunan tekanan
= 67 kPa
-
Waktu siklus (tc)
= 5 menit = 300 s
-
Bagian filter yang tercelup (f)
= 30%
= 59 lbm/ft3
Perhitungan: Menghitung Luas Filter
Universitas Sumatera Utara
(Geankoplis, 1997)
v tc
0,778 x
Cx Cs
0,778 x
0,027 7,8 x 10-4 m 3 s 27,16
A = 3,68 m3 Menghitung Diameter Filter A = DH H = 2D A = D 2D D=
3,68 2 * 3,14
R=
D = 0,38 m 2
0,77 m
H = 1,53 m Menghitung waktu tinggal (t) t = f x tc (Geankoplis, 1997) t = 0,3 x 300 = 90 s Menghitung kecepatan putar
(Chopey, 2004) dimana: N = kecepatan putaran minimum
Universitas Sumatera Utara
f = Bagian filter yang tercelup tc = waktu filtrasi Sehingga:
29. Compact Press (CP-401) Fungsi
: untuk mengurangi kadar air pada pulp
Jenis
: Continuous Rotary Drum Vacuum Filter
Jumlah
: 1 unit
Bahan kontruksi : Commercial Steel Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 46,63oC
-
Berat filtrat yang keluar = 3755,30 kg/jam
= 8279,01 lbm/jam
-
Berat cake yang dihasilkan dari filter (Wc) = 7624,40 kg/jam = 16808,91 lbm/jam
-
Densitas cake
= 1364,54 kg/m3
= 85,19 lbm/ft3
-
Densitas filtrat
= 995,68 kg/m3
= 62,16 lbm/ft3
-
Viskositas filtrat
= 8,93 x 10-3 Pa.s
-
Kandungan air pada cake filter
= 15%
-
Penurunan tekanan
= 20 in Hg (McCabe, 1999)
-
Waktu siklus (tc)
= 5 menit = 300 s
-
Bagian filter yang tercelup (f)
= 30%
Perhitungan: Menghitung Luas Filter
(Geankoplis, 1997)
Universitas Sumatera Utara
v tc
0,778 x
Cx Cs
0,778 x
0,54 2,5 x 10-4 m 3 s 1639,18
A = 9,40 m3 Menghitung Diameter Filter A = DH H = 2D A = D 2D D=
9,40 2 * 3,14
R=
D = 0,61 m 2
1,22 m
H = 2,45 m Menghitung waktu tinggal (t) t = f x tc (Geankoplis, 1997) t = 0,3 x 300 = 90 s
Menghitung kecepatan putar
(Chopey, 2004) dimana: N = kecepatan putaran minimum f = Bagian filter yang tercelup tc = waktu filtrasi
Sehingga:
Universitas Sumatera Utara
30. Rotary Dryer(RD-401) Fungsi
: untuk mengeringkan bleached pulp yang keluar dari compact press
Jenis
: Countercurrent Rotary Dryer
Bahan kontruksi : Baja karbon SA-283 grade C : 1 unit
Jumlah Kondisi operasi: -
Temperatur udara masuk (TG1) = 30 oC
= 303,15oF
-
Temperatur steam keluar (TG2) = 100 oC
= 212oF
-
Laju alir steam (Gs)
= 190,81 lbm/jam
-
Temperatur umpan masuk (TS1) = 46,6 oC
= 115,8oF
-
Temperatur produk keluar (TS2) = 110 oC
= 230oF
-
Laju alir produk (SS)
-
Densitas campuran (
= 86,55 kg/jam
= 6861,96 kg/jam = 15128,01 lbm/jam camp)
= 1282,80 kg/m3 = 45,22 lb/ft3
Perhitungan: a. Menentukan diameter rotary dryer Range kecepatan rotary dryer = 200-1000 lb/ft2.jam
(Perry,1999)
Diambil rate udara = 200 lb/ft2.jam
A
GS Rate steam 190,81 lbm / jam 200 lb / ft 2 . jam 0,96 ft 2
Syarat diameter Rotary dryer adalah 1-10 ft D
Ax 4 0,96 x 4 3,14 1,10 ft
b. Menghitung panjang rotary dryer
Universitas Sumatera Utara
Panjang silinder dryer = 4D Diambil: L = 4D L = 4 x 1,10 L = 4,41 ft c. Menentukan jumlah putaran
N
v xD
dimana: v = kecepatan putaran linier = 30-150 ft/mnt Diambil kecepatan putaran linier, v = 100 ft/mnt N
v xD 100 3,14 x1,10 28,89 rpm
Range: N x D = 25-35 N x D = 28,89 x 1,40 = 31,85 rpm (memenuhi) d. Menghitung waktu lewatan Hold-up
= 3-12% volume total
Diambil hold-up = 3%
volume total 1 4 D 2 L 1 4 x3,14x(1,102 ) x 4,41 4,21 ft 3 Hold-up = 3% x 4,21 = 1,26 waktu lewa tan
Hold up x
camp
SS 1,26 x 80,08 15128,01 0,006 jam 0,40 menit
e. Menghitung daya dryer Range P
= 0,5D2
P
= 0,5 x 1,12 = 0,61 hP
Universitas Sumatera Utara
Maka digunakan gaya penggerak rotary dryer = 0,61 hP
31. Blow Box (B-401) Fungsi
: Untuk menurunkan temperatur lembaran bleached pulp dengan udara
Bentuk
: Box vertikal dengan tutup datar bagian atas
Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C Jumlah
: 1 unit
Kondisi Penyimpanan: - T udara masuk
= 328,15 K
- T pulp masuk
= 110oC = 383,15 K
- T pulp keluar
= 30oC = 303,15 K
- Densitas
= 996,22 kg/m3
- Laju alir massa
= 6861,96 kg/jam
-
= 2230 (kJ/kg)
- U
= 1794,25 (W/jam.m2. K)
- Volume Blow Box
= 6861,96 kg / 996,22 kg/m3 = 6,89 m3
Perhitungan: -
Faktor keamanan
= 20 %, maka
Volume Blow Box (V)
= (1 + 0,2) x 6,89 m3 = 8,27 m3
Blow Box berukuran
= panjang (p) = lebar (l) = 1,5 x tinggi (t)
Volume Blow Box (V)
= p x l x t = 1,5t x 1,5t x t = 2,25t3
Tinggi Blow Box (t)
V = 2,25
Panjang Blow Box
= lebar gudang (l) = 1,5t = 1,5 x 1,54 m
1
3
= 1,54 m
= 2,31 m 32. Disk Chipper (DC-101)
Universitas Sumatera Utara
Fungsi
: untuk memotong log kayu menjadi chip
Bahan Kontruksi : Baja Bentuk
: Piringan sebagai pisau pemotong
Jumlah
: 1 unit yang terdiri dari 16 pisau pemotong
Kondisi Operasi : Tekanan Temperatur Ukuran
= 1 atm
= 30 C
: Diameter piringan = 1200 mm
Ketebalan = 100 mm Rotasi
: 900 rpm
Kapasitas : 12000 kg/jam Perhitungan daya : Diperkirakan umpan log memiliki ukuran berkisar 150 mm, maka (Da) = 1500 mm. Pemecahan primer menggunakan disc chipper dengan ukuran produk yang dihasilkan ukuran (Db) = 25 mm R = Rasio R = Da/ Db = 150/250 = 6 (Peters et.al., 2004)
Daya yang digunakan adalah : P = 5,5 ms . R
Kapasitas umpan untuk disc chipper adalah = 12000 kg/jam dengan : ms = laju umpan (kg/jam) Maka :
P = 5,5 (12000).6 = 396000 W = 531,1 hp
Digunakan daya standar 531 hp.
33. Gudang Penyimpanan Produk (TT-108) Fungsi
: Untuk menyimpan pulp
Bahan Kontruksi : Beton Kedap Air Bentuk
: Balok
Jumlah
: 4 unit
Kondisi Penyimpanan: -
T
= 30oC
-
P
= 1 atm
Universitas Sumatera Utara
-
Densitas produk
= 602,22 kg/m3
-
Jumlah produk
= 6313 kg/jam
-
Kebutuhan pulp untuk 15 hari (m)
= 2272680 kg
Perhitungan: Direncanakan kertas digulung dalam roller dengan berat 500 kg, maka: Volume roller
= 2272680 kg / 602,22 kg/m3
= 3773,84 m3
Diameter roller
=
= 3,35 m
Tinggi roller
= Diameter roller
Banyak roller yang digunakan
4
= 3,35 m
= 2272680 kg/500 kg = 4546 buah
Direncanakan tiap gudang berisi 2700 unit, maka: Direncanakan roller disusun 30 unit ke depan dan ke kanan, maka: Jumlah roller dalam 1 kolom
= 2700/ (30 x 30)
= 3 roller
Sehingga ukuran gudang yang digunakan: Faktor kelonggaran
= 30%
Tinggi gudang (t)
= (1 + 0,3) x 3 x 3,35= 13,06 m
Panjang gudang (p)
= (1 + 0,3) x 30 x 3,35 = 130,61 m
Lebar gudang (l)
= (1 + 0,3) x 30 x 3,35 = 130,61 m
34. Conveyor I (C-101) Fungsi
: Mengangkut chip dari gudang penyimpanan chip (TT-101) ke Digester (R-101)
Jenis
: Flat belt on continuous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Kondisi operasi: - Tekanan
= 1 atm
- Temperatur
= 30oC
- Laju alir massa
= 9682,11 kg/jam = 2,69 kg/s
Untuk belt conveyor kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
- Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar conveyor
= 12 in = 0,305 m
- Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,58 m/mnt = 1,143 m/s
Universitas Sumatera Utara
- Kecepatan putaran
= 43 rpm
- Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Panjang horizontal
= 300 m
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
0,07 m 0,63 ΔZ
P
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 2,69 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (2,69)0,63 x 7,62 = 0,99 kW = 1,74 hp
35. Conveyor II (C-102) Fungsi
: Mengangkut NaOH dari gudang penyimpanan NaOH (TT-104) ke tangki pencampuran (TT-102)
Jenis
: Flat belt on continuous flow
Bahan kontruksi : Carbon Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: - Tekanan
= 1 atm
- Temperatur
= 30oC
- Laju alir massa
= 8548,58 kg/jam = 2,38 kg/s
Untuk belt conveyor kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
- Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar conveyor
= 12 in = 0,305 m
- Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
- Kecepatan putaran
= 43 rpm
Universitas Sumatera Utara
- Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Panjang horizontal
= 300 m
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
0,07 m 0,63 ΔZ
P
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 13677,9 kg/jam = 3,79 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (2,38)0,63 x 7,62 = 0,92 kW = 1,23 hp
36. Conveyor III (C-103) Fungsi
: Mengangkut Na2CO3 dari gudang penyimpanan Na2CO3 (TT-105) ke tangki pencampuran (TT-102)
Jenis
: Flat belt on continuous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: - Tekanan
= 1 atm
- Temperatur
= 30oC
- Laju alir massa
= 2419,41 kg/jam = 0,67 kg/s
Untuk belt conveyor kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
- Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar conveyor
= 12 in = 0,305 m
- Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
- Kecepatan putaran
= 43 rpm
- Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Panjang horizontal
= 300 m
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
0,07 m 0,63 ΔZ
P
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 3871,1 kg/jam = 1,07 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (0,67)0,63 x 7,62 = 0,42 kW = 0,56 hp
37. Conveyor IV (C-301) Fungsi
: Mengangkut lakase dari gudang penyimpanan lakase (TT-301) ke mixer I (M-301)
Jenis
: Flat belt on continuous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: - Tekanan
= 1 atm
- Temperatur
= 30oC
- Laju alir massa
= 1120,36 kg/jam = 0,31 kg/s
Untuk belt conveyor kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
- Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar conveyor
= 12 in = 0,305 m
- Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
- Kecepatan putaran
= 43 rpm
- Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Panjang horizontal
= 300 m
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
P
0,07 m 0,63 ΔZ
(Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 1774,64 kg/jam = 0,49 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (0,31)0,63 x 7,62 = 0,07 kW = 0,09 hp
38. Conveyor V (C-302) Fungsi
: Mengangkut ClO2 dari gudang penyimpanan ClO2 (TT-303) ke reaktor klorin dioksida (R-303)
Jenis
: Flat belt on continuous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Jumlah
: 3 unit
Kondisi operasi: - Tekanan
= 1 atm
- Temperatur
= 30oC
- Laju alir massa
= 143,72kg/jam = 0,04 kg/s
Untuk belt conveyor kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
- Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar conveyor
= 12 in = 0,305 m
- Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
- Kecepatan putaran
= 43 rpm
- Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Panjang horizontal
= 300 m
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
P
0,07 m 0,63 ΔZ
(Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 77,23 kg/jam = 0,021 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (0,01)0,63 x 7,62 = 0,035 kW = 0,047 hp
39. Conveyor VI (C-401) Fungsi
: Mengangkut Pulp dari Compact Press (CP-401) ke Tunnel Dryer (TD-401)
Jenis
: Flat belt on continuous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 52oC
-
Laju alir massa
= 7624,40 kg/jam = 2,12 kg/s
Untuk belt conveyor kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
- Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar conveyor
= 12 in = 0,305 m
- Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
- Kecepatan putaran
= 43 rpm
- Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Panjang horizontal
= 300 m
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
P
0,07 m 0,63 ΔZ
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
Universitas Sumatera Utara
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 3,38 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (2,12)0,63 x 7,62 = 0,86 kW = 1,15 hp
40. Conveyor VII (C-402) Fungsi
: Mengangkut bleached pulp dari Tunnel Dryer (TD-401) ke Blow Box (B-401)
Jenis
: Flat belt on continous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 110oC
-
Laju alir massa
= 6861,96 kg/jam
-
Densitas campuran umpan
= 721,29 kg/m3
= 1,91 kg/s
Untuk belt conveyor kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
- Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
- Jarak antar conveyor
= 12 in = 0,305 m
- Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
- Kecepatan putaran
= 43 rpm
- Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
- Panjang horizontal
= 300 m
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
P
0,07 m 0,63 ΔZ
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
Universitas Sumatera Utara
m
= 3,04 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (1,91)0,63 x 7,62 = 0,80 kW = 1,07 hp
41. Conveyor VIII (C-403) Fungsi
: Mengangkut bleached pulp Blow Box (B-401) Ke Gudang penyimpanan produk (TT-108)
Jenis
: Flat belt on continous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 30oC
-
Laju alir massa
= 6861,96 kg/jam
= 3,04 kg/s
Spesifikasi: -
Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
-
Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
-
Jarak antar conveyor
= 12 in
-
Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
-
Kecepatan putaran
= 43 rpm
-
Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
-
Kecepatan Belt
= 100 ft/mnt
= 0,305 m
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
P
0,07 m 0,63 ΔZ
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 3,04 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka :
Universitas Sumatera Utara
P = 0,07 x (1,91)0,63 x 7,62 = 0,80 kW = 1,07 hp
42. Conveyor IX (C-501) Fungsi
: Mengangkut smelt dari Furnace (E-506) Ke Lindi hijau Clarifier (CL-501)
Jenis
: Centrifugal Dischare Screw
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 30oC
-
Laju alir massa (W)
= 34507,13 kg/jam
-
Waktu pengangkutan (t)
= 1 jam
-
Penentuan kapasitas screw
= W/t = 34507,13 /1 = 34507,13 kg/jam
-
Faktor kelonggaran
= 20%
-
kapasitas conveyor
= (1+0,2) x 34507,13 = 41408,56 kg/jam
= 9,59 kg/s
Untuk kapasitas 34,51 ton/jam dipilih screw conveyor dengan spesifikasi sebagai berikut : -
Tinggi conveyor
= 12 in
-
Ukuran conveyor
= 16 in
-
Jarak antar conveyor
= 3 ½ in
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
P
0,07 m 0,63 ΔZ
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 9,59 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (9,59)0,63 x 0,36
Universitas Sumatera Utara
= 0,10 kW = 0,14 hp
43. Conveyor X (C-502) Fungsi
: Mengangkut CaO tangki penyimpanan CaO (TT-501) ke reaktor recausticizer (R-501)
Jenis
: Flat belt on continous flow
Bahan kontruksi
: Carbon Steel
Kondisi operasi: -
Tekanan
= 1 atm
-
Temperatur
= 30oC
-
Laju alir massa
= (10073,41/2) kg/jam = 5036,71kg/jam
Spesifikasi: -
Tinggi conveyor
= 25 ft = 7,62 m
-
Ukuran conveyor
= (6 x 4 x 4¼) in
-
Jarak antar conveyor
= 12 in
-
Kecepatan conveyor
= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s
-
Kecepatan putaran
= 43 rpm
-
Lebar belt
= 14 in = 0,356 m
-
Kecepatan Belt
= 100 ft/mnt
= 0,305 m
=35,6 cm
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P):
0,07 m 0,63 ΔZ
P
(Peters et.al., 2004)
dimana: P
= daya (kW)
m
= laju alir massa (kg/s)
∆Z
= tinggi elevator (m)
m
= 8058,95 kg/jam = 2,23 kg/s
∆z
= 25 ft = 7,62 m
Maka : P = 0,07 x (1,4)0,63 x 7,62 = 0,66 kW = 0,88 hp
Universitas Sumatera Utara
44. Digester (R-101) Fungsi
: tempat berlangsungnya pemasakan chip
Jenis
: Reaktor tangki berpengaduk
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Jumlah baffle
: 4 buah
Bahan konstruksi : High Alloy Steel 316 Jumlah
: 4 unit
Reaksi yang terjadi: Reaksi yang terjadi dalam proses pemasakan yaitu ( Walker, 2006): Na2S + H2O
NaOH + NaSH
NaOH + Na2S + Na2CO3 + Chip
Na-org + S-org + Lignin + NaHS + Air
Kondisi Operasi: Temperatur
= 165 oC = 343,15 K
Tekanan operasi
= 10,8 atm = 158,71 psi
Laju alir massa
= 158594,49 kg/jam
Waktu tinggal ( ) reaktor = 4 jam Densitas campuran umpan= 1019,9 kg/m3= 63,67 lbm/ft3 Viscositas campuran
= 0,89 cp = 0,0006 lb/ft.s
Perhitungan Dimensi Digester
Volume larutan, VL = 621,82 m3 Karena terdapat 4 unit maka VL = 155,46 m3 Volume reaktor, Vt = (1,2 .VL) = 1,2 (155,46) = 186,55 m3 Direncanakan : Hs : Di = 10 : 1 Hh : Di = 1 : 6 Dimana ; Hs = tinggi shell Hh = tinggi head Di = diameter dalam tangki
Universitas Sumatera Utara
Volume silinder tangki (Vs)
Volume alas dan tutup tangki (Vh) (Peters, et.al., 2004) Volume tangki (V) V = Vs + Vh
Di = 2,84 m = 111,96 in
= 9,33 ft
hs = 28,44 m
Tinggi total tangki = hs + 2hh = 28,44 m + (2 x 0,47) = 29,39 m Tebal shell tangki (Peters, et.al., 2004)
-
di mana: ts = tebal shell (m) P = tekanan desain (kPa) R = jari-jari dalam tangki (m) S = allowable stress (kPa) E = joint efficiency C = corrosion allowance (m/tahun) n
= umur alat (tahun)
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (155,50 / 186,60) x 28,44 = 23,70 m Po
= Tekanan operasi = 10,8 atm = 158,71 psi
Pmaks. = Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 157,81 psi + 25 psi = 183,71 psi Faktor kelonggaran = 20 %
Universitas Sumatera Utara
Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (183,71)
Pdesain
= 220,45 psi
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 183,71 psi + 25 psi
= 208,71 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 220,45 psi = 1519,96 kPa Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 - Allowable working stress (S)
= 18.700 psia
(Walas, 1990)
= 128.932,012 kPa - Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corossion allowance (C)
= 0,35 in
(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)
= 0,0089 m Tebal shell tangki:
Tebal shell standar yang digunakan = 0,11 m = 4 1/4 (Brownell&Young, 1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 4 1/4 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 6 in
(Brownell&Young,1959)
Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup dan alas = 4 1/4 in.
(Brownell&Young, 1959)
Menghitung Jaket Pemanas Jumlah
steam
Diameter dalam jaket (D1)
(180oC)
=
5207,39
kg/jam
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 111,96 + 2 (4 1/4) = 120,53 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 29,39 m = 1157,02 in = 96,42 ft Asumsi jarak jaket = 5 in
Universitas Sumatera Utara
Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 120,53 + ( 2 x 5 ) = 130,54 in
Luas laluan steam, A
A = 1,27 m2 Kecepatan superficial steam, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Pdesain = 158,71 + 42,19 = 200,90 psi
= 4,21 in Tebal jaket standar yang digunakan = 4 in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 48 in < D < 132 in. D2 rancangan = 130,54 in (memenuhi batas D). Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (Mc Cabe et.al., 1999), diperoleh : Da/Dt = 1/3
; Da = 1/3 x 9,33 ft
E/Da = 1
;E
= 3,11 ft
L/Da = 1/4
;L
= 1/4 x 3,11 ft
= 0,78 ft
W/Da = 1/5
; W = 1/5 x 3,11 ft
= 0,62 ft
J/Dt
;J
= 0,78 ft
= 1/12
= 1/12 x 9,33 ft
= 3,11 ft
Di mana: Dt
=
diameter tangki
Universitas Sumatera Utara
Da
=
Diameter impeller
E
=
tinggi turbin dari dasar tangki
L
=
panjang blade pada turbin
W
=
lebar blade pada turbin
J
=
lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold,
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 6,59 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 8,5 hp
45. Diffuser Washer (V-201) Fungsi
: tempat pencucian pulp
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal bagian atas yang dilengkapi 3 buah bola pencuci
Jenis Sambungan : Doubl-welded butt joint Jumlah
: 8 unit
Bahan konstruksi : High Alloy Steel 316 Kondisi Operasi: Temperatur
= 170 oC
Tekanan operasi
= 1 atm
Laju alir massa
= 461576,49 kg/jam
Waktu tinggal ( ) reaktor
= 1 jam
Universitas Sumatera Utara
Densitas campuran umpan
= 996,415 kg/m3= 62,20 lbm/ft3
Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 1,88 lb/ft.jam
Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan (Vl)
= (461576,49/996,415) x 1 jam / 8 = 57,90 m3
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2 1,2
= 57,90
= 69,49 m3 D : hs
=1:4
Volume silinder (Vs)
= /4 x D2 x Hs =
D3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga: Tinggi head (Hh)
= 1/6 D
Volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4
(Brownell & Young,1959)
D2Hh x 2 D2(1/6
D) x 2
D3
= /12 Vt
= Vs + Vh (Brownell & Young,1959)
Vt
=(
Vt
= 13 /12
Diameter tangki (D)
Jari-jari (R)
3
12Vt 13
3
D3) + ( /12 D3
12 69,49 13
= 2,73 m
= 107,62 in
= 2,73 / 2
= 1,37 m = 53,81 in
Tinggi silinder (Hs) = 4.D
D3)
= 10,93 m
Tinggi tangki (HT) = Hs + 2. Hh = 11,85 m Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (57,90/ 69,49) x 10,93 = 72,90 m Poperasi
= 14,69 psi
Universitas Sumatera Utara
Pmaks.
= Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 14,69 psi + 25 psi = 39,69 psi Faktor kelonggaran
= 20 %
Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (39,69) = 47,63 psi
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 39,69 psi + 25 psi = 64,69 psi Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 64,69 psi = 328,38 kPa Tebal dinding tangki (bagian silinder) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel 316 (Peters et.al., 2004), diperoleh data : Joint efficiency (E)
: 0,85
Allowable stress (S)
: 128932,012 kPa
Corrosion Allowance
(CA) : 0,00089 m/tahun
Umur alat (n) direncanakan
: 10 tahun (Peters et.al., 2004)
-
dimana : dt
=
tebal dinding tangki bagian silinder (m)
P
=
tekanan desain (kPa)
R
=
jari-jari dalam tangki (m) = D/2
S
=
Allowable working stress
CA
=
Corrosion allowance
n
=
umur alat yang direncanakan
E
=
efisiensi sambungan
Dipilih tebal silinder standar = 0,09 m =31/2 in (Brownell & Young, 1959) Tebal tutup tangki (head) Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup atas = 3 1/2 in
(Brownell&Young, 1959)
Straight - flange
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 3 ½ in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 5 1/2 in
(Brownell&Young,1959)
Menghitung Jaket Pemanas Jumlah steam (180oC) = 11959,56 kg/jam
Diameter dalam jaket (D1)
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 107,62 + 2 (3 1/2 ) = 114,95 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 11,84 m = 466,36 in = 38,86 ft Asumsi jarak jaket
= 5 in
Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 114,95 + ( 2 x 5 ) = 124,95 in
Luas laluan steam, A
A = 1,22 m2 Kecepatan superficial steam, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Pdesain = 14,69 + 16,36 = 31,05 psi
= 3,61 in Tebal jaket standar yang digunakan = 3 3/4 in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 34 in < D < 138 in.
Universitas Sumatera Utara
D2 rancangan = 124,95 in (memenuhi batas D). Perhitungan bola pencuci -
Direncanakan penggunaan bola pencuci sebanyak 3 buah
-
Jarak antara bola pencuci 1 m
Maka diameter bola pencuci (DF) =
Daya motor pencuci = 0,5 x (DF)2 = 0,5 x (3,83)2 = 7,80 hp
46. Blow tank (V-202) Fungsi
: menurunkan temperatur produk
Bentuk
: Silinder horizontal dengan kedua tutup ellipsoidal
Bahan
: Carbon Steel SA-285 Grade C
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 110oC = 383,15 K
Tekanan operasi
= 1,5 atm
Laju alir masuk
= 73963,46 kg/jam
Densitas campuran
= 1023,78 kg/m3
Viskositas campuran
= 0,78 cp
Laju alir volumetrik (Q)
= 73963,46 kg/jam / 1023,78 kg/m3
= 1,88 lb/ft.jam
= 72,25 m3/jam Perhitungan: Ukuran Blow Tank Volume larutan (Vl)
= 73963,46 kg/jam / 1023,78 kg/m3 x 1 jam = 72,25 m3
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1 = 72,25
1,2 1,2
= 86,70 m3
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 5 : 1 D2Ls =
Volume silinder (Vs) = /4
D3
.
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh)
: = 1/6 D
(Brownell&Young,1959)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4 = /12
D2Hh
2
D2(1/6
D)
2
D3
Vt = Vs + Vh Vt = (
D3) + ( /12
Vt = 4. /3
D3
Diameter tangki (D)
3
D3)
3Vt 4
(Brownell&Young,1959)
3
3 86,70 4
= 2,75 m
= 108,11 in
= 2,75 / 2
= 1,37 m
= 54,06 in
Tinggi silinder (Hs)
= 5D
= 13,73 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
= 1/6
D
= 1/6
2,75 m = 0,46 m
Jari-jari (R)
Tinggi Tangki (HT)
= Hs + (Hh x 2) = 14,65 m = 48,05 ft
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc)
= (V1/ Vt) x Hs = (72,25 / 86,70) x 13,73 = 11,44 m
Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 14,69 psi
Pmaks. = Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 14,69 psi + 25 psi = 39,69 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (39,69)
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
= 47,64 psi (Walas, 1990)
Universitas Sumatera Utara
= 39,69 psi + 25 psi
= 64,69 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 64,69 psi = 328,43 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C -
Allowable working stress (S)
= 13.700 psia
(Walas, 1990)
= 94458,2120 kPa - Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)
= 0,000508 m/tahun Tebal shell tangki:
Tebal shell standar yang digunakan= 0,011 m = ½ in (Brownell&Young, 1959) Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup dan alas = ½ in.
(Brownell&Young, 1959)
Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar ½ in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 3 in
(Brownell&Young,1959)
Menghitung Jaket pendingin Jumlah air pendingin (28oC) = 72,29 kg/jam
Diameter dalam jaket (D1)
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 108,11 + 2( ½ ) = 108,96 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 14,65 m = 576,60 in = 48,05 ft Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 108,96 + ( 2 x 5 ) = 118,96 in
Universitas Sumatera Utara
Luas laluan air pendingin, A
A = 1789,10 in2 = 1,15 m2 Kecepatan superficial air pendingin, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Pdesain = 14,69+20,88 = 35,58 psi
= 0,36 in Tebal jaket standar yang digunakan =
in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 12 in < D < 120 in. D2 rancangan = 118,96 in (memenuhi batas D).
47. Reaktor Klorin Dioksida (R-303) Fungsi
: tempat berlangsungnya ekstraksi alkali
Jenis
: Reaktor tangki berpengaduk
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Jumlah baffle
: 4 buah
Bahan konstruksi : High Alloy Steel 316 Jumlah
: 3 unit
Reaksi yang terjadi:
Universitas Sumatera Utara
R
R + 2ClO2 + H2O OH
COOCH3 COOH
OCH3
+ HClO2 + HClO
Reaksi pembentukan klorat (Sixta, 2006): 2ClO2 + H2O HClO2 + HClO3 Reaksi oksidasi klorit: HOCl + 2HClO2 2ClO2 + H2O +HCl Kondisi Operasi: Temperatur
= 70 oC = 343,15 K
Tekanan operasi
= 1 atm
Laju alir massa
(FAO)
= 64800,06 kg/jam
Waktu tinggal ( ) reaktor
= 3 jam
Densitas campuran umpan
= 1026,7 kg/m3= 64,09 lbm/ft3
Viskositas campuran
= 0,78 cp
Laju alir volumetrik (Q)
= 64800,06 kg/jam / (1026,7 kg/m3 x 3)
= 0,0005 lb/ft.s
= 21,04 m3/jam Perhitungan: Ukuran Reaktor
Terdapat 3 reaktor maka V
= (189,34/3) = 63,11 m3
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= (V1
1,2)
= (63,11
1,2)
= 75,74 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2Hs =
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga
:
Universitas Sumatera Utara
tinggi head (Hh)
= 1/6 D
(Brownell&Young,1959)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4
D2Hh
2
D2(1/6
D)
2
D3
= /12 Vt = Vs + Vh Vt = (
D3) + ( /12
Vt = 13 /12
D3)
(Brownell&Young,1959)
D3
Diameter tangki (D)
3
12 Vt 13.
3
12 75,74 13.
= 2,81 m
= 110,76 in
= 9,23 ft
Jari-jari (R)
= 2,81 / 2
= 1,41 m
= 55,38 in
Tinggi silinder (Hs)
= 4.D
= 11,25 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
Tinggi Tangki (HT)
= 1/6
D
= 1/6
2,81 m = 0,47 m
= Hs + (Hh x 2) = 12,19 m = 40,00 ft
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (63,11 / 75,74) x 11,25 = 9,38 m Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 14,69 psi
Pmaks. = Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 14,69 psi + 25 psi = 39,69 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (39,69)
Pdesain
= 47,64 psi
= Pmaks. + 25 psi = 39,69 psi + 25 psi
(Walas, 1990) = 64,69 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 64,69 psi = 328,43 kPa Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 - Allowable working stress (S)
= 18.700 psia
(Walas, 1990)
Universitas Sumatera Utara
= 128.932,012 kPa - Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corossion allowance (C)
= 0,35 in
(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)
= 0,0089 m Tebal shell tangki:
Tebal shell standar yang digunakan= 0,093 m = 33/4 in (Brownell&Young, 1959) Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup dan alas = 33/4 in.
(Brownell&Young, 1959)
Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 33/4 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 56/8 in
(Brownell&Young,1959)
Menghitung Jaket Pemanas Jumlah steam (180oC) = 1128,34 kg/jam
Diameter dalam jaket (D1)
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 110,76 + 2 (33/4) = 118,10 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 12,19 m = 479,95 in = 40,00 ft Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 118,10 + ( 2 x 5 ) = 128,10 in
Luas laluan steam, A
Universitas Sumatera Utara
A = 1,25 m2 Kecepatan superficial steam, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Pdesain = 14,69 + 17,36 = 32,05 psi
= 3,61 in Tebal jaket standar yang digunakan = 33/4 in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 34 in < D < 138 in. D2 rancangan = 128,10 in (memenuhi batas D). Pengaduk (impeller) Jenis
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
L : Da
= 1 : 4 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 5 (Walas, 1990)
C2 : Ht
= 1 : 6 (Walas, 1990)
C1 : Ht
= 1 : 3 (Walas, 1990)
4 Baffle : J : Dt
= 1 : 12
(Walas, 1990)
Jarak pengaduk 1 dan 2
= ½ Ht
(Walas, 1990)
dimana
:
Universitas Sumatera Utara
Da =
diameter pengaduk
Dt =
diameter tangki
L =
panjang blade pada turbin
W=
lebar daun pengaduk
J =
lebar baffle
C1 =
jarak pengaduk dari atas tangki
C2 =
jarak pengaduk dari dasar tangki
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Panjang blade pada turbin (L)
= 1/4 x Da
= 1/4 x 3,08 ft = 0,77 ft
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/5
= 1/5
Lebar baffle (J)
= 1/12 Dt
Dt
Da
= 1/3
9,23 ft = 3,08 ft
3,08 ft = 0,62 ft
= 1/12
9,23 ft = 0,77 ft
Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =
=
Da 2 N 3,08 2 1 64,09 0,0005
= 1157189,45 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 6,29 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 8 hp
48. Reaktor Alkali (R-302) Fungsi
: tempat berlangsungnya ekstraksi alkali
Jenis
: Reaktor tangki berpengaduk
Universitas Sumatera Utara
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Jumlah baffle
: 4 buah
Bahan konstruksi : High Alloy Steel 316 Jumlah
: 2 unit
Reaksi yang terjadi (Sixta, 2006):
Cl
R
R + NaOH NaCl + H2O +
OH
OCH3 OH
OCH3
Kondisi Operasi: Temperatur
= 75 oC = 348,15 K
Tekanan operasi
= 1 atm
Laju alir massa
= 73375,97 kg/jam
Waktu tinggal ( ) reaktor = 2 jam (Smook, 1989) Densitas campuran umpan= 1024,36 kg/m3 Viskositas campuran
= 0,78 cp
= 2,15 lb/ft.jam
Perhitungan : Ukuran Reaktor
Karena terdapat 2 unit maka volum cairan = (143,26/2) m3 = 71,63 Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 71,63
1,2
= 85,96 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2Hs =
D3
Universitas Sumatera Utara
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga
:
tinggi head (Hh)
= 1/6
D
(Brownell&Young,1959)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4
D2(1/6
Vt
= Vs + Vh
Vt
=(
Vt
= 13 /12 3
12 Vt 13
D)
2 2
D3
= /12
Diameter tangki (D)
D2Hh
(Brownell&Young,1959)
D3) + ( /12
3
D3)
D3 12 85,96 13.
= 2,93 m
= 115,53 in
Jari-jari (R)
= 2,93 / 2
= 1,47 m
Tinggi silinder (Hs)
= 4.D
= 11,74 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
Tinggi Tangki (HT)
= 57,77 in
= 1/6
D
= 1/6
2,93 m = 0,49 m
= Hs + (Hh x 2) = 12,72 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (71,63 / 85,96) x 11,74 = 9,78 m Po = Tekanan operasi = 1 atm = 14,69 psi Pmaks. = Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 14,69 psi + 25 psi = 39,69 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (39,69)
Pdesain
= 47,64 psi
= Pmaks. + 25 psi = 39,69 psi + 25 psi
(Walas, 1990) = 64,69 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 64,69 psi = 328,43 kPa
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 - Allowable working stress (S)
= 18.700 psia
(Walas, 1990)
= 128.932,012 kPa - Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corossion allowance (C)
= 0,35 in
(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)
= 0,0089 m Tebal shell tangki:
Tebal shell standar yang digunakan= 0,093 m = 33/4 in (Brownell&Young, 1959) Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup dan alas = 33/4 in.
(Brownell&Young, 1959)
Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 33/4 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 56/8 in
(Brownell&Young,1959)
Menghitung Jaket Pemanas Jumlah steam (180oC) = 402,68 kg/jam
Diameter dalam jaket (D1)
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 115,53 + 2 (33/4) = 122,89 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 12,72 m = 500,63 in = 41,72 ft Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 122,89 + ( 2 x 5 ) = 132,89 in
Universitas Sumatera Utara
Luas laluan steam, A
A = 1,30 m2 Kecepatan superficial steam, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Pdesain = 14,69 + 18,08 = 32,78 psi
= 3,62 in Tebal jaket standar yang digunakan = 33/4 in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 34 in < D < 138 in. D2 rancangan = 132,89 in (memenuhi batas D). Pengaduk (impeller) Jenis
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
L : Da
= 1 : 4 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 5 (Walas, 1990)
C2 : Ht
= 1 : 6 (Walas, 1990)
C1 : Ht
= 1 : 3 (Walas, 1990)
4 Baffle : J : Dt
= 1 : 12
(Walas, 1990)
Jarak pengaduk 1 dan 2
= ½ Ht
(Walas, 1990)
Universitas Sumatera Utara
dimana
:
Da =
diameter pengaduk
Dt =
diameter tangki
L =
panjang blade pada turbin
W=
lebar daun pengaduk
J =
lebar baffle
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Panjang blade pada turbin (L)
= 1/4 x Da
= 1/4 x 3,21 ft = 0,80 ft
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/5
= 1/5
Lebar baffle (J)
= 1/12 Dt
Dt
Da
= 1/3
9,63 ft = 3,21 ft
3,21 ft = 0,64 ft
= 1/12
9,63 ft = 0,80 ft
Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =
Da 2 N
3,21 2 1 63,94 = 0,0005
= 1256202,87 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 7,74 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 10 hp
49. Reaktor Lakase (R-301) Fungsi
: tempat berlangsungnya reaksi enzimatis
Jenis
: Reaktor tangki berpengaduk
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Universitas Sumatera Utara
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Jumlah baffle
: 4 buah
Bahan konstruksi : High Alloy Steel 316 Jumlah
: 3 unit
Reaksi yang terjadi (Viikari & Lantto, 2002) :
+
+ OH
OCH3
Cu
OCH3
Cu+ OH Cu
+
N
+
N
+
OH Cu+
N
OO
+ 2H + + O2
+
Cu2+ + OH Cu2+
O
OH
Cu2+
Cu2+ OH
N N + N H
Kondisi Operasi: Temperatur
= 65 oC = 348,15 K
Tekanan operasi
= 1 atm
Laju alir massa
= 106856,42 kg/jam
Waktu tinggal ( ) reaktor = 3 jam (Viikari, 2002) Densitas campuran umpan= 1015,49 kg/m3= 63,39 lbm/ft3 Viskositas campuran
= 1,25 cp
= 0,00084 lbs/ft
Perhitungan : Ukuran Reaktor
Karena terdapat 3 unit maka v
= (315,68/3) m3 = 105,23 m3
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 105,23
1,2
= 126,27 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 4 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2Hs =
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga
:
Universitas Sumatera Utara
+ H2O
tinggi head (Hh)
= 1/6 D
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4
(Brownell&Young,1959)
D2Hh D2(1/6
Vt
= Vs + Vh
Vt
=(
Vt
= 13 /12 3
12 Vt 13.
3
D)
(Brownell&Young,1959)
D3) + ( /12
12 126,27 13.
= 131,33 in
Jari-jari (R)
= 3,34 / 2
= 1,67 m
Tinggi silinder (Hs)
= 4.D
= 13,34 m
Tinggi Tangki (HT)
D3)
D3
= 3,34 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
2
D3
= /12
Diameter tangki (D)
2
= 65,67 in
= 1/6
D
= 1/6
3,34 m = 0,56 m
= Hs + (Hh x 2) = 14,46 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (105,23 / 126,27) x 13,34 = 11,12 m Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 14,69 psi
Pmaks. = Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 14,69 psi + 25 psi = 39,69 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (39,69)
Pdesain
= 47,63 psi
= Pmaks. + 25 psi = 39,69 psi + 25 psi
(Walas, 1990) = 64,69 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 64,69 psi = 328,43 kPa Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 - Allowable working stress (S)
= 18.700 psia
(Walas, 1990)
= 128932,012 kPa
Universitas Sumatera Utara
- Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corossion allowance (C)
= 0,35 in
(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)
= 0,0089 m Tebal shell tangki:
Tebal shell standar yang digunakan= 0,094 m = 33/4 in (Brownell&Young, 1959) Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup dan alas = 33/4 in
(Brownell&Young, 1959)
Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 33/4 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 56/8 in
(Brownell&Young,1959)
Menghitung Jaket pendingin Jumlah air pendingin (28oC) = 127,12 kg/jam
Diameter dalam jaket (D1)
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 131,33 + 2(33/4) = 138,74 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 14,46 m = 569,11 in = 47,43 ft Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 138,74 + ( 2 x 5 ) = 148,74 in
Luas laluan air pendingin, A
A = 2256,23 in2 = 1,46 m2
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan superficial air pendingin, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Pdesain = 14,69+ 20,44 = 35,13 psi
= 3,65 in Tebal jaket standar yang digunakan = 33/4 in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 34 in < D < 138 in. D1 rancangan = 138,73 in (memenuhi batas D). Pengaduk (impeller) Jenis
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
L : Da
= 1 : 4 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 5 (Walas, 1990)
C2 : Ht
= 1 : 6 (Walas, 1990)
C1 : Ht
= 1 : 3 (Walas, 1990)
4 Baffle : J : Dt
= 1 : 12
(Walas, 1990)
Jarak pengaduk 1 dan 2
= ½ Ht
(Walas, 1990)
dimana
:
Da =
diameter pengaduk
Dt =
diameter tangki
L =
panjang blade pada turbin
Universitas Sumatera Utara
W=
lebar daun pengaduk
J =
lebar baffle
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Dt
Panjang blade pada turbin (L)
= 1/4 x Da
= 1/4 x 3,65 ft
= 0,91 ft
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/5
= 1/8
= 0,73 ft
Lebar baffle (J)
= 1/12 Dt
Da
= 1/3
10,94 ft = 3,65 ft
3,65 ft
= 1/12
10,94 ft = 0,91 ft
Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =
=
Da 2 N 3,652 1 63,39 0,0008
= 1004191,54 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 14,57 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 18,5 hp.
50. Reaktor Recauisticizer (R-501) Fungsi
: tempat berlangsungnya pembentukan NaOH
Jenis
: Reaktor tangki berpengaduk
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Jumlah baffle
: 4 buah
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi : High Alloy Steel 316 Jumlah
: 2 unit
Reaksi yang terjadi (Sixta,2006): CaO + H2O
Ca(OH)2
Ca(OH)2 + Na2CO3
2NaOH + CaCO3
Kondisi Operasi: Temperatur
= 65 oC = 348,15 K
Tekanan operasi
= 1 atm
Laju alir massa
= 37673,91 kg/jam
Waktu tinggal ( ) reaktor = 2 jam (Viikari & Lantto, 2002) Densitas campuran umpan= 1539,94 kg/m3 = 96,13 lb/ft3 Viskositas campuran
= 0,68 cp = 0,0004 lb/ft.s
Perhitungan : Ukuran Reaktor
Karena terdapat 2 unit maka v
= (48,93/2) m3 = 24,47
Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 24,47
1,2
= 29,36 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 2 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2Hs = ½
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh)
: = 1/6 D
(Brownell&Young,1959)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4 = /12 Vt
D2(1/6
D2Hh D)
2
2
D3
= Vs + Vh
Universitas Sumatera Utara
Vt
= (½
Vt
= 7 /12
Diameter tangki (D)
3
D3) + ( /12
12 Vt 7.
D3) (Brownell&Young,1959)
D3 3
12 29,36 7.
= 2,52 m
= 99,26 in
Jari-jari (R)
= 2,52 / 2
= 1,26 m
Tinggi silinder (Hs)
= 2.D
= 5,04 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
Tinggi Tangki (HT)
= 49,63 in
= 1/6
D
= 1/6
2,52 m = 0,42 m
= Hs + (Hh x 2) = 5,88 m
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc) = (V1/ Vt) x Hs = (24,47 / 29,36) x 5,04 = 4,20 m Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 14,69 psi
Pmaks. = Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 14,69 psi + 25 psi = 39,69 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (39,69)
Pdesain
= 47,63 psi
= Pmaks. + 25 psi = 39,69 psi + 25 psi
(Walas, 1990) = 64,69 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 64,69 psi = 328,43 kPa Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 - Allowable working stress (S)
= 18.700 psia
(Walas, 1990)
= 128.932,012 kPa - Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corossion allowance (C)
= 0,35 in
(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)
= 0,00089 m Tebal shell tangki:
Universitas Sumatera Utara
Tebal shell standar yang digunakan= 0,09 m =33/4 in (Brownell&Young, 1959) Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup dan alas = 33/4 in.
(Brownell&Young, 1959)
Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 56/8 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 56/8 in
(Brownell&Young,1959)
Menghitung Jaket Pemanas Jumlah steam (180oC) = 54,63 kg/jam
Diameter dalam jaket (D1)
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 99,26 + 2 (33/4) = 106,57 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 5,88 m = 231,62 in = 19,30 ft Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 106,57 + ( 2 x 5 ) = 116,57 in
Luas laluan steam, A
A = 1,13 m2 Kecepatan superficial steam, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Universitas Sumatera Utara
Pdesain = 14,69 + 12,22 = 26,91 psi
= 3,58 in Tebal jaket standar yang digunakan = 33/4 in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 34 in < D < 138 in. D2 rancangan = 116,57 in (memenuhi batas D). Pengaduk (impeller) Jenis
: flat 6 blade turbine (turbin datar enam daun)
Jumlah turbin
: 1 buah
Kecepatan putaran (N) = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 % (Peters et.al., 2004) Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 (Geankoplis, 1997)
L : Da
= 1 : 4 (Geankoplis, 1997)
W : Da
= 1 : 5 (Walas, 1990)
4 Baffle : J : Dt
= 1 : 12
(Walas, 1990)
Jarak pengaduk 1 dan 2
= ½ Ht
(Walas, 1990)
dimana
:
Da =
diameter pengaduk
Dt =
diameter tangki
L =
panjang blade pada turbin
W=
lebar daun pengaduk
J =
lebar baffle
C1 =
jarak pengaduk dari atas tangki
C2 =
jarak pengaduk dari dasar tangki
Jadi: Diameter pengaduk (Da)
= 1/3
Dt
Panjang blade pada turbin (L)
= 1/4 x Da
= 1/3
8,27 ft = 2,76 ft
= 1/4 x 2,76 ft = 0,69 ft
Universitas Sumatera Utara
Lebar daun pengaduk (W)
= 1/5
Da
Lebar baffle (J)
= 1/12 Dt
= 1/5
2,76 ft = 0,55 ft
= 1/12
8,95 ft = 0,69 ft
Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold (NRe) =
=
Da 2 N
2,762 1 96,13 0,0004
= 1599130,73 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 5,45 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 7 hp.
51. Lindi hijau Clarifier (CL-501) Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terdapat dalam lindi hijau sebelum mengalami proses recauticizing.
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
: Circular desain
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data: Laju massa air (F1)
= 34507,13 kg/jam
Densitas Campuran
= 1175,20 kg/m3
Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh :
Universitas Sumatera Utara
Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman cairan = 3-10 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman cairan (H) = 5 m, waktu pengendapan = 2 jam Diameter dan Tinggi clarifier Volume cairan, V =
34507,13 kg / jam 2 jam 1175,20 kg/m 3
58,73 m3
V = 1/4 D2H
4V 1 / 2 D= ( ) H
4 58,73 3,14 5
1/ 2
4,24 m
Maka, diameter clarifier
= 4,24 m
Tinggi clarifier
= 1,5 D = 6,36 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =
xgxh
= 1175,2 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5 m = 57584,8 Pa = 57,5848 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 57,5848 kPa + 101,325 kPa = 158,90 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (158,90) = 238,38 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell & Young,1959)
Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell & Young,1959)
Tebal shell tangki: t
PD 2SE 1,2P (238,37 kPa) (4,24 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(238,37kPa) 0,0073 m 0,29 in
Faktor korosi
= 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan
=0,29 in + 1/8 in = 0,41 in
Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) :
Universitas Sumatera Utara
= 0,25 D2LF
T, ft-lb
(Perry & Green, 1999)
Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) T = 0,25 [(4,24m).(3,2808 ft/m) ]2.30
Sehingga :
T = 1449,40 ft-lb Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:
(Ulrich, 1984)
P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006
(4,24)2 = 0,108 kW = 0,145 Hp
52. Lindi Putih Clarifier (CL-502) Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terdapat dalam white liquor
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
: Circular desain
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data: Laju massa air (F1)
= 37673,91 kg/jam
Densitas Campuran
= 1040 kg/m3
Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman cairan = 3-10 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman cairan (H) = 5 m, waktu pengendapan = 2 jam Diameter dan Tinggi clarifier Volume cairan, V =
37673,91 kg / jam 2 jam 1040 kg/m 3
72,45 m3
V = 1/4 D2H
4V 1 / 2 D= ( ) H
4 72,45 3,14 5
1/ 2
4,71 m
Universitas Sumatera Utara
Maka, diameter clarifier
= 4,71 m
Tinggi clarifier
= 1,5 D = 7,06 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =
xgxl
= 1040 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5 m = 50960 Pa = 50,96 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 57,96 kPa + 101,325 kPa = 152,28 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (152,28) = 228,43 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell & Young,1959)
Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell & Young,1959)
Tebal shell tangki: PD 2SE 1,2P (228,43kPa) (4,71 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(228,43kPa) 0,0077 m 0,30 in
t
Faktor korosi
= 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0,30 in + 1/8 in = 0,43 in
Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) : = 0,25 D2LF
T, ft-lb
(Perry & Green, 1999)
Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi) T = 0,25 [(4,71 m).(3,2808 ft/m) ]2.30
Sehingga :
T = 1788,13 ft-lb Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:
(Ulrich, 1984)
P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006
(4,71)2 = 0,13 kW = 0,18 Hp
Universitas Sumatera Utara
53. Evaporator Multi Efek Fungsi
: Tempat memekatkan lindi hitam
Jenis
: 5 buah tangki dengan tutup dan alas ellipsoidal yang dilengkapi dengan koil pemanas
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C Kondisi operasi: Evaporator T(K)
P (atm)
1
409
6,14
2
401
2,51
3
392
1,90
4
383
1,41
5
372
0,96
Perhitungan : Ukuran Tangki Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= laju volumetrik umpan (νo) =(414329,35 : 1003 : 5)
1,2
1,2
= 99,14 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 8 : 1 = /4
Volume silinder (Vs)
D2Hs = 2
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga, tinggi head (Hh)
= 1/6 D (Brownell&Young,1959)
(Vh) ellipsoidal
= /4
D2Hh x 2
= /4
D2(1/6.D) x 2 D3
= /12 Vt
= Vs + Vh (Brownell&Young,1979)
Vt
= (2
Vt
= 25. /12
Diameter tangki (D)
3
12 Vt 25.
D3) + ( /12
3
D3)
D3
12 99,14 25.
= 2,45 m
= 97,43 in = 8,12 ft
Universitas Sumatera Utara
Jari-jari
= 1,24
= 48,72 in
Tinggi silinder (Hs)
= 8.D
= 19,80 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
Tinggi Tangki (HT)
= 1/6
D
= 1/6
2,45 m
= 0,41 m
= Hs + (Hh x 2)
= 20,62 m
Menghitung tekanan desain Volume tangki
= 99,14 m3
Volume cairan
= 82,62 m3
Tinggi tangki
= 20,62 m
volume cairan dalam tangki tinggi tangki volume tangki
Tinggi cairan dalam tangki
=
Tekanan hidrostatis
=ρ
g
= 1003
tinggi cairan dalam tangki 9,8
17,19
= 169,04 kPa = 1,67 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 20% Pdesain
= 1,67
(1 + 0,5)
= 1,92 atm
= 28,19 psi
Tebal dinding tangki (bagian silinder) Faktor korosi (C)
: 0,042 in/tahun
Allowable working stress (S)
: 13700 lb/in2
Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
Umur alat (A) direncanakan
: 10 tahun
(Brownell &Young,1979)
(Peters et.al, 2004) dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P
= tekanan desain (psi)
R
= jari-jari tangki (in) = D/2
S
= stress yang diizinkan
E
= efisiensi pengelasan
Universitas Sumatera Utara
Dipilih tebal silinder standar =
in
Tebal dinding head (tutup tangki) Dipilih tebal head standar sama dengan tebal dinding tangki = ½ in Menghitung luas perpindahan panas Evaporator T(ºC)
U (W/jam.m2. K)
λ (kJ/kg)
1
180
2362,05
2155,9
2
177
2225,78
2179,4
3
175
2191,71
2204,55
4
173
1794,25
2230
5
170
1362,72
2259,6
Ws = 86169,74 kg/jam W1 = 85303,87 kg/jam W2 = 84428,59 kg/jam W3 = 83509,78 kg/jam W4 = 82623,01 kg/jam W5 = 78464,11 kg/jam Untuk mencari luas penampang perpindahan panas digunakan rumus: (Kern, 1965) A1
= 71441,36 m2
A2
= 35340,23 m2
A3
= 42461,61 m2
A4
= 40884,82 m2
A5
= 25137,34 m2
Av
= ∑Ai : 5
= 43053,07 m2
= 463394,76 ft2 Karena selisih antara luas perpindahan panas setiap efek tidak > dari 10% luas perpindahan panas rata-rata maka rancangan dapat diterima. Menghitung jumlah lilitan koil : Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh : tube OD 1 in BWG 12, memiliki surface per linft, ft2 (a1)= 0,2618 ft2/ft
Universitas Sumatera Utara
Luas permukaan lilitan koil (Ak) =
.Dk.a1
= 6,68 ft2
Jumlah lilitan koil (n)
= A / Ak
= 69371 lilitan
Jarak antar lilitan koil (j)
=2
= 16,24 ft
D
54. Furnace (B-501) Fungsi
: Untuk membakar zat-zat organik yang terdapat dalam campuran
Bentuk
: rectangular furnace
Bahan konstruksi : refractory dengan tube terbuat dari bahan chrome-nickel (25 % Cr, 20 % Ni, 0,35 – 0,45 % C grade HK-40) Dan blow tank dari Carbon Steel SA-285 Grade C Temperatur keluar = 150°C = 302°F Efisiensi furnace = 75 %
(Kern, 1965)
Perencanaan desain: = 2 – 8 in
OD tube
(Riegel,1998)
Bahan konstruksi = chrome-nickel (25% Cr, 20% Ni, 0,35 – 0,45% C grade HK-40)
(Riegel,1998) = 10 – 40 ft
Panjang tube Diambil: OD tube
= 2 in
Panjang tube
= 10 ft
Centre to centre distance = 6 in x 2/12 ft = 5,23 ft2
Luas permukaan /tube
= 10 ft x
Q
= 7373927,22 kkal/jam = 29262106,97 Btu/jam
Jumlah tube, Nt
Acp per tube = Total
6 x10 = 5 ft2 12
untuk single row refractory backed dari Fig. 19.11 Kern dengan rasio
dari centre to centre / OD = 6/2 = 3 diperoleh
= 0,71.
Acp/tube = 5 ft2 x 0,71 = 3,55 ft2
Universitas Sumatera Utara
Acp = 3,55 ft2 x 60 = 213 ft2 Permukaan refractory End walls = 2 x 10 x 20 = 400 Side walls =
20 x 10 = 200
Bridge walls =
7 x 10 = 70
Floor and arch= 2 x 10 x 10 = 200 = 870 ft2
AT
AR = AT - Acp = 870 – 213 = 657 ft2
AR αAcp
657 = 2,5 262,7
dimention ratio = 10 : 10 : 20 = 1 : 1 : 2 L=
23 3
vol. furnace
(Kern,1965) L=
23 3
PCO2
23 3
10x10x 20
2000
= 8,4 ft
= 0,1084, PH2O = 0,1248
PCO2.L = 0,1048 x 8,4 = 0,9106 PH2O.L = 0,248 x 8,4 = 2,0832 Dari Fig 19.12 dan Fig 19.13, Kern diperoleh: (q pada PCO2.L)TG
= 11.000 Btu/jam.ft2
(q pada PCO2.L)ts
= 8.000 Btu/jam.ft2
(q pada PH2O.L)TG
= 18.500 Btu/jam.ft2
(q pada PH2O.L)ts
= 12.500 Btu/jam.ft2
(qb)TG = 0,173
b
TG 100
4
dan b = 1,00
(Kern,1965) (qb)TG = 93.300 (qb)ts = 53.000 asumsi : % koreksi = 8 % (Kern,1965)
Universitas Sumatera Utara
(qpadaP CO2 .L qpadaP H2O .L) T G (q b ) T G
εG
(qpadaP CO2 .L qpadaP H2O .L) ts 100 % (q b ) ts 100
(11.000 18.500) (8.000 12.500) 100 8 93.300 53.000 100
= 0,21 overall exchange factor pada G = 0,21 dan
:
AR = 2,312 αAcp
Dari Fig 19.15 Kern, diperoleh
ΣQ αAcp
= 0,46
3613506,66 39902,74 262,7x0,46
Oleh karena hasilnya mendekati asumsi (42.000) maka spesifikasi furnace ini dapat diterima. Ukuran Blow Tank = 34507,13 kg/jam / 1003 kg/m3 x 1 jam
Volume larutan (Vl)
= 34,40 m3 Faktor kelonggaran
= 20%
Volume tangki
= V1
1,2
= 34,40
1,2
= 41,29 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 2 : 1 Volume silinder (Vs) = /4
D2 Ls = /2
D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga tinggi head (Hh)
: = 1/6 D
(Brownell&Young,1959)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal = /4 = /4 = /12
D2Hh D2(1/6
2 D)
2
D3
Vt = Vs + Vh Vt = ( /2 Vt = 7 /12
D3) + ( /12
D3)
(Brownell&Young,1959)
D3
Universitas Sumatera Utara
Diameter tangki (D)
3
12 Vt 7
3
12 41,29 7
= 2,83 m
= 111,21 in
= 2,83 / 2
= 1,41 m
= 55,61 in
Tinggi silinder (Hs)
=2
= 5,65 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
= 1/6
D
= 1/6
2,83 m = 0,47 m
Jari-jari (R)
Tinggi Tangki (HT)
D
= Hs + (Hh x 2) = 6,59 m = 21,62 ft
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki (Hc)
= (V1/ Vt) x Hs = (34,40 / 41,29) x 5,65 = 4,71 m
Po
= Tekanan operasi = 1 atm = 14,69 psi
Pmaks. = Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 14,69 psi + 25 psi = 39,69 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (39,69)
Pdesain
= 47,64 psi
= Pmaks. + 25 psi = 39,69 psi + 25 psi
(Walas, 1990) = 64,69 psi
Diambil Pdesain dengan nilai terbesar, yakni 64,69 psi = 328,43 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 Grade C -
Allowable working stress (S)
= 13.700 psia
(Walas, 1990)
= 94458,2 kPa - Joint efficiency (E)
= 0,85
- Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Peters, et.al., 2004) (Walas, 1990)
= 0,000508 m/tahun Tebal shell tangki:
Universitas Sumatera Utara
Tebal shell standar yang digunakan= 0,011 m = 7/16 in (Brownell&Young, 1959) Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Tebal tutup dan alas = 7/16 in (Brownell&Young, 1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 7/16 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 3 in
(Brownell&Young,1959)
Menghitung Jaket pendingin Jumlah air pendingin (28oC) = 54,39 kg/jam
Diameter dalam jaket (D1)
= diameter dalam + (2 x tebal shell ) = 111,21 + 2(7/16 ) = 112,07 in
Tinggi jaket = tinggi reaktor = 6,59 m = 259,49 in = 21,62 ft Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D2)
= D1 + (2 x jarak jaket) = 112,07 + ( 2 x 5 ) = 122,07 in
Luas laluan air pendingin, A
A = 1837,95 in2 = 1,19 m2 Kecepatan superficial air pendingin, v
Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
Universitas Sumatera Utara
Pdesain = 14,69+ 8,97 = 23,66 psi
= 0,31 in Tebal jaket standar yang digunakan = 7/16 in
(Brownell&Young, 1959)
dengan 12 in < D < 120 in. D2 rancangan = 111,21 in (memenuhi batas D).
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
1.
Screening (SC) Fungsi
: menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis
: Bar screen
Jumlah
: 1 unit
Bahan konstruksi : Stainless steel Kondisi operasi: Temperatur
= 30°C
Densitas air ( )
= 995,647 kg/m3
Laju alir massa (F)
= 1101314,21 kg/jam
(Perry&Green, 1999)
Dari Physical-Chemical Treatment of Water and Wastewater, ditentukan: Ukuran bar: Lebar
= 5 mm
Tebal
= 20 mm
Bar clear spacing = 20 mm Slope
= 30°
Direncanakan ukuran screening: Panjang
= 2m
Lebar
= 2m
Misalkan, jumlah bar = x Maka,
20x + 20 (x + 1) = 2000 40 x = 1980 x = 49,5
50 buah
Luas bukaan (A2) = 20 (50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2
Universitas Sumatera Utara
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat.
-
= 0,00321 mm dari air
2m 20 mm
2m
20 mm
2.
Bak Sedimentasi (BS) Fungsi
: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.
Jumlah
: 1 unit
Jenis
: Grift Chamber Sedimentation
Aliran
: Horizontal sepanjang bak sedimentasi
Bahan kontruksi : Beton kedap air Data : Temperatur
= 30 C
Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa (F)
= 1101314,21 kg/jam
Densitas air ( )
= 995,647 kg/m3
(Perry&Green, 1999)
Universitas Sumatera Utara
Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif
(Kawamura, 1991)
Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah: υo = 1,57 ft/min = 8 mm/s
(Kawamura, 1991)
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki
= 12 ft
Lebar tangki
= 1,75 ft
Kecepatan aliran
Desain panjang ideal bak :
(Kawamura, 1991)
dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka :
L = 1,5 (10 / 1,57) . 31 = 296,20 ft
Diambil panjang bak = 296,20 ft Uji desain :
Desain diterima ,di mana t diizinkan 6 – 15 menit
(Kawamura, 1991)
= 9,39 gpm/ft2 Desain diterima, di mana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 (Kawamura, 1991).
Universitas Sumatera Utara
Headloss ( h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :
3.
Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Fungsi
: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3] 30%
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–285 grade C
Jumlah
: 2 unit
Data: Kondisi pelarutan: Temperatur
= 30 C
Tekanan
= 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan
= 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30
(
berat)
Laju massa Al2(SO4)3
= 55,06 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30
= 1363 kg/m3 = 85,08 lb/ft3
Viskositas Al2(SO4)3 30
= 6,72 10-4 lb/ft detik
Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Faktor keamanan
= 20
(Othmer &Kirk, 1967)
Perhitungan: Ukuran Tangki :
Volume reaktor, Vs = 1,2 .VL = 1,2 (24,23) = 29,08 m3 Karena sistem pengadukan menggunakan turbin berdaun enam dengan rancangan standar, maka tinggi larutan (HL) harus = Di HL = Di
Universitas Sumatera Utara
Volume silinder tangki (Vs)
Tinggi cairan, HL = Di = 2,74 m = 107,89 in Tinggi shell, hs = (29,08 / 24,23) x 2,74 = 3,28 m Tebal Dinding Tangki (Peters,et.al.,2004)
-
di mana: ts =
tebal shell (m)
P =
tekanan desain (kPa)
R =
jari-jari dalam tangki (m)
S =
allowable stress (kPa)
E =
joint efficiency
C =
corrosion allowance (m/tahun)
n =
umur alat (tahun)
PH
= ρ x g x HL = 1363 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 2,74 m = 36,60 kPa
Tekanan udara luar = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi
= 36,60 kPa + 101,325 kPa = 137,93 kPa = 20 psi
Pmaks.
= Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 20 psi + 25 psi = 45 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (45)
Pdesain
= 54 psi
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 45 psi + 25 psi
= 70 psi
Pdesain yang nilainya lebih besar adalah 70 psi = 482,66 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA–285 grade C
Universitas Sumatera Utara
Allowable working stress (S)
= 13.700 psia (Walas, 1990) = 94.458,212 kPa
Joint efficiency (E)
= 0,85 (Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun - Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,023 m = 0,90 in Tebal shell standar yang digunakan 0,90 in ≈ 1 in
(Brownell&Young, 1959)
Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 1 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 3 ½ in
(Brownell&Young,1959)
Daya Pengaduk Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (Mc Cabe et.al., 1999), diperoleh : Da/Dt
= 1/3 ; Da
= 1/3 x 8,99 ft = 2,99 ft
E/Da
=1
;E
= 2,99 ft
L/Da
= 1/4
;L
= 1/4 x 2,99 ft
= 0,74 ft
W/Da
= 1/5 ; W
= 1/5 x 2,99 ft
= 0,59 ft
J/Dt
= 1/12 ; J
= 1/12 x 8,99 ft
= 0,74 ft
Di mana: Dt
=
diameter tangki
Da
=
Diameter impeller
E
=
tinggi turbin dari dasar tangki
L
=
panjang blade pada turbin
W
=
lebar blade pada turbin
J
=
lebar baffle
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold,
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 7,32 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 9,15 hp ≈ 9,5 hp.
4.
Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) Fungsi
: Membuat larutan soda abu (Na2CO3) 30%
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA–285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Data : Kondisi pelarutan : Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Na2CO3 yang digunakan
= 27 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 Laju massa Na2CO3 Densitas Na2CO3 30
(
berat)
= 29,73 kg/jam = 1.327 kg/m3 = 82,84 lbm/ft3 (Perry & Green, 1999)
Viskositas soda abu ( ) = 0,5491 cP = 3,69 x 10-4 lbm/ft detik Kebutuhan perancangan
= 15 hari
Faktor keamanan
= 20
(Othmer, 1967)
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan: Ukuran Tangki :
Volume reaktor, Vs = 1,2 .VL = 1,2 (26,88) = 32,26 m3 Karena sistem pengadukan menggunakan turbin berdaun enam dengan rancangan standar, maka tinggi larutan (HL) harus = Di HL = Di
Volume silinder tangki (Vs)
Tinggi cairan, HL = Di = 2,83 m = 111,69 in Tinggi shell, hs = (32,26 / 26,88) x 2,83 = 3,40 m Tebal Dinding Tangki (Peters,et.al.,2004)
-
di mana: ts =
tebal shell (m)
P =
tekanan desain (kPa)
R =
jari-jari dalam tangki (m)
S =
allowable stress (kPa)
E =
joint efficiency
C =
corrosion allowance (m/tahun)
n =
umur alat (tahun)
PH
= ρ x g x HL = 1327 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 2,83 m = 36,89 kPa
Tekanan udara luar = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi
= 36,89 kPa + 101,325 kPa = 138,21 kPa = 20,04 psi
Universitas Sumatera Utara
Pmaks.
= Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 20,04 psi + 25 psi = 45,04 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (45,04) = 54,05 psi
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 45,04 psi + 25 psi
= 70,04 psi
Pdesain yang nilainya lebih besar adalah 70,04 psi = 482,95 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA–285 grade C Allowable working stress (S)
= 13.700 psia (Walas, 1990) = 94.458,212 kPa
Joint efficiency (E)
= 0,85 (Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun - Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,023 m = 0,91 in Tebal shell standar yang digunakan 0,91 in ≈ 1 in (Brownell&Young, 1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 1 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 3 ½ in
(Brownell&Young,1959)
Daya Pengaduk Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (Mc Cabe et.al., 1999), diperoleh : Da/Dt
= 1/3 ; Da
= 1/3 x 9,30 ft = 3,10 ft
E/Da
=1
= 3,10 ft
;E
Universitas Sumatera Utara
L/Da
= 1/4
;L
= 1/4 x 3,10 ft
= 0,77 ft
W/Da
= 1/5 ; W
= 1/5 x 3,10 ft
= 0,62 ft
J/Dt
= 1/12 ; J
= 1/12 x 9,30 ft
= 0,77 ft
Di mana: Dt
=
diameter tangki
Da
=
Diameter impeller
E
=
tinggi turbin dari dasar tangki
L
=
panjang blade pada turbin
W
=
lebar blade pada turbin
J
=
lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold,
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 8,47 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 10,59 hp ≈ 11 hp
5.
Tangki Pelarutan Kaporit (TP-03) Fungsi
: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi
: Stainless Steel SA-240 Grade S tipe 304
Data: Temperatur
= 30 C
Tekanan
= 1 atm
Ca(ClO)2 yang digunakan
= 2 ppm
Universitas Sumatera Utara
Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 Laju massa Ca(ClO)2 Densitas Ca(ClO)2 70
(
berat)
= 0,0017 kg/jam = 1.272 kg/m3 = 79,40 lbm/ft3 (Perry & Green, 1999)
Kebutuhan perancangan
= 120 hari
Faktor keamanan
= 20
Perhitungan: Ukuran Tangki :
Volume reaktor, Vs = 1,2 .VL = 1,2 (0,054) = 0,065 m3 Karena sistem pengadukan menggunakan turbin berdaun enam dengan rancangan standar, maka tinggi larutan (HL) harus = Di HL = Di
Volume silinder tangki (Vs)
Tinggi cairan, HL = Di = 0,41 m = 16,22 in Tinggi shell, hs = (0,065 / 0,054) x 0,41 = 0,49 m Tebal Dinding Tangki (Peters,et.al.,2004)
-
di mana: ts =
tebal shell (m)
P =
tekanan desain (kPa)
R =
jari-jari dalam tangki (m)
S =
allowable stress (kPa)
E =
joint efficiency
Universitas Sumatera Utara
C =
corrosion allowance (m/tahun)
n =
umur alat (tahun)
PH
= ρ x g x HL = 1272 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,41 m = 6,42 kPa
Tekanan udara luar = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi
= 6,42 kPa + 101,325 kPa = 107,74 kPa = 15,62 psi
Pmaks.
= Poperasi + 25 psi
(Walas, 1990)
= 15,62 psi + 25 psi = 40,62 psi Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain
= (1,2) (Pmaks.) = 1,2 (40,62) = 48,75 psi
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi = 48,75 psi + 25 psi
(Walas, 1990) = 65,62 psi
Pdesain yang nilainya lebih besar adalah 65,62 psi = 452,48 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA–285 grade C Allowable working stress (S)
= 13.700 psia (Walas, 1990) = 94.458,212 kPa
Joint efficiency (E)
= 0,85 (Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun - Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,022 m = 0,88 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,88 in ≈ 1 in (Brownell&Young, 1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 1 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 2 in
(Brownell&Young,1959)
Universitas Sumatera Utara
Daya Pengaduk Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (Mc Cabe et.al., 1999), diperoleh : Da/Dt
= 1/3 ; Da
= 1/3 x 1,35 ft = 0,45 ft
E/Da
=1
;E
= 0,45 ft
L/Da
= 1/4
;L
= 1/4 x 0,45 ft
= 0,11 ft
W/Da
= 1/5 ; W
= 1/5 x 0,45 ft
= 0,09 ft
J/Dt
= 1/12 ; J
= 1/12 x 1,35 ft
= 0,11 ft
Di mana: Dt
=
diameter tangki
Da
=
Diameter impeller
E
=
tinggi turbin dari dasar tangki
L
=
panjang blade pada turbin
W
=
lebar blade pada turbin
J
=
lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/detik Bilangan Reynold,
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Mc Cabe et.al., 1999)
= 0,00052 hp Efisiensi motor penggerak = 80%
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 0,00065 hp ≈ 1 hp
Universitas Sumatera Utara
6.
Menara Air/ Tangki Utilitas - 01 (TU-01) Fungsi
: Menampung air sementara dari Sand Filter (SF) untuk didistribusikan
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 Grade C Jumlah
: 10 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa air
= 1101314,21 kg/jam
Densitas air
= 995,647 kg/m3
(Perry & Green, 1999)
Kebutuhan perancangan = 6 jam Faktor keamanan
= 20
Perhitungan Ukuran Tangki:
Volume tangki, Vt = 1,2
2212,25 m3 = 2654,71 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 10
dari hasil perhitungan, D = 6,55 m = 258,12 in H = 65,56 m Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik Phidrostatik = ρ x g x l = 995,647 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 65,56 m = 639,71 kPa = 107,47 Psi Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa
Universitas Sumatera Utara
Poperasi = 639,71 + 101,325 kPa = 741,04 kPa Pmaks
= 107,47 + 25 = 132,47 Psi
Faktor kelonggaran = 5 %. Pdesign = (1,05) (132,47 kPa) = 139,10 kPa Pdesain
= Pmaks. + 25 psi
(Walas, 1990)
= 139,10 psi + 25 psi
= 157,47 psi
Pdesain yang nilainya lebih besar adalah 157,47 psi = 1085,77 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA–285 grade C - Allowable working stress (S)
= 13.700 psia
(Walas, 1990)
= 94.458,212 kPa - Joint efficiency (E)
= 0,85
(Peters, et.al., 2004)
- Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun - Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,054 m = 2,14 in Tebal shell standar yang digunakan 2,14 in ≈ 2 1/4 in (Brownell&Young, 1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 2 1/4 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 4 in
7.
Tangki Utilitas – 02 (TU-02) Fungsi
: Menampung air dari tangki utilitas 1 untuk keperluan air domestik
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur = 30°C
Universitas Sumatera Utara
Tekanan
= 1 atm
Data : Laju alir massa air
= 598,02 kg/jam
Densitas air
= 995,647 kg/m3
(Perry & Green, 1999)
Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan tangki = 20% Perhitungan Ukuran Tangki:
Volume tangki, Vt = 1,2
14,41 m3 = 17,29 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3
dari hasil perhitungan, D = 2,44 m = 96,42 in H = 3,67 m Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik Phidrostatik = ρ x g x l = 995,647 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,06 m = 29,86 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi
= 29,86 + 101,325 kPa = 131,19 kPa 19,02 Psi
Pmaks
= 19,02 + 25 = 44,02 psi
Faktor kelonggaran = 5 %. Pdesign
= (1,05) (44,02 kPa) = 46,22 kPa
Pdesain
= Pmaks. + 25 psi (Walas, 1990) = 44,02 psi + 25 psi
= 69,02 psi
Pdesain yang nilainya lebih besar adalah 69,02 psi = 475,93 kPa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA–285 grade C
Universitas Sumatera Utara
Allowable working stress (S) = 13.700 psia
(Walas, 1990)
= 94.458,212 kPa Joint efficiency (E)
= 0,85
(Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun -
Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,022 m = 0,89 in Tebal shell standar yang digunakan = 0,89 in ≈ 1 in (Brownell&Young, 1959) Straight - flange Dari Tabel 5.11, untuk tebal head sebesar 1 in, diperoleh panjang standar untuk sf (straight - flange) untuk tangki bertutup elipsoidal adalah sf = 3 in
8.
Sand Filter (SF) Fungsi
: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari Clarifier (CL)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Grade C Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa air = 1101314,21 kg/jam Densitas air Densitas pasir
= 995,647 kg/m3 = 2200 kg/m
(Perry & Green, 1999)
3
(Perry, 2007)
Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi.
Universitas Sumatera Utara
Desain Sand Filter a.
Volume dan diameter tangki
Ditentukan diameter tangki, D = 9 m. Dari bagian 7.2.4, tinggi bahan penyaring Ht = 0,6096 + 0,3175 + 0,1778 = 1,1049 m Volume tangki:
Tinggi shell, hs = 4 x 496,89 ÷ (π x 92) = 7,81 m b. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 9 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup
= ¼ x 9 m = 2,25 m
Tinggi tangki total = 7,81 + 2(2,25) = 12,31 m c. Tebal shell dan tutup tangki
Phidrostatik
=
×g×h
= 995,647 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 6,85 m = 66,83 kPa Ppenyaring
=
×g×l
= 2.200 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,1049 m = 23,82 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT = 66,83 kPa + 23,82 kPa + 101,325 kPa = 191,975 kPa Pmaks = 191,975 + 25 x 6,89476 = 404,35 kPa Faktor kelonggaran
= 5%
Maka, Pdesign
= (1,05) × (404,35) = 364,34 kPa
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA–285 grade C Allowable working stress (S) = 13.700 psia (Walas, 1990) = 94.458,212 kPa Joint efficiency (E)
= 0,85 (Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun - Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,02 m = 1,14 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 ¼ in
(Brownell&Young, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1 ¼ in.
9.
Clarifier (CL) Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
: Circular desain
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 Grade C Jumlah
: 5 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air (F1)
= 1101314,21 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 30% (F2) = 55,06 kg/jam Laju massa Na2CO3 30% (F3)
= 29,73 kg/jam
Laju massa total, m
= 1101399,01 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30%
= 1363 kg/m3
(Perry & Green, 1999)
Densitas Na2CO3 30%
= 1327 kg/m3
(Perry & Green, 1999)
Universitas Sumatera Utara
= 996,24 kg/m3
Densitas air
(Perry & Green, 1999)
Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O
2 Al(OH)3
+ 3 Na2SO4 + 3CO2
Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-5 m Settling time
= 1-3 jam
Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,
Faktor keamanan = 20% Volume tangki, Vt = 1,2 x 221,10 m3 = 265,32 m3 V = 1/4 D2H
4V 1 / 2 D= ( ) H
4 265,32 3,14 3
1/ 2
9,68 m
Diameter clarifier = 9,68 m Tinggi clarifier
= 1,5 D = 14,53 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid =
xgxl
= 996,26 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m = 29290 Pa = 29,29 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 29,29 kPa + 101,325 kPa = 130,61 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (130,61 kPa) = 137,14 kPa Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
t
PD 2SE 1,2P (137,14 kPa) (12,25 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) 1,2(137,14 kPa) 0,012 m 0,47 in
Faktor korosi
= 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan
= 0,47 in + 1/8 in = 0,59 in
Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) : T, ft-lb = 0,25 D2 LF
(Azad, 1976)
Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) Sehingga : T = 0,25 [12,25 (m).(3,2808 ft/m) ]2.30 T = 12114,15 ft-lb Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:
(Ulrich, 1984)
P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006
(12,25)2 = 0,90 kW = 1,2 Hp
10. Penukar Kation/ Cation Exchanger (CE) Fungsi
: Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
: 2 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 4888,67 kg/jam = 2,99 lbm/detik
Densitas air
= 995,64 kg/m3
Densitas resin
= 28 kg/ft3
(Perry & Green, 1999)
= 0,7929 kg/m3
(Nalco, 1988)
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Universitas Sumatera Utara
Faktor keamanan
= 20%
Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4 (Nalco, 1979, hal. 12.18), untuk service flow = 21,61 gal/min dengan 1 unit cation exchanger, diperoleh: - Diameter penukar kation
= 2 ft
- Luas penampang penukar kation
= 4,91 ft2
- Jumlah penukar kation
= 1 unit
- Tinggi resin dalam cation exchanger
= 0,64 ft
- Tinggi silinder
= 1,2
- Diameter tutup = diameter tangki
= 1,21 m
= 0,19 m
0,64 ft = 0,76 ft = 0,23 m
Rasio axis = 2 : 1
(Brownell & Young,1959)
Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,23 + 2 x 0,30 = 0,84 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid
= ρ×g×h = 995,64 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,19 m = 1,90 kPa
Tekanan resin
: Pres
= 0,7929 kg/m3 × 9,8 m/det2× 1,90 m = 0,001 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa PT
= 1,90 kPa + 101,32 kPa + 0,001 kPa = 103,22 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05) (103,22 kPa) = 108,39 kPa Allowable working stress (S)
= 13700 psia (Walas, 1990) = 94.458,21 kPa
Joint efficiency (E)
= 0,85
(Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
Universitas Sumatera Utara
= 0,0059 m = 0,23 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in
(Brownell&Young, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in.
11. Penukar Anion (anion exchanger) (AE) Fungsi
: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-285 Grade C
Jumlah
: 2 unit
Kondisi operasi : Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 4888,67 kg/jam
Densitas air
= 995,64 kg/m3
Densitas resin
= 28 kg/ft3 = 0,7929 kg/m3
(Perry & Green, 1999) (Nalco, 1988)
Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan
= 20
Ukuran Anion Exchanger Jumlah air yang diolah
= 4888,67 kg/jam = 1297,08 gal/jam = 21,61 gal/min
Total kesadahan air = 35,37 kg/hari Dari Tabel 12.4 (Nalco, 1979, hal. 12.18), untuk service flow = 21,61 gal/min dengan 1 unit cation exchanger, diperoleh: - Diameter penukar anion
= 2 ft
- Luas penampang penukar anion
= 4,91 ft2
- Jumlah penukar kation
= 1 unit
- Tinggi resin dalam anion exchanger = 0,20 ft = 0,060 m - Tinggi silinder = (1 + 0,2)
0,20 ft = 0,24 ft = 0,073 m
- Diameter tutup = diameter tangki Rasio axis = 2 : 1
= 2 ft = 0,60 m (Brownell & Young,1959)
Universitas Sumatera Utara
Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,073 + 2 x 0,30 = 0,37 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid
= ρ×g×h = 995,64 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,060 m = 0,59 kPa
Tekanan resin
: Pres
= 0,7929 kg/m3 × 9,8 m/det2× 0,060 m = 0,0004 kPa
Tekanan operasi = 1 atm PT
= 101,325 kPa
= 0,59 kPa + 101,32 kPa + 0,0004 kPa = 101,92 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign
= (1,05) (101,92 kPa) = 107,01 kPa
Allowable working stress (S)
= 13700 psia (Walas, 1990) = 94.458,21 kPa
Joint efficiency (E)
= 0,85
(Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,0054 m = 0,21 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in
(Brownell&Young, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in.
12. Deaerator (DE) Fungsi
: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel dan kondensat bekas
Bentuk
: Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–285 Grade C Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi: Temperatur
= 90oC
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 4888,67 kg/jam
Densitas air
= 965,32 kg/m3
Kebutuhan perancangan
= 1 hari
Faktor keamanan
= 20
(Perry & Green, 1999)
Perhitungan Ukuran Tangki
Volume tangki, Vt
= 1,2
121,54 m3
= 145,85 m3 Diameter dan panjang tangki Volume dinding tangki (Vs)
Direncanakan L : D = 3 : 1
Volume tutup tangki (Ve)
- Volume tangki(V) V
= Vs + 2Ve
Di = 3,81 m L = 11,45 m
Universitas Sumatera Utara
Diameter dan tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 3,81 m Rasio axis = 2 : 1
(Brownell & Young,1959)
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: Phid
= ρ×g×h = 965,32 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 9,54 m = 90,34 kPa
Tekanan operasi
= 1 atm = 101,325 kPa
PT = 90,34 kPa + 101,325 kPa = 191,66 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign
= (1,05) (191,66 kPa) = 201,25 kPa
Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA–285 grade C Allowable working stress (S)
= 13.700 psia (Walas, 1990) = 94.458,212 kPa
Joint efficiency (E)
= 0,85
(Peters, et.al., 2004)
Corossion allowance (C)
= 0,02 in/tahun
(Perry&Green,1999)
= 0,000508 m/tahun Umur alat
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
= 0,0098 m = 0,38 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in
(Brownell&Young, 1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ½ in.
Universitas Sumatera Utara
13. Ketel Uap I (KU-1) Fungsi
: menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: water tube boiler
Bahan konstruksi : carbon steel Data : Uap jenuh : suhu 180 C tekanan 1020 kPa = 147,938 Psi Kalor laten steam (H) = 768,76 kJ/kg = 330,50 Btu/lbm Kebutuhan uap
(Smith, 2005)
= 4867,90 kg/jam = 10731,86 lbm/jam
Menghitung Daya Ketel Uap :
di mana:
P
(Caplan, 1980)
= daya boiler, hp
W
= kebutuhan uap, lbm/jam
H
= kalor laten steam, Btu/lbm
Maka,
Menghitung Jumlah Tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp. Luas permukaan perpindahan panas, A
= P =
10 ft2/hp hp
10 ft2/hp
= 3900,30 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: Panjang tube, L = 25 ft Diameter tube 1 in Luas permukaan pipa, a = 0,2618 ft2/ft
(Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube,
Jadi tube yang digunakan 596 buah.
Universitas Sumatera Utara
14. Ketel Uap II (KU-2) Fungsi
: menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: fire tube boiler
Bahan konstruksi : carbon steel Data : Uap lewat jenuh : suhu 180 C tekanan 1020 kPa = 147,938 Psi Kalor laten steam (H) = 763,06 kJ/kg = 328,05 Btu/lbm
(Smith, 2005)
Kebutuhan uap = 86,55 kg/jam = 190,80 lbm/jam
Menghitung Daya Ketel Uap :
di mana: P
(Caplan, 1980)
= daya boiler, hp
W
= kebutuhan uap, lbm/jam
H
= kalor laten steam, Btu/lbm
Maka,
Menghitung Jumlah Tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp. Luas permukaan perpindahan panas, A
= P
10 ft2/hp
= 1,86 hp
10 ft2/hp
= 18,69 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi: Panjang tube, L = 25 ft Diameter tube 1 in Luas permukaan pipa, a = 0,2618 ft2/ft
(Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube,
Jadi tube yang digunakan 3 buah.
Universitas Sumatera Utara
15. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi
: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 90 C menjadi 30 C
Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B Kondisi operasi: Suhu air masuk menara (TL2)
= 90 C = 194 F
Suhu air keluar menara (TL1)
= 28 C = 82,4 F
Suhu udara (TG1)
= 30 C = 86 F
Dari Gambar 9.3-2 Geankoplis (2003) diperoleh H = 0,025 kg uap air/kg udara kering dan suhu bola basah, Tw = 27,5oC = 8,15oF Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 2,2 gal/ft2 menit Densitas air (90 C)
= 965,29 kg/m3
(Perry&Green, 1999)
Laju massa air pendingin bekas = 253,8 kg/jam Laju volumetrik air pendingin
= 253,8 / 965,29 = 0,26 m3/jam
Kapasitas air, Q = 0,26 m3/jam = 1,15 gal/menit Faktor keamanan = 20% Luas menara, A = 1,2 x (kapasitas air / konsentrasi air) = 1,2 x (1,15 gal/menit) / (2,2 gal/ft2. menit) = 0,63 ft2
= 0,36 kg/s.m2 Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6 Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 6/5 x 0,36 = 0,43 kg/s.m2 Perhitungan tinggi menara : Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis (2003): Hy1 = (1,005 + 1,88 × 0,025).103 (28 – 0) + 2,501.106 (0,025) = 91981 J/kg Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis (2003) diperoleh: 0,43 (Hy2 – 91981) = 0,36 (4,187.103).(90 - 30) Hy2 = 308309,33 J/kg
Universitas Sumatera Utara
Entalpi (j/kg).103
Garis operasi
Garis kesetimbangan
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
20
40
60
80
100
Suhu (°C)
Gambar LD.1 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT) Dari (Geankoplis, 2003)
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin Hy(kJ/kg).103
Hy*(kJ/kg).103
1/(Hy*-Hy).10-6
91.981
250
6,32
130
375
4,08
165
460
3,38
200
550
2,85
235
630
2,53
270
727.01
2,18
308,309
825
1,93
Universitas Sumatera Utara
0.000007 0.000006 1/(hy*-hy)
0.000005 0.000004
A
0.000003 0.000002
B C
0.000001 0 0
50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 Hy
Gambar LD.2 Kurva 1/(Hy*–Hy) terhadap Hy
Luas daerah di bawah kurva dari Hy = 68.511 sampai 173,186 pada Gambar LD.2 :
Luas total = LA + LB + LC
= 0,724
Estimasi kGa = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3
(Geankoplis, 2003)
= 0,76 m ( 2,52 ft) Diambil performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15 (Perry&Green, 1999), diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft2. Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2
0,63 ft2 = 0,018 hp
Digunakan daya standar 0,018 hp ≈ 1 hp
Universitas Sumatera Utara
16. Pompa Screening (PU-01) Fungsi
: memompa air dari sungai ke bak pengendapan
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
1101314,21 kg/jam = 674,43 lbm/s
densitas ( )
=
996,233 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,00058 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,30)0,45 (996,233)0,13
= 0,52 m = 20,61 in ≈ 22 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 22 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 10
Diameter dalam (ID)
= 21,50 in = 1,79 ft = 0,54 m
Diameter luar (OD)
= 22 in = 1,83 ft
Luas penampang dalam (at) = 5,63 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,54 = 0,00008.
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 367151,89 dan ε/D = 0,00008, diperoleh f = 0,0039 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
1,79 = 23,28 ft
2 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 2
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
1,79 = 53,72 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
1,79 = 19,70 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
1,79 = 98,50 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 23,28 + 53,72 + 19,70 + 98,50 = 275,21 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,034 = 12,034 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Universitas Sumatera Utara
Maka dipilih pompa dengan tenaga 18,44 hp ≈ 19 hp.
17. Pompa Sedimentasi (PU-02) Fungsi
: Memompa air dari bak pengendapan (BS) ke clarifier (CL)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 5
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
1101314,21 kg/jam = 674,43 lbm/s
densitas ( )
=
996,233 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,00058 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,30)0,45 (996,233)0,13
= 0,52 m = 20,61 in ≈ 22 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 22 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 10
Diameter dalam (ID)
= 21,50 in = 1,79 ft = 0,54 m
Diameter luar (OD)
= 22 in = 1,83 ft
Luas penampang dalam (at) = 5,63 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar.
Universitas Sumatera Utara
Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,54 = 0,00008. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 367151,89 dan ε/D = 0,00008, diperoleh f = 0,0039 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
1,79 = 23,28 ft
2 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 2
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
1,79 = 53,72 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
1,79 = 19,70 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
1,79 = 98,50 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 23,28 + 53,72 + 19,70 + 98,50 = 275,21 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,034
Universitas Sumatera Utara
= 12,034 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 18,44 hp ≈ 19 hp.
18. Pompa Clarifier (PU-03) Fungsi
: Memompa air dari Clarifier (CL) ke Sand Filter (SF)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 5
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
1101314,21 kg/jam = 674,43 lbm/s
densitas ( )
=
996,233 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,00058 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,30)0,45 (996,233)0,13
= 0,52 m = 20,61 in ≈ 22 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 22 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 10
Diameter dalam (ID)
= 21,50 in = 1,79 ft = 0,54 m
Diameter luar (OD)
= 22 in = 1,83 ft
Luas penampang dalam (at) = 5,63 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Universitas Sumatera Utara
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,54 = 0,00008. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 367151,89 dan ε/D = 0,00008, diperoleh f = 0,0039 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
1,79 = 23,28 ft
2 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 2
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
1,79 = 53,72 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
1,79 = 19,70 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
1,79 = 98,50 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 23,28 + 53,72 + 19,70 + 98,50 = 275,21 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
Universitas Sumatera Utara
= 12 + 0 + 0 + 0,034 = 12,034 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 18,44 hp ≈ 19 hp.
19. Pompa Sand Filter (PU-04) Fungsi
: Memompa air dari Sand Filter (SF) ke Tangki Utilitas 1 (TU-01)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 10
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
10131,421/10 kg/jam = 67,44 lbm/s
densitas ( )
=
996,233 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,00058 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,30)0,45 (996,233)0,13
= 0,18 m = 7,31 in ≈ 8 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 8 in
Schedule pipa
= 80
(Brownell & Young, 1959)
Universitas Sumatera Utara
Diameter dalam (ID)
= 7,625 in = 0,63 ft = 0,19 m
Diameter luar (OD)
= 8,625 in = 0,71 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,31 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,63 = 0,00023. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 236479,70 dan ε/D = 0,00023, diperoleh f = 0,006 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,63 = 8,25 ft
2 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 2
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,63 = 19,05 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,63 = 6,98 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,63 = 34,93 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 8,25 + 19,05 + 6,98 + 34,93 = 149,23 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
Universitas Sumatera Utara
= 12 + 0 + 0 + 0,26 = 12,26 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 1,88 hp ≈ 2 hp.
20. Pompa ke Cation Exchanger (PU-05) Fungsi
: Memompa air dari TU -01 ke cation exchanger
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
4888,67 kg/jam = 2,99 lbm/s
densitas ( )
=
996,23 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,0005 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,048)0,45 (62,19)0,13
= 1,8 in ≈ 2 in
Universitas Sumatera Utara
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 2 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 80
Diameter dalam (ID)
= 1,939 in = 0,16 ft = 0,049 m
Diameter luar (OD)
= 2,375 in = 0,19 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,020 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,049 = 0,0009 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 41375,47 dan ε/D = 0,0009, diperoleh f = 0,0042
Instalasi pipa : Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 2,09 ft
5 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 5
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 24,22 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,16
= 1,77 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,16 = 8,88 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 2,09 + 24,22 + 1,77 + 8,88 = 116,98 ft
Universitas Sumatera Utara
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,27 = 12,27 ft.lbf/lbm (Peters et.al., 2004)
Efisiensi pompa = 80
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,83 hp ≈ 1 hp
21. Pompa ke Menara Pendingin Air (PU-06) Fungsi
: Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Menara Pendingin (CT)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
253,8 kg/jam = 0,15 lbm/s
densitas ( )
=
996,23 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,0005 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Universitas Sumatera Utara
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(002)0,45 (62,15)0,13
= 0,47 in ≈ 0,5 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 0,5 in
Diameter dalam (ID)
= 0,546 in = 0,045 ft = 0,013 m
Diameter luar (OD)
= 0,840 in = 0,069 ft
(Brownell & Young, 1959)
Luas penampang dalam (at) = 0,0016 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,045 = 0,0033 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 7560,81 dan ε/D = 0,0033, diperoleh f = 0,0025 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
0,045 = 0,59 ft
1 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 1
30
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,045 = 1,36 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,045
= 0,50 ft
Universitas Sumatera Utara
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,045 = 2,50 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 0,59 + 1,36 + 0,50 + 2,50 = 84,95 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,17 = 12,17 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,0043 hp ≈ 1 hp
22. Pompa ke Tangki Utilitas 2 (PU-07) Fungsi
: Memompa air dari Tangki Utilitas 1 (TU-01) ke Tangki Utilitas 2 (TU-02)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
598,02 kg/jam = 0,3662 lbm/s
Universitas Sumatera Utara
densitas ( )
=
995,647 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8007 cP
= 0,0006 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,2363 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,2363 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,0058)0,45 (62,15)0,13
= 0,017 m = 0,69 in ≈ 0,75 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 0,75 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 80
Diameter dalam (ID)
= 0,74 in = 0,061 ft = 0,018 m
Diameter luar (OD)
= 1,05 in = 0,087 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,003 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,061 = 0,0024. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 14373,67 dan ε/D = 0,0024, diperoleh f = 0,007. Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,061 = 0,801 ft
3 buah standard elbow 90 ; L/D = 30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
Universitas Sumatera Utara
L3 = 3
30
0,061 = 5,54 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,061 = 0,67 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,061 = 3,39 ft
Panjang pipa total ( L) = 40 + 0,801+ 5,54 + 0,67 + 3,39 = 50,41 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,34 = 12,34 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,01 hp ≈ 1 hp.
23. Pompa Cation Exchanger (PU-8) Fungsi
: memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion Exchanger (AE)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
4888,67 kg/jam = 2,99 lbm/s
densitas ( )
=
996,23 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,0005 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,048)0,45 (62,19)0,13
= 1,8 in ≈ 2 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 2 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 80
Diameter dalam (ID)
= 1,939 in = 0,16 ft = 0,049 m
Diameter luar (OD)
= 2,375 in = 0,19 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,020 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,049 = 0,0009 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 41375,47 dan ε/D = 0,0009, diperoleh f = 0,0042
Universitas Sumatera Utara
Instalasi pipa : Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 2,09 ft
5 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 5
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 24,22 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,16
= 1,77 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,16 = 8,88 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 2,09 + 24,22 + 1,77 + 8,88 = 116,98 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,27 = 12,27 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,83 hp ≈ 1 hp
Universitas Sumatera Utara
24. Pompa Anion Exchanger (PU-9) Fungsi
: Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke Deaerator (DE)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
4888,67 kg/jam = 2,99 lbm/s
densitas ( )
=
996,23 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,0005 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,048)0,45 (62,19)0,13
= 1,8 in ≈ 2 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 2 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 80
Diameter dalam (ID)
= 1,939 in = 0,16 ft = 0,049 m
Diameter luar (OD)
= 2,375 in = 0,19 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,020 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5.
Universitas Sumatera Utara
ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,049 = 0,0009 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 41375,47 dan ε/D = 0,0009, diperoleh f = 0,0042
Instalasi pipa : Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 2,09 ft
5 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 5
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 24,22 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,16
= 1,77 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,16 = 8,88 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 2,09 + 24,22 + 1,77 + 8,88 = 116,98 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,27 = 12,27 ft.lbf/lbm
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,83 hp ≈ 1 hp
25. Pompa Domestik (PU-10) Fungsi
: memompa air dari Tangki Utilitas 2 (TU-02) ke kebutuhan domestik
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
598,02 kg/jam = 0,3662 lbm/s
densitas ( )
=
995,647 kg/m3 = 62,15 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8007 cP
= 0,0006 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,2363 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,2363 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,0058)0,45 (62,15)0,13
= 0,017 m = 0,69 in ≈ 0,75 in
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 0,75 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 80
Diameter dalam (ID)
= 0,74 in = 0,061 ft = 0,018 m
Diameter luar (OD)
= 1,05 in = 0,087 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,003 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Universitas Sumatera Utara
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,061 = 0,0024. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 14373,67 dan ε/D = 0,0024, diperoleh f = 0,007. Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 40 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,061 = 0,801 ft
3 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 3
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,061 = 5,54 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,061 = 0,67 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,061 = 3,39 ft
Panjang pipa total ( L) = 40 + 0,801+ 5,54 + 0,67 + 3,39 = 50,41 ft
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
Universitas Sumatera Utara
= 12 + 0 + 0 + 0,34 = 12,34 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,01 hp ≈ 1 hp.
26. Pompa Menara Pendingin Air (PU-11) Fungsi
: memompa air pendingin dari Menara Pendingin Air (CT) ke unit proses
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
28 C
laju alir massa (F)
=
253,8 kg/jam = 0,15 lbm/s
densitas ( )
=
996,23 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,0005 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(002)0,45 (62,15)0,13
= 0,47 in ≈ 0,5 in Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 0,5 in
(Brownell & Young, 1959)
Diameter dalam (ID)
= 0,546 in = 0,045 ft = 0,013 m
Universitas Sumatera Utara
Diameter luar (OD)
= 0,840 in = 0,069 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,0016 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,045 = 0,0033 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 7560,81 dan ε/D = 0,0033, diperoleh f = 0,0025 Instalasi pipa: Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,045 = 0,59 ft
1 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 1
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,045 = 1,36 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,045
= 0,50 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,045 = 2,50 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 0,59 + 1,36 + 0,50 + 2,50 = 84,95 ft Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
Universitas Sumatera Utara
= 12 + 0 + 0 + 0,17 = 12,17 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,0043 hp ≈ 1 hp
27. Pompa Deaerator (PU-12) Fungsi
: Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU-1)
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: temperatur cairan
=
30 C
laju alir massa (F)
=
4888,67 kg/jam = 2,99 lbm/s
densitas ( )
=
996,23 kg/m3 = 62,19 lbm/ft3
viskositas ( )
=
0,8937 cP
= 0,0005 lbm/ft s
tekanan masuk (P1)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
tekanan keluar (P2)
=
14,696 psi
= 2.116,23 lbf/ft2
Asumsi NRe > 2100, aliran turbulen Diameter optimum, Dopt = 0,363 = 0,363
Q0,45
0,13
(Peters et.al., 2004)
(0,048)0,45 (62,19)0,13
= 1,8 in ≈ 2 in
Universitas Sumatera Utara
Digunakan pipa dengan spesifikasi: Ukuran pipa nominal
= 2 in
(Brownell & Young, 1959)
Schedule pipa
= 80
Diameter dalam (ID)
= 1,939 in = 0,16 ft = 0,049 m
Diameter luar (OD)
= 2,375 in = 0,19 ft
Luas penampang dalam (at) = 0,020 ft2 Bahan konstruksi
= commercial steel
Asumsi NRe > 2100 sudah benar. Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε = 4,6 x 10-5. ε/D = 4,6 x 10-5 / 0,049 = 0,0009 Dari Fig. 2.10-3 (Geankoplis, 1997, hal. 94), untuk NRe = 41375,47 dan ε/D = 0,0009, diperoleh f = 0,0042
Instalasi pipa : Panjang pipa lurus, L1 = 80 ft 1 buah gate valve fully open ; L/D = 13 L2 = 1
13
(Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 2,09 ft
5 buah standard elbow 90 ; L/D = 30 L3 = 5
30
( Appendix C–2a, Foust, 1980)
0,16 = 24,22 ft
1 buah sharp edge entrance ; K = 0,5 ; L/D = 22 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L4 = 0,5
22
0,16
= 1,77 ft
1 buah sharp edge exit K = 1,0 ; L/D = 55 (Appendix C–2c dan C–2d, Foust, 1980) L5 = 1,0
55
0,16 = 8,88 ft
Panjang pipa total ( L) = 80 + 2,09 + 24,22 + 1,77 + 8,88 = 116,98 ft
Universitas Sumatera Utara
Faktor gesekan,
Tinggi pemompaan, z = 12 ft
= 12 + 0 + 0 + 0,27 = 12,27 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80
(Peters et.al., 2004)
Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,83 hp ≈ 1 hp
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik pulp digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 50.000 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Peters et. al., 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 9.500,- (BI, 2010).
1.
Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)
1.1
Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)
1.1.1
Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 23500 m2 Harga tanah pada lokasi pabrik berkisar
Rp 250.000/m2. (www.riau.com,
2010). Harga tanah seluruhnya = 23500 m2
Rp 250.000/m2 = Rp 5.875.000.000,-
Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 1,05 x Rp 5.875.000.000,- = Rp 6.168.750.000,Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp 6.168.750.000,-
Universitas Sumatera Utara
1.1.2
Harga Bangunan dan Sarana
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan. dan Sarana Lainnya Nama Bangunan Luas (m2) Pos jaga 20 Rumah timbangan 20 Parkir 300 Taman 300 Area bahan baku 2000 Ruang kontrol 100 Area proses 7000 Area produk 1500 Perkantoran 200 Laboratorium 100 Poliklinik 50 Kantin 50 Ruang Ibadah 50 Perpustakaan 50 Gudang peralatan 100 Bengkel 100 Unit pemadam kebakaran 100 Unit pengolahan air 2000 Pembangkit uap 400 Pembangkit listrik 500 Unit pengolahan limbah 300 Area Perluasan 2650 Jalan 2110 Perumahan 2500 Jarak antar bangunan 1000 TOTAL 23500 (www.property.com, 2010). Harga bangunan saja = Rp 26.564.000.000,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
Harga sarana
Harga (Rp/m2) Jumlah (Rp) 100.000 2.000.000 100.000 2.000.000 100.000 30.000.000 50.000 15.000.000 200.000 400.000.000 3.500.000 350.000.000 2.000.000 14.000.000.000 1.200.000 1.800.000.000 1.500.000 300.000.000 1.700.000 170.000.000 1.250.000 62.500.000 1.250.000 62.500.000 1.500.000 75.000.000 1.500.000 75.000.000 1.000.000 100.000.000 1.300.000 130.000.000 1.250.000 125.000.000 1.500.000 3.000.000.000 2.000.000 800.000.000 2.000.000 1.000.000.000 1.200.000 360.000.000 50.000 132.500.000 80.000 168.800.000 1.500.000 3.750.000.000 50.000 50.000.000 26.960.300.000
= Rp 396.300.000,-
Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 26.960.300.000,1.1.3
Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan berikut : C x
Cy
X2 X1
m
Ix Iy
(Peters et. al., 2004)
dimana: Cx = harga alat pada tahun 2010
Universitas Sumatera Utara
Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2010 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2010 digunakan metode regresi koefisien korelasi:
r
n ΣX i Yi n ΣX i
2
ΣX i
2
ΣX i ΣYi n ΣYi
2
ΣYi
(Montgomery, 1992)
2
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun
Indeks
No.
(Xi)
(Yi)
1
1989
2
Xi.Yi
Xi²
Yi²
895
1780155
3956121
801025
1990
915
1820850
3960100
837225
3
1991
931
1853621
3964081
866761
4
1992
943
1878456
3968064
889249
5
1993
967
1927231
3972049
935089
6
1994
993
1980042
3976036
986049
7
1995
1028
2050860
3980025
1056784
8
1996
1039
2073844
3984016
1079521
9
1997
1057
2110829
3988009
1117249
10
1998
1062
2121876
3992004
1127844
11
1999
1068
2134932
3996001
1140624
12
2000
1089
2178000
4000000
1185921
13
2001
1094
2189094
4004001
1196836
14
2002
1103
2208206
4008004
1216609
Total
27937
14184
28307996
55748511
14436786
Sumber: Tabel 6-2. Peters et. al., 2004 Data :
n = 14
∑Xi = 27937
∑Yi = 14184
Universitas Sumatera Utara
∑XiYi = 28307996
∑Xi² = 55748511
∑Yi² = 14436786
Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2. maka diperoleh harga koefisien korelasi: (14) . (28307996) –
r =
(27937)(14184)
[(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½ ≈ 0,98 = 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y. sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier. Y = a + b X dengan:
Y
= indeks harga pada tahun yang dicari (2010)
X
= variabel tahun ke n – 1
a. b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh :
b
a
n ΣX i Yi n ΣX i
(Montgomery, 1992)
ΣX i ΣYi 2
Yi. Xi 2 n. Xi 2
ΣX i
2
Xi. Xi.Yi ( Xi) 2
Maka : b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) 14. (55748511) – (27937)² = 16.8088
= 53536 3185
a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 3185 14. (55748511) – (27937)² = -32528,8 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b X Y = 16,809X – 32528,8 Dengan demikian. harga indeks pada tahun 2010 adalah: Y = 16,809(2010) – 32528,8 Y = 1257,29
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4. Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia. faktor eksponensialnya dianggap 0.6 (Peters et. al., 2004). Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Penyimpanan Natrium Hidroksida (TK-103) Kapasitas tangki . X2 = 822.54 m3. Dari Gambar LE.1 berikut. diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari Tabel 6-4. Peters et.al.. 2004. faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0.49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Indeks harga tahun 2010 (Ix) adalah 1257.29. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 822.54 m3 adalah : Cx = US$ 6700
822,54 1
0 , 49
x
1257,29 1103
Cx = US$ 204.814.96,Cx = Rp 1.945.742.209,-/unit
Universitas Sumatera Utara
Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -
Biaya transportasi
= 5
-
Biaya asuransi
= 1
-
Bea masuk
= 15
-
PPn
= 10
-
PPh
= 10
-
Biaya gudang di pelabuhan
= 0,5
-
Biaya administrasi pelabuhan = 0,5
-
Transportasi lokal
= 0,5
-
Biaya tak terduga
= 0,5
Total
= 43
Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -
PPn
= 10
-
PPh
= 10
-
Transportasi lokal
= 0,5
-
Biaya tak terduga
= 0,5
Total
= 21
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) 1 TT-101 10 I 51.979.673 2 TT-102 1 I 48.013.396 3 TT-103 18 I 101.792.092 4 TT-104 30 I 11,427,307 5 TT-105 30 I 5,369,785 6 TT-301 5 I 10,060,341 7 TT-302 1 I 68794578.65 8 TT-303 1 I 4748001.699 9 TT-501 30 I 6899357.915 10 J-101 4 NI 2,738,139
Harga Total (Rp) 519.796.728 48.013.396 1.832.257.654 342.819.202 161.093.557 50.301.703 68.794.579 4.748.002 206.980.737 10.952.557
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses …….. (Lanjutan) No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 11 J-301 1 NI 7.406.236 7.406.236 12 J-302 1 NI 11.216.162 11.216.162 13 J-303 1 NI 9,858,854 9.858.854 14 J-304 1 NI 13.403.209 13,403,209 15 J-501 1 NI 8.301.797 8.301.797 16 J-502 1 NI 7.827.554 7.827.554 17 J-503 1 NI 7.286.467 7.286.467 18 J-504 1 NI 6.648.560 6.648.560 19 J-505 1 NI 5.854.038 5.854.038 20 J-506 1 NI 3.646.427 3.646.427 21 J-507 1 NI 3.909.016 3.909.016 22 M-301 2 I 247.658.964 495.317.928 23 M-302 2 I 204.720.800 409.441.601 24 M-303 2 I 192.583.682 385.167.364 25 M-501 I 245.108.301 1.960.866.407 8 26 W-301 1 I 168.657.268 168.657.268 27 W-302 1 I 181.218.658 181.218.658 28 W-303 1 I 205.044.906 205.044.906 29 CP-401 1 I 324.650.594 324.650.594 30 TD-401 1 NI 2.239.292 2.239.292 31 B-401 1 NI 50.385.979 50.385.979 32 DC-101 1 NI 157.753.139 157.753.139 33 TT-108 4 NI 17.442.200 69.768.801 34 C-101 1 NI 50.653.948 50.653.948 35 C-102 1 NI 50.653.948 50.653.948 36 C-103 1 NI 50.653.948 50.653.948 37 C-301 1 NI 50.653.948 50.653.948 38 C-302 3 NI 50.653.948 151.961.845 39 C-401 1 NI 50.653.948 50.653.948 40 C-402 1 NI 50.653.948 50.653.948 41 C-403 1 NI 50.653.948 50.653.948 42 C-501 1 NI 50.653.948 50.653.948 43 C-502 1 NI 50.653.948 50.653.948 44 R-101 4 I 3.036.128.546 12.144.514.185 45 V-201 8 I 815.000.901 6.520.007.206 46 V-202 1 I 593.043.790 593.043.790 47 R-301 3 I 2.440.073.533 7.320.220.600 48 R-302 2 I 1.967.346.247 3.934.692.493 49 R-303 3 I 1.832.723.640 5.498.170.919
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses …….. (Lanjutan) No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 50 R-501 2 I 1.077.998.613 2.155.997.225 51 CL-501 1 NI 157.357.335 157.357.335 52 CL-502 1 NI 168.840.207 168.840.207 53 FE-501 1 I 53.396.505 53.396.505 54 FE-502 1 I 36.512.797 36.512.797 55 FE-503 1 I 40.317.713 40.317.713 56 FE-504 1 I 39.502.083 39.502.083 57 FE-505 1 I 30.377.388 30.377.388 58 B-501 1 I 1,747.360.393 1.747.360.393 59 V-501 1 I 391.443.605 391.443.605 TOTAL 49.181.230.198 IMPOR 47.870.727.188 NON IMPOR 1.310.503.011
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Kode Alat SC BS CE AE CL CT DE KU 1 KU 2 PU-01 PU-02 PU-03 PU-04 PU-05 PU-06 PU-07 PU-08 PU-09 PU-10 PU-11 PU-12
Unit 1 2 1 1 5 1 1 1 1 1 5 5 10 1 1 1 1 1 1 1 1
Ket I NI I I I I I I I NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI NI
Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 68.946.437 68.946.437 20.000.000 40.000.000 112.858.969 112.858.969 112.858.969 112.858.969 96.184.247 480.921.236 639.419.713 639.419.713 783.859.554 783.859.554 265.845.271 265.845.271 62.777.060 62.777.060 12.009.295 12.009.295 12.,009.295 60.046.475 12.009.295 60.046.475 5.617.169 56.171.693 1.828.384 1.828.384 760.238 760.238 998.682 998.682 1.828.384 1.828.384 1.828.384 1.828.384 998.682 998.682 760.238 760.238 1.828.384 1.828.384
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah.........(Lanjutan) No. Kode Alat Unit Ket Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 22 SF 1 I 259.513.950 259.513.950 23 TP-01 2 I 28.230.256 56.460.512 24 TP-02 1 I 59.405.833 59.405.833 25 TP-03 1 I 2.837.338 2.837.338 26 TU-01 10 I 51.564.632 515.646.324 27 TU-02 1 I 4.376.260 4.376.260 28 Active Sludge 1 I 286.098.785 286.098.785 29 Bak penampungan 1 NI 14.760.000 14.760.000 30 Bak sedimentasi awal 1 NI 3.547.500 3.547.500 31 TS 1 I 70.387.722 70.387.722 32 Bak netralisasi 1 NI 315.000 315.000 Total 4.239.941.748 Impor 3.782.213.932 Non impor 457.727.815 Keterangan*) : I untuk peralatan impor. sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.
Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,43 x (Rp 47.870.727.188,- + Rp 3.782.213.932,-) + 1,21 x (Rp 1.310.503.011,- + Rp 457.727.815,-) = Rp 76.003.265.110,Biaya pemasangan diperkirakan 50 Biaya pemasangan = 0,50
dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 38.001.632.550,-
Harga peralatan + Biaya pemasangan (C) = = Rp 76.003.265.110,- + Rp 38.001.632.550,= Rp 114.004.897.651,1.1.4
Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 40
dari total harga
peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,4
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 30.401.206.040,-
Universitas Sumatera Utara
1.1.5
Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 60
dari total harga peralatan (Peters et.al.,
2004). Biaya perpipaan (E) = 0,6
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 45.601.959.061,1.1.6
Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 20
dari total harga peralatan (Peters et.
al., 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,2
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 15.200.653.020,1.1.7
Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 55
dari total harga peralatan (Peters et.al.,
2004). Biaya insulasi (G)
= 0,55
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 41.081.795.805,-
1.1.8
Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5
dari total harga peralatan (Peters
et.al., 2004). Biaya inventaris kantor (H)
= 0,05
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 3.800.163.255,-
1.1.9
Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 5
dari total
harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,05
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 3.800.163.255,-
Universitas Sumatera Utara
1.1.10 Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan. perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No. Jenis Kendaraan Unit Tipe 1 Mobil dewan 1 Corolla Altis komisaris 2 Mobil Direktur 1 Fortuner 3 Mobil Manajer 4 Kijang Inova 4 Bus Karyawan 3 Bus 5 Mobil pemasan 3 Avanza 6 Truk 3 Truk 7 Mobil Pemadam 2 Truk Tangki Kebakaran Total
Harga/Unit (Rp) Harga total (Rp) 375.000.000 375.000.000 430.000.000 200.000.000 280.000.000 150.000.000 450.000.000 450.000.000
430.000.000 800.000.000 840.000.000 450.000.000 1.350.000.000 900.000.000 5.145.000.000
Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J =
Rp 406,889,885,739,-
1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1
Pra Investasi Diperkirakan 7
dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).
Pra Investasi (K)
= 0,07 x Rp 76.003.265.110,= Rp 5.320.228.557,-
1.2.2
Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 30
dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).
Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 22.800.979.530,1.2.3
Biaya Legalitas Diperkirakan 4
dari total harga peralatan (Peters et.al.. 2004).
Biaya Legalitas (M)
= 0,04
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 3.040.130.604,-
Universitas Sumatera Utara
1.2.4
Biaya Kontraktor Diperkirakan 30
dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004).
Biaya Kontraktor (N)
= 0,30
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 22.800.979.530,1.2.5
Biaya Tak Terduga Diperkirakan 40
dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004) .
Biaya Tak Terduga (O)
= 0,40
Rp 76.003.265.110,-
= Rp 30.401.306.040,-
Total MITTL = K + L + M + N + O = Rp 84.363.624.262,Total MIT
= MITL + MITTL = Rp 406.889.885.739,- + Rp 84.363.624.262,= Rp 491.253.510.001,-
2. Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama ½ bulan (= 15 hari). 2.1
Persediaan Bahan Baku
2.1.1 Bahan baku proses 1. Kayu Akasia mangium Kebutuhan
= 62,47 m3/jam
Harga
= Rp 40.000/m3
Harga total
= 15 hari
(Anonim, 2010)
24 jam/hari
62,47 m3/jam
Rp 40.000 /m3
= Rp 899.499.252,-
2. Enzim Lakase Kebutuhan
= 1258,83 ltr/jam
Harga
= Rp 5.000,-/ltr
Harga total
= 15 hari
24 jam/hari
(JENA Biosience, 2010) 1258,83 ltr/jam x Rp 5.000,-/ltr
= Rp 2.265.896.629,-
Universitas Sumatera Utara
3. HBT Kebutuhan
= 73,96 kg/jam
Harga
= Rp 7.000,-/kg
Harga total
= 90 hari
24 jam/hari
(Lab Depot INC, 2010) 73,96 kg x Rp 7.000,-/kg
= Rp 186.379.200,-
4. Natrium hidroksida (NaOH) Kebutuhan
= 8854,28 kg/jam
Harga
= Rp 3.600,-/kg
Harga total
= 15 hari x 24 jam.hari x 8854,28 kg x Rp 3.600,-/kg
(PT. Bratachem, 2010)
= Rp 11.475.146.880,5. Kalsium oksida (CaO) Kebutuhan
= 10073,41 kg/jam
Harga
= Rp 1800,-/kg
Harga total
= 15 hari x 24 jam x 10073,41 kg x Rp 1800,-/kg
(PT. Bratachem, 2010)
= Rp 6.527.569.680,6. Klorin dioksida. ClO2 Kebutuhan
= 143,72 kg/jam
Harga
= Rp 4.800,-/kg
Harga total
= 15 hari
24 jam/hari
(PT. Bratachem, 2010) 143,72 kg x Rp 4.800,-/kg
= Rp 248.348.160,-
7. Natrium sulfida (Na2S) Kebutuhan
= 5161,41 kg/jam
Harga
= Rp 2.300,-/kg
Harga total
= 15 hari
24 jam/hari
(PT. Bratachem, 2010) 5161,41 kg x Rp 2.300,-/kg
= Rp 4.237.647.480,-
8. Natrium karbonat (Na2CO3) Kebutuhan
= 2419,41 kg/jam
Harga
= Rp 2.800,-/kg
(CV. Rudang, 2010)
Universitas Sumatera Utara
Harga total
= 15 hari
24 jam/hari
2419,41 kg x Rp 2.800,-/kg
= Rp 2,.438.765.280,-
2.1.2
Persediaan bahan baku utilitas
1. Alum (Al2(SO4)3) Kebutuhan
= 55,06 kg/jam
Harga
= Rp 2.500 ,-/kg
Harga total
= 15 hari
(PT. Bratachem, 2010)
24 jam/hari
55,06 kg/jam
Rp 2.500,- /kg
= Rp 49.554.000,-
2. Soda abu (Na2CO3) Kebutuhan = 29,73 kg/jam Harga
= Rp 3.500,-/kg
Harga total = 90 hari
(PT. Bratachem, 2010)
24 jam/hari
47.64 kg/jam
Rp Rp 3.500,-/kg
= Rp 37.459.800,3. Kaporit Kebutuhan = 0.0017 kg/jam Harga
= Rp 15.000,-/kg
Harga total = 15 hari
(PT. Bratachem, 2010)
24 jam/hari
0.0017 kg/jam
Rp 15.000,-/kg
= Rp 9.180,4. Asam sulfat (H2SO4) Kebutuhan = 0,598 ltr /jam Harga
= Rp 35.000-/ltr
Harga total = 15 hari
(PT. Bratachem, 2010)
24 jam x 0,598 ltr/jam
Rp 35.000,-/ltr
= Rp 7.534.800,-
5. Natrium hidroksida (NaOH) Kebutuhan = 0,09 kg/jam Harga
= Rp 4.000,-/kg
Harga total = 15 hari
24 jam
(PT.Bratachem, 2010) 0,09 kg/jam
Rp 4.000,-/kg
= Rp 129.600,-
Universitas Sumatera Utara
6. Asam Posfat (H3PO4) Kebutuhan = 10,06 kg/jam Harga
= Rp 4.000,-/kg
Harga total = 15 hari
24 jam
(PT.Bratachem, 2010) 10,06 kg/jam
Rp 4.000,-/kg
= Rp 14.486.400,-
7. Solar Kebutuhan = 165,03 ltr/jam Harga solar untuk industri = Rp 6.300,-/liter (PT PERTAMINA, 2010) Harga total = 15 hari
24 jam/hari
165,03 ltr/jam
Rp 6.300,-/liter
= Rp 374.288.040,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama ½ bulan (15 hari) adalah =
Rp 28.798.714.381,-
2.2 Kas 2.2.2 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai No. 1 2 3 4
Jabatan Dewan Komisaris Direktur Sekretaris Staf ahli
Jumlah 1 1 2 5
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Manajer Produksi Manajer Teknik Manajer Umum dan Keuangan Manajer Pembelian dan Pemasaran Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Laboratorium R&D Kepala Seksi Utilitas Kepala Seksi Listrik Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Administrasi
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Gaji/bulan (Rp) 20.000.000 25.000.000 3.500.000 8.000.000
Jumlah/bulan (Rp) 20.000.000 25.000.000 7.000.000 40.000.000
9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000
9.000.000 9.000.000 9.000.000 9.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai…….. (lanjutan) No. 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Jabatan Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Humas Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Pembelian Kepala Seksi Penjualan Kepala Seksi Gudang / Logistik Karyawan Proses Karyawan Laboratorium, R&D Karyawan Utilitas Karyawan Unit Pembangkit Listrik Karyawan Instrumentasi Pabrik Karyawan Pemeliharaan Pabrik Karyawan Bagian Keuangan Karyawan Bagian Administrasi Karyawan Bagian Personalia Karyawan Bagian Humas Karyawan Pembelian Karyawan Penjualan / Pemasaran Petugas Keamanan Karyawan Gudang / Logistik Dokter Perawat Petugas Kebersihan Supir
Gaji/bulan Jumlah/bulan (Rp) (Rp) 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 3.500.000 84.000.000 2.500.000 12.500.000 2.500.000 25.000.000
Jumlah 1 1 1 1 1 1 24 5 10 8 8 8 4 3 3 3 6 6 12 6 1 2 8 6 150
2.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 2.500.000 1.800.000 1.800.000 3.500.000 2.000.000 1.800.000 1.800.000 Total
20.000.000 20.000.000 20.000.000 10.000.000 7.500.000 7.500.000 7.500.000 15.000.000 15.000.000 21.600.000 10.800.000 3.500.000 4.000.000 14.400.000 10.800.000 507.100.000
Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 507.100.000,Total gaji pegawai selama ½ bulan = Rp 253.550.000,-
2.2.3
Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 15
dari gaji pegawai = 0,15
Rp 253.550.000,-
= Rp 38.032.500,2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20
dari gaji pegawai = 0,2
Rp 253.550.000,-
= Rp 50.710.000,-
Universitas Sumatera Utara
2.2.4
Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada
Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:
Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).
Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).
Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).
Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).
Maka berdasarkan penjelasan di atas. perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :
Wajib Pajak Pabrik BLEACHING PULP Nilai Perolehan Objek Pajak Tanah
Rp
6.168.750.000,-
Bangunan
Rp
26.960.300.000,-
Total NJOP
Rp
Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak
Rp
30.000.000,- ) 33.099.050.000,-
Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)
Rp
1.654.952.500,-
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya 1. Gaji Pegawai 2. Administrasi Umum 3. Pemasaran 4. Pajak Bumi dan Bangunan Total
(Rp
33.129.050.000,-
Jumlah (Rp) 253.550.000 38.032.500 50.710.000 1.654.952.500 1.997.245.000 480.875.000
Universitas Sumatera Utara
2.3 Biaya Start – Up Diperkirakan 8
dari Modal Investasi Tetap (Peters et.al., 2004).
Biaya Start up = 0,08
Rp 491.253.510.001,-
= Rp 39.300.280.800,-
2.4 Piutang Dagang
PD
IP HPT 12
dimana:
PD
= piutang dagang
IP
= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)
HPT
= hasil penjualan tahunan
Penjualan : 1. Harga jual Bleached Pulp = Rp 21.000.000,- / ton (Balai Besar Pulp dan Kertas, 2010) Produksi Bleached Pulp = 50.000 ton/tahun = 6,313 ton/jam Hasil penjualan Bleached Pulp tahunan = 6,313 ton/jam
24jam/hari
330 hari/tahun
Rp 21.000.000,- / ton
= Rp 1.049.978.160.000.000,Hasil penjualan total tahunan Rp 1.049.978.160.000,-
0,5 Rp 1.049.978.160.000,12 = Rp 43.749.090.000,-
Piutang Dagang =
Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. 1. 2. 3. 4.
Jumlah (Rp) Bahan baku proses dan utilitas Kas Start up Piutang Dagang
28.798.714.381 1.997.245.000 39.300.280.800 43.749.090.000 113.845.330.181 Rp 122.387.600.236 Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 491.253.510.001,- + Rp 113.845.330.181,= Rp 605.098.840.182,-
Universitas Sumatera Utara
Modal ini berasal dari: - Modal sendiri
= 60
dari total modal investasi
= 0,6
Rp 605.098.840.182,-
= Rp 363.059.304.109,- Pinjaman dari Bank
= 40
dari total modal investasi
= 0,4
Rp 605.098.840.182,-
= Rp 242.039.536.073,3.
Biaya Produksi Total
3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) 3.1.1
Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan. sehingga (P) Gaji total = (24 + 4)
3.1.2
Rp 507.100.000,- = Rp 14.198.800.000,-
Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 12 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2010). Bunga bank (Q)
= 0,12
Rp 242.039.536.073,-
= Rp 29.044.744.329,3.1.3
Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa
manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan. menagih. dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji. 2004). Pada perancangan pabrik ini. dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia
No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6
dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta
Masa
Tarif
Berwujud
(tahun)
(%)
1.Kelompok 1
4
25
8
12.5
Mobil. truk kerja
2. Kelompok 2
16
6.25
Mesin industri kimia. mesin industri mesin
3. Kelompok 3
20
5
Beberapa Jenis Harta
I. Bukan Bangunan Mesin kantor. perlengkapan. alat perangkat/ tools industri.
II. Bangunan Permanen
Bangunan sarana dan penunjang
Sumber : Waluyo, 2000 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.
P L n
D dimana: D
= depresiasi per tahun
P
= harga awal peralatan
L
= harga akhir peralatan
n
= umur peralatan (tahun)
Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 No.
Komponen
1 2 3
Bangunan Peralatan proses dan utilitas Instrumentasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi Listrik Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi Total
4 5 6 7 8 9
Biaya (Rp)
Umur (tahun) 26.960.300.000 20 114.004.897.651 16 30.401.306.040 4
Depresiasi (Rp) 1.348.015.000 7.125.306.103 7.600.326.510
45.601.959.061 15.200.653.020 41.801.795.805 3.800.163.255 3.800.163.255
4 4 4 4 4
11.400.489.765 3.800.163.255 10.450.448.951 950.040.814 950.040.814
5.145.000.000
8
643.125.000 44.267.956.212
Universitas Sumatera Utara
Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi. sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan. menagih. dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji. 2004). Untuk masa 4 tahun. maka biaya amortisasi adalah 25 Biaya amortisasi
= 0,25
dari MITTL. sehingga :
Rp 84.363.624.262,-
= Rp 21.090.906.065,Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp 21.090.906.065,- + Rp 44.267.956.212,= Rp 65.358.862.278,-
3.1.4
Biaya Tetap Perawatan
1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%. diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan mesin
= 0,1
Rp 114.004.897.651,-
= Rp 11.400.489.765,2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10
dari harga bangunan (Peters et. al., 2004).
Perawatan bangunan
= 0,1
Rp 26.960.300.000,-
= Rp 2.696.030.000,3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10
dari harga kendaraan (Peters et. al., 2004).
Perawatan kenderaan
= 0,1
Rp 5.145.000.000,-
Universitas Sumatera Utara
= Rp 514.500.000,4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10
dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et.al.,
2004). Perawatan instrumen
= 0,1
Rp 30.401.306.040,-
= Rp 3,040.130.604,-
5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10
dari harga perpipaan (Peters et.al., 2004).
Perawatan perpipaan
= 0,1
Rp 45.601.959.061,-
= Rp 4.560.195.906,-
6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 Perawatan listrik
dari harga instalasi listrik (Peters et.al., 2004). = 0,1
Rp 15.200.653.020,-
= Rp 1.520.065.302,-
7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10
dari harga insulasi (Peters et.al., 2004).
Perawatan insulasi
= 0,1
Rp 41.801.795.805,-
= Rp 4.180.179.581,8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10
dari harga inventaris kantor (Peters et.al., 2004).
Perawatan inventaris kantor = 0,1
Rp 3.800.163.255,-
= Rp 380.016.326,9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10
dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et.al., 2004).
Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1
Rp 3.800,163.255,-
= Rp 380.016.326,Total biaya perawatan (S)
= Rp 28.671.623.809,-
Universitas Sumatera Utara
3.1.5
Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 10
dari modal investasi tetap
(Peters et.al., 2004). Plant Overhead Cost (T)
= 0,1 x Rp 491.253.510.001,= Rp 49.125.351.000,-
3.1.6
Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama ½ bulan adalah Rp 38.032.500,Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) =
24
Rp 38.032.500,-
= Rp 912.780.000,3.1.7
Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama ½ bulan adalah Rp 50.710.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun
= 24
Rp 50.710.000,-
= Rp 1.217.040.000,Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran. sehingga : = 0,5 x Rp 1.217.040.000,-
Biaya distribusi
= Rp 608.520.000,Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 1.825.560.000,-
3.1.8
Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5
dari biaya tambahan industri (Peters et.al., 2004).
Biaya laboratorium (W)
= 0,05 x Rp 49.125.351.000,= Rp 2.456.267.550,-
3.1.9
Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 491.253.510.001,= Rp 4.912.535.100,-
3.1.10 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3.1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2010). = 0,0031
Rp 406.889.885.739,-
Universitas Sumatera Utara
= Rp 1.261.358.646,-
2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi
= Rp 350.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential
Life Assurance, 2010) Maka biaya asuransi karyawan = 150 orang x Rp 350.000,-/orang = Rp 52.500.000 ,Total biaya asuransi (Y)
= Rp 1.313.858.646,-
3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 1.654.952.500,Total Biaya Tetap (Fixed cost) =P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z = Rp 199.475.335.211,-
3.2 Variabel 3.2.1
Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun
Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 15 hari adalah Rp 28.798.714.381,-
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 28.798,714.381,- x 330 15 = Rp 633.571.716.378,3.2.2
Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10
dari biaya variabel bahan baku
Biaya perawatan lingkungan
= 0,1
Rp 633.571.716.378,-
= Rp 63.357.171.638,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1
dari biaya variabel bahan baku
Biaya variabel pemasaran
= 0,01
Rp 633.571.716.378,-
= Rp 6.335.717.164,-
Universitas Sumatera Utara
Total biaya variabel tambahan = Rp 69.692.888.802,3.2.3
Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5
dari biaya variabel tambahan = 0,05
Rp 69.692.888.802,-
= Rp 3.484.644.440,Total biaya variabel
= Rp 706.749.249.620,-
Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 199.475.335.211,- + Rp 706.749.249.620,= Rp 906,224.584.831,-
4
Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan
4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan
= total penjualan – total biaya produksi = Rp 1.049.978.160.000,- - Rp 906.224.584.831,= Rp 143.753.575.169,-
Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 143.753.575.169,= Rp 718.767.876,Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 143.753.575.169,- + Rp 718.767.876,= Rp 144.472.343.045,-
4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 36 Tahun 2008. Tentang Perubahan Keempat atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan. maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:
Universitas Sumatera Utara
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah : -
10
Rp 50.000.000
= Rp
5.000.000,-
-
15
(Rp 100.000.000 - Rp 50.000.000)
= Rp
7.500.000,-
-
30
(Rp 144.472.343.045- Rp 100.000.000)
= Rp 43.311.702.913,-
Total PPh
= Rp 43.324.202.913,-
4.3 Laba setelah pajak Laba setelah pajak
= laba sebelum pajak – PPh = Rp 144.472.343.045,- – Rp 43.324.202.913,= Rp 101.148.140.131,-
5
Analisa Aspek Ekonomi
5.1 Profit Margin (PM) PM =
Laba sebelum pajak total penjualan
100
Rp144.472.343.045,x 100% Rp 1.049.978.160.000,-
PM =
= 13,76%
5.2 Break Even Poin (BEP) BEP =
Biaya Tetap Total Penjualan Biaya Variabel
100
Rp 199.475.335.211,x 100% Rp 1.049.978.160.000,- - Rp 706.749.249.620,-
BEP =
= 58,12 % Kapasitas produksi pada titik BEP
= 58,12 %
50000 ton/tahun
= 29058,64 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP
= 58,12 % x Rp 1.049.978.160.000,= Rp 610.218.833.835,-
5.3 Return on Investment (ROI) ROI
=
Laba setelah pajak Total modal investasi
100
Universitas Sumatera Utara
ROI
=
Rp 101.148.140.131,x 100% Rp 605.098.840.182,-
= 16,72 % 5.4 Pay Out Time (POT) 1 x 1 tahun 0,1672
POT
=
POT
= 5,98 tahun
5.5 Return on Network (RON) RON =
Laba setelah pajak Modal sendiri
RON =
Rp 101.148.140.131,x 100% Rp 363.059.304.109,-
100
RON = 27,86 %
5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut ―Cash Flow‖. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10
tiap tahun
- Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11. diperoleh nilai IRR = 30,91
Universitas Sumatera Utara
LE-28
Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) Thn
Laba sebelum pajak
Pajak
Laba Sesudah pajak
Depresiasi
Net Cash Flow
P/F pada i= 30%
PV pada i= 30 %
P/F pada i= 31%
PV pada i= 31%
0
-
-
-
-
605,098,840,182
1
605,098,840,182
1
605,098,840,182
1
144,472,343,045
43,324,202,913
101,148,140,131
65,358,862,278
166,507,002,409
0.7692
128,082,309,545
0.7634
127,104,581,992
2
158,919,577,349
44,497,481,658
114,422,095,691
65,358,862,278
179,780,957,969
0.5917
106,379,265,071
0.5827
104,761,353,050
3
174,811,535,084
48,947,229,824
125,864,305,260
65,358,862,278
191,223,167,538
0.4552
87,038,310,213
0.4448
85,060,243,352
4
192,292,688,592
53,841,952,806
138,450,735,787
65,358,862,278
203,809,598,064
0.3501
71,359,405,506
0.3396
69,205,315,021
5
211,521,957,452
59,226,148,086
152,295,809,365
65,358,862,278
217,654,671,643
0.2693
58,620,731,240
0.2592
56,417,198,261
6
232,674,153,197
65,148,762,895
167,525,390,302
65,358,862,278
232,884,252,580
0.2072
48,248,077,059
0.1979
46,079,987,117
7
255,941,568,517
71,663,639,185
184,277,929,332
65,358,862,278
249,636,791,610
0.1594
39,783,695,862
0.1510
37,705,918,345
8
281,535,725,368
78,830,003,103
202,705,722,265
65,358,862,278
268,064,584,543
0.1226
32,861,896,413
0.1153
30,907,869,902
9
309,689,297,905
86,713,003,413
222,976,294,492
65,358,862,278
288,335,156,769
0.0943
27,189,888,615
0.0880
25,377,914,994
10
340,658,227,695
95,384,303,755
245,273,923,941
65,358,862,278
310,632,786,219
0.0725
22,532,727,731 16,997,467,071
0.0672
20,870,571,212 -1,607,886,936
IRR = 30,91 %
Universitas Sumatera Utara
Gambar LE.2 Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Pulp
Universitas Sumatera Utara
