Pra Rencana Pabrik Biodiesel Dari Minyak Jarak Dengan Proses Transesterifikasi [PDF]

Citation preview

PRA RENCANA PABRIK BIODIESEL DARI MINYAK JARAK DENGAN PROSES TRANSESTERIFIKASI



TUGAS AKHIR Disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia (ST)



Disusun oleh: Albertus Wisang Koli



NIM 0205010001



PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG 2009



i



LEMBAR PERSETUJUAN



Menyetujui,



Dosen pembimbing I



Dosen pembimbing II



Ir. Bambang Poerwadi, MS Tanggal……………………



Ir. Taufik Iskandar Tanggal……………......



Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik



Ketua Program Studi Teknik Kimia



Nawir Rasidi, ST.,MT Tanggal……………………



S.P Abrina Anggraini, ST.,MT Tanggal……………………



ii



LEMBAR PENGESAHAN



Pra Rencana Pabrik Biodiesel dari Minyak Jarak dengan Proses Transesterifikasi



Oleh : Albertus Wisang Koli



0205010001



Telah dipertahankan dihadapan dan telah diterima Tim Penguji Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang



Tim Penguji 1. Ir. Bambang Poerwadi, MS



: …………………..



2. Ir. Taufik Iskandar



: …………………..



3. S.P. Abrina Anggraini, ST.,MT :…………………..



iii



PERNYATAAN



Kami yang bertanda tangan dibawah ini : Nama



: Albertus Wisang Koli



NPM



: 020.501.0001



Program Studi : Teknik Kimia Menyatakan bahwa Skripsi dengan judul Pra Rencana Pabrik Biodiesel dari Minyak Jarak dengan Proses Transesterifikasi merupakan karya tulis yang saya buat sendiri menurut pangamatan serta kayakinan saya. Skripsi ini tidak mengandung bagian Skripsi atau karya tulis yang pernah diterbitkan atau ditulis oleh orang lain, kecuali kutipan referensi yang dimuat dalam rangka Skripsi ini. Apabila kenyataan dikemudian hari pernyataan saya ini tidak benar, saya sanggup menerima sanksi akademik berupa apapun dari Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang.



Malang, 2009 Penyusun



Albertus Wisang Koli



Mengetahui, Dosen Pembimbing I



Dosen Pembimbing II



Ir. Bambang Poerwadi, MS.



Ir. Taufik Iskandar.



iv



KATA PENGANTAR



Puji dan Syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan Rahmatnya serta bimbinganNya kami dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul Pra Rencana Pabrik Biodiesel dari



Minyak Jarak dengan



Proses Transesterifikasi Pada kesempatan ini pula tak lupa kami mengucapkan limpah terima kasih kepada: 1. Bapak Nawir Rasidi, ST.,MT, selaku Dekan Fakultas Teknik. 2. Ibu S.P Abrina Anggraini, ST.,MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia. 3. Bapak Ir. Bambang Poerwadi, MS, selaku Dosen Pembimbing Utama 4. Bapak Ir. Taufik Iskandar, selaku Dosen Pembimbing Kedua 5. Ibu Susy Yuniningsih, ST.,MT, selaku Kepala Lab UNITRI 6. Kedua Orang Tua yang telah bersusah payah dan mengorbankan waktu mereka hingga terselesainya skripsi ini. 7. Semua pihak yang turut membantu baik dari segi moril maupun materil sehingga terselesainya tugas penelitian ini yang tak dapat kami sebutkan satu per satu. kami menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat saya harapkan agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya.



Malang, Feb 2009



Penyusun



v



DAFTAR ISI



Halaman i



HALAMAN JUDUL ………………………………………………..………



LEMBAR PERSETUJUAN……………………………………………………… ii LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………… iii SURAT PERNYATAAN…………………………………………………….



iv



KATA PENGANTAR ……………………………………………………………. v DAFTAR ISI …………………………………………………………………… vi viii DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………. DAFTAR TABEL ……………………………………………………………… xi ABSTRAK …………………………………………………………….…………. x BAB I



PENDAHULUAN …………………………………………………..I - 1



BAB II



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



III – 1 BAB III NERACA MASSA …………………………………………………. BAB IV



IV – 1 NERACA PANAS …………………………………………………….



BAB V



V–1 SPESIFIKASI PERALATAN ……………………………………….



VI – 1 BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA ………………………………… VII – 1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …………… VIII – 1 BAB VIII UTILITAS ……………………………………………………………. BAB IX



IX – 1 LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK …………………………..



BAB X



STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN ……………………..X - 1



XI – 1 BAB XI ANALISIS EKONOMI ……………………………………………… XII - 1



vi



BAB XII KESIMPULAN ……………………………………….



XII – 1



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



vii



DAFTAR GAMBAR



Gambar 2.1 Reaksi Esterifikasi menjadi Metil ester…………………………



II-1



Gambar 2.2 Reaksi Transesterifikasi menjadi Metil ester Asam lemak………. II-2 Gambar 2.3 Proses Flow Diagram Pabrik minyak jarak …………………….



II-9



IX-7 Gambar 9.1 Peta Indonesia.. …………………………………………...………. Gambar 9.2. Peta Nusa Tenggara Timur……………………………………



IX-8



Gambar 9.3. Peta Kabupaten Ende………………………………………….



IX-8



Gambar 9.4. Peta Kecamatan Ende Selatan…………………………………. IX-9 Gambar 9.5. Tata Letak Pabrik Minyak Jarak………………………………….IX-9 Gambar 9.6. Tata Letak Alat Pabrik Minyak Jarak………………………..



IX-13



Gambar 10.1. Stuktur Organisasi Perusahaan……………………………… X-24 Gambar 11.1. Gambar Grafik Break Event Point (BEP)……………………...XI-11



XI-18 E-1



viii



DAFTAR TABEL



I–2 Tabel 1.1 Ketersediaan Energi Fosil di Indonesia ………………………………. Tabel 1.2. Tanaman Penghasil Minyak Nabati di Indonesia……………….



I–5



Tabel 1.3. Potensi Lahan Pengembang Tanaman Jarak………………….



I–6



Tabel 1.4. Luas Lahan Tanaman Jarak……………………………………… I– 11 Tabel 1.5. Komposisi Minyak Jarak……………………………………….



I – 16



Tabel 1.6. Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak………………………..



I – 17



Tabel 1.7. Data Perusahaan Biodiesel di Indonesia……………………….



I– 27



Tabel 1.8. Data Konsumsi di Indonesia…………………………………..



I –28



Tabel 2.1. Perbandingan Reaksi Transesterifikasi………..........................



II– 16



Tabel 7.1. Instrumentasi Peralatan Pabrik………………………………..



VII – 5



Tabel 7.2. Peralatan Keselamatan Kerja………………………………….. VII– 12 Tabel 9.1. Perincian Luas Daerah Pabrik…………………………………. XI - 11 Tabel 10.1.Jadwal Kerja Karyawan Pabrik……………………………….. X – 14 Tabel 10.2. Jabatan Pendidikan Tenaga Kerja…………………………….



X - 17



Tabel 10.3. Daftar Upah Karyawan……………………………………….



X- 22



Tabel 11.1. Cash Flow untuk NPV 10 tahun……………………………… XI - 13 Tabel 11.2. Cash Flow untuk IRR selama 10 tahun………………………



ix



XI - 14



ABSTRAK



Biodiesel dari minyak jarak merupakan minyak yang telah melalui proses transesterifikasi secara konversi dari trigliserida menjadi alkyl alkohol melalui reaksi dengan alkhol menghasilkan produk samping yaitu gliserin menjadi kandidat sumber gugus alkil adalah methanol sebagai pereaksi, NaOH sebagai katalis, HCL sebagai penetral PH metal ester, activated carbon sebagai bleabcing agent pada gliserin. Adapun kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut pengaruh air dan asam lemak bebas, perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah, jenis alkohol, jenis katalis, metalisis crude dan refined minyak nabati, temperatur serta dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar untuk mesin putaran cepat seperti mobil. Utilitas merupakan salah satu bagian yang sangat penting untuk menunjang jalannya proses produksi yang diperlukan pada pabrik minyak jarak ini yaitu air = 4044,0509 kg/jam, steam 1148,02804 kg/jam, listrik 110,635 kWh, bahan bakar = 1206,7824 l/hari. Pabrik minyak jarak ini direncanakan didirikan di Bhoanawa, Kecamatan Ende Selatan, Kabupaten Ende, Provinsi Nusa Tenggara Timur pada tahun 2010 dengan kapasitas produksi 200.000 ton/tahun. Bentuk perusahaan adalah perseroan terbatas (PT) dengan stuktur organisasi garis dan staf. Dari hasil perhitungan ekonomi didapatkan BEP = 44,28 %, POT = 1,314 tahun , ROIBT = 86,93 % ROIAT = 61,31 % SDP = 8,72 % IRR = 21,2173 %



x



I-1



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang



Indonesia yang bermula adalah net-exporter di bidang bahan bakar minyak (BBM) kini telah menjadi net-importer BBM sejak tahun 2000. Hal ini sungguh ironis karena terjadi pada saat harga minyak dunia tidak stabil dan cenderung mengalami peningkatan. Pada periode bulan Januari - Juli 2006 yang lalu, produksi BBM Indonesia hanya mencapai sekitar 1,3 juta barel per hari sehingga terdapat deficit BBM sebesar 270.000 barel yang harus dipenuhi melalui impor. Dengan harga minyak dunia mencapai USD 70 per barel, untuk memenuhi deficit sebesar 270.000 barel tersebut Indonesia harus menyediakan budget setiap harinya USD 18.900 per hari (sekitar Rp 170 miliar per hari). Tingginya harga minyak dunia menyebabkan harga BBM di dalam negeri meningkat. Pemerintah melakukan subsidi untuk menyesuaikan harga BBM, tetapi subsidi BBM ini mulai dikurangi sejak tahun 2003. Wujud nyata dari pengurangan subsidi ini adalah dinaikkannya harga BBM pada tanggal 1 Oktober 2005. Kondisi ini sungguh memprihatinkan, terlebih lagi ketergantungan Indonesia terhadap bahan bakar fosil sangat besar. Hal ini terlihat dari setiap aktivitas masyarakat Indonesia sehari-hari yang tidak terlepas dari pemakaian bahan bakar, seperti untuk memasak, penerangan, transportasi dan angkutan. Berdasarkan data ESDM (2006), minyak bumi mendominasi 52,2% pemakaian energi di Indonesia, sedangkan penggunaan gas bumi sebesar 19%, batubara 21,5%, air 3,7%, panas bumi 3 % dan energi terbarukan hanya sekitar 0,2 % dari



I-1



I-2



total penggunaan energi. Padahal menurut data ESDM (2006), cadangan minyak bumi Indonesia hanya sekitar 500 juta miliar barel per tahun. Ini artinya jika terus dikonsumsi dan tidak ditemukan teknologi cadangan minyak baru atau tidak ditemukan teknologi baru untuk mengingkatkan recovery minyak bumi, diperkirakan cadangan minyak bumi Indonesia akan habis dalam waktu dua puluh tiga tahun mendatang. Sudah saatnya Indonesia mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil dengan mengembangkan sumber energi alternatif terbarukan. Pengembanagn bioenergi diharapkan dapat mensubtitusi kebutuhan BBM di Indonesia yang tahun 2007 diperkirakan mencapai 30,4 juta kiloliter (kl) untuk premium. ( Andi Nur Alam Syah,2006). Tabel 1.1 Ketersediaan energi fosil Indonesia



Enegi Fosil Sumber daya



Minyak Bumi 86,9 miliar barel



Gas 384,7 TSCF



Batu bara 57 miliar ton



Cadangan



9 miliar barel



182 TSCF



19.3 miliar ton



Produksi pertahun



500 juta barel



3,0 TSCF



130 juta ton



Sumber : Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2006



1.2 PERKEMBANGAN INDUSTRI Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang dilihat dari peningkatan laju konsumsi BBM, serta menurunnya kemampuan produksi minyak dalam negeri secara alami di perlukan langkah-langkah untuk mendapatkan sumber energi alternatif. Tahun 1910, pada Pekan Raya Dunia di Paris seorang insinyur dari Jerman bernama Rudolf Christian Karl Diesel memamerkan dan peragakan pertama kali



I-3



hasil penemuan dan ciptaannya, yaitu mesin atau motor diesel. Motor atau mesin diesel pertama di dunia itu dijalankan dengan bahan bakar dari minyak kacang dan minyak perasan biji hemps/ganja (Cannabissativa) Dua tahun kemudian, saat berpidato dalam acara pendaftarkan paten mesin hasil karyanya itu, Diesel menyatakan “ Pemakaian minyak nabati sebagai bahan bakar untuk saat ini akan menjadi penting sebagaimana penggunaan minyak bumi dan produktir batu bara sekarang”. Kata –kata di atas tadi diucapkan lebih dari 90 tahun silam, ketika masalah-masalah lingkungan hidup seperti krisis energi, perubahan iklim, pemanasan global dan penipisan lapisan ozon sama sekali belum disinggung seperti tiga dasawarsa terakhir ini. Prakarsa yang dilakukan Diesel tersebut digagalkan sehingga mesin diesel yang kita jumpai sampai saat ini justru digerakan oleh BBM konvensional Petro Diesel. Rangkaian riset yang tergabung dalam kelompok Roma Lester Brown yang di pimpin oleh Dennis Meadows dan Lester Brown yang tergabung dalam Kelompok Roma pada tahun 1980 membuktikan kebenaran hipotesis-hipotesis dasar yang dikemukakan Diesel. Kelompok ini memperingatkan bahwa jika tidak dihentikan atau dirubah arahnya, kecenderungan itu akan mengarah pada batasbats pertumbuhan (limits to growt ). Pandangan Mathusian semakin terbukti secara empiris, terutama menyangkut ketersediaan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, termasuk bahan bakar fosil (BBM). Dua laporan terbaru dari Congressional Reseaech Service (RSC) pada tahun 1985 dan 2003 kepada Komisi Energi di Kongres Amerika Serikat, menyebutkan bahwa jika tingkat penggunaan bahan bakar fosil masih terus seperti sekarang (tanpa peningkatan dalam efisiensi



I-4



produksi cadangan baru, dan peralihan ke sumber-sumber energi alternatif terbarukan), cadangan sumber energi bahan bakar fosil dunia, khususnya minyak bumi diperkirakan hanya akan cukup untuk 30-50 tahun lagi. Sebenarnya, ancaman kelangkaan cadangan minyak bumi satu-satunya masalah yang ditimbulkan tetapi dampak dari penggunaannya jauh lebih berbahaya. ( Andi Nur Alam Syah,2006).



Indonesia mempunyai potensi yang sangat besar sebagai penghasil biodiesel karena sumber daya alam sumber minyak nabatinya yang melimpah. Namun belum banyak investor yang tertarik untuk menanamkan modal pada industri ini. Peningkatan kebutuhan bahan bakar diesel dan menipisnya sumber minyak bumi, maka untuk itu perlu didirikan pabrik biodiesel di Indonesia. Pengembangan minyak dari tanaman jarak melalui pendekatan ilmiah di Indonesia dipelopori oleh Dr. Robert Manurung dari Institut Teknologi Bandung sejak tahun 1997 dengan focus ekstraksi minyak dari tanaman jarak. Sejak tahun 2004 yang lalu, penelitian ini mendapat dukungan dari Mitsubshi Research Institute (Miri) dan New Energy and Industrial



Technology Development



Organization (NEDO) dari Jepang. Menghadapi krisis kelangkaan BBM dan kenaikan harga BBM di Indonesia, Pemerintah mulai mengali sumber-sumber energi alternatif. Minyak jarak ini pun mulai mendapatkan perhatian serius dari Pemerintah. Setelah dirintis oleh ITB, dan selanjutnya diikuti oleh lembaga pemerintah pusat yaitu BPPT, dan oleh Pemerintah daerah seperti Pemprov Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Pemkab Purwakarta, dan Pemkab Indramayu, serta BUMN seperti PT. Pertamina, PT. PLN dan PT. Rajawali Nusantara Indonesia (RNI) semua saling



I-5



bekerja sama untuk pengembangan minyak jarak sebagai bahan bakar minyak alternatif ini. Tabel 1.2 Menunjukan tanaman-tanaman penghasil minyak nabati di Indonesia yang berpotensi untuk diolah menjadi biodiesel. Tabel 1.2 Tanaman penghasil minyak nabati serta sifatnya di Indonesia Minyak



Massa Jenis (200C), Kg/Liter



Viskositas Kinematika (200C),cSt



DHc, MJ/Kg



Angka Sentane



Titik Awan/ Kabut,0C



Titik Tuang,0C



Kelapa



0,915



30



37,10



40-42



28



23-26



Sawit



0,915



60



36,90



38-40



31



23-40



Kapas



0,921



73



36,80



35-50



-1



2



Jarak



0,920



77



38,00



23-41



2



-3



Sumber : Vaitilingom et.al.,1997



Berdasarkan pertimbangan ekonomi, minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku biodiesel harus mudah didapat, mudah dibudidayakan di Indonesia dan mempunyai yield minyak nabati tinggi. Prioritas diberikan untuk tanaman non pangan agar tidak mengganggu sumber pangan. Dari tabel 1.1 dapat dilihat bahwa tanaman jarak merupakan tanaman penghasil minyak nabati nonpangan yang paling berpotensi. Jarak (Rinicus communis) belum banyak dibudidayakan di Indonesia semenjak Jarak Pagar ( Jatropha curcas ) banyak ditanam di Jawa Tengah dan Nusa Tenggara Barat. Jarak berpotensi untuk dikmbangkan, baik di daerah kering maupun marjinal, terutama di Nusa Tenggara Timur dengan potensi produksi biji sebanyak 7,5 – 10 ton/ha setelah penanaman 5 tahun. Budi daya jarak pagar sudah dicanangkan sebagai Gerakan Nasional Budi Daya Jarak oleh Menteri Sosial Bachtiar Chamsah dalam rapat koordinasi (Rakor) KESRA tanggal 6 September 2005.



I-6



Daerah- daerah yang akan diikutkan dalam program budi daya jarak diantaranya Nusa Tenggara Timur, Gorontalo, Nanggroe Aceh Darissalam (NAD), Jakarta dan Banten, Jawa Barat, Jawa Tengah, dan Jawa Timur. Dari program ini ditargetkan penanaman jarak pagar sebanyak 2.500 ha pada tahun 2005, 100.000 ha pada tahun 2006, 1 juta ha pada tahun 2007, 5 juta ha pada tahun 2008, dan 10 juta ha pada tahun 2009. Tabel 1.3. Potensi lahan yang sesuai untuk pengembangan jarak pagar Propinsi NAD Sumut Sumbar Riau Jambi Sumsel Bengkulu Lampung Babel Jabar Jateng DIY Jatim Banten Bali NTB NTT Kalbar Kalteng Kalsel Kaltim Sulut Sulteng Sultra Gorontalo Maluku Maluku utara Papua Jumlah



S1 180.139 215.393 4.269 218.284 530.207 718.823 156.319 231.011 494.630 35.227 960.595 134.484 19.892. 37.887 595.421 67.463 171.063 833.745 3.643.059 143.760 506.887 435.483 1.015.825 290.146 766.888 980.457 14.227.535



S2 160.746 66.023 445.022 74.416 33.999 574.121 116.576 51.423 428.539 833.293 984.340 48.559 680.468 122.407 27.248 13.701 162.982 716.909 5.534.911



S3 836.001 1.390.475 781.189 1.600.844 993.134 3.229.784 602.022 706.931 947.881 306.989 338.824 8.454 255.722 36.646 124.466 322.174 3.897.005 3.632.324 623.326 2.878.161 538.555 373.638 613.780 177.833 316.223 1.526.379 3.445.699 29.719.254



Sumber : Direktur Jendral Perkebunan, 2006



Keterangan : S1 = sangat sesuai, S2 = sesuai, S3 = kurang sesuai



Jumlah (Ha) 1.176.904 1.605.868 785.458 1.681.562 1.211.418 3.759.991 602.022 1.491.777 1.104.200 983.022 907.870 77.680 1.790.438 287.706 95.580 590.882 1.750.888 4.948.808 3.803.387 1.505.630 7.201.688 682.315 880.525 1.171.670 1.220.906 303.847 1.246.093 49.531.186



I-7



Provinsi Nusa Tenggara Timur sangat cocok untuk mengembangkan tanaman jarak pagar karena merupakan tanaman tahunan yang tahan kekeringan. Tanaman ini mampu tumbuh dengan cepat dan kuat dilahan yang beriklim panas,tandus, dan berbatu seperti di Nusa Tenggara Timur. Tumbuhan ini sangat toleran terhadap kondisi kering dan dapat di daerah yang curah hujan rendah yaitu 200-1.500 mm/tahun. Sebagian besar dari tanah tersebut mempuyai solum dangkal ini berarti ini berarti dari aspek teknis produksi minyak jarak dapat dikembangkan dan diproduksi secara luas hampir diseluruh wilayah di Nusa Tenggara Timur. Tujuan dari pengembangan dari tanaman minyak jarak antara lain :  Memberikan kontribusi terhadap pemenuhan kebutuhan jarak sebagai bahan baku penghasil sumber alternatif.  Meningkatkan pendapatan petani melalui optimasi pemanfaatan lahan pertanian. Adapun sasaran dan kebijakan pengembangan tanaman jarak diarahkan ke pada seluruh kabupaten/kota pada kawasan lahan dan marginal dengan kebijakan antara lain :  Pemenuhan kebun jarak (lahan petani yang telah dimanfaatkan dan belum dimanfaatkan dengan tetap memperhatikan proporsi peruntukan lahan untuk pemenuhan kebutuhan pangan petani).  Rintisan pengembangan industri pengolahan skala minim.  Mempersiapkan pembangunan industri terpadu skala besar.



I-8



 Mendorong



dan



menggerakan



partisipasi



masyarakat



dalam



mengembangkan tanaman jarak dengan menggunakan seoptimal mungkin potensi yang dimiliki.  Mengembangakan teknologi produksi dengan menitik beratkan pada penyediaan benih bermutu serta peningkatan produktivitas dan kualitas produksi.  Memfasilitasi pengembangan kemitraan usaha, kelembangaan usaha, dan investasi. Factor-faktor pengembangan tanaman jarak : a. Faktor- faktor pengembangan tanaman jarak :  Deklerasi para menteri tanggal 12 oktober 2005 tentang Gerakan Nasional Penanggulangan Kemiskinan dan krisis BBM melalui rehabilitasi dan reboisasi 10 juta hektarlahan kritis dengan tanaman yang menghasilkan energi pengganti BBM.  Instruksi



Presiden



Nomor



1



Tahun



2006



tentang



Penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (Biofuel) menjadi lebih dari 5%.  Hasil rapat terbatas para Menteri, Gurbenur bersama Presiden Republik Indonesia di Losari Magelang Jawa Tengah tentang pengembangan komoditi (tebu, kelapa sawit, ubi kayu, sorgum dan jarak) sebagai penghasil untuk substitusi biodiesel dan bioetanol sebagai prostitusi premium.



I-9



 Tersedianya lahan di Nusa Tenggara Timur yang berpotensi untuk pengembangan tanaman jarak.  Penelitian Perguruan Tinggi (Undana) menjukan bahwa lahan di Nusa Tenggara Timur yang berpotensi untuk mengembangakan tanaman jarak.  Dukungan Pemerintah Provinsi dan Kabupaten/Kota yang ditandai dengan adanya perjanjian kerjasama dengan calon investor di bidang pembibitan. b.Kendala yang menjadi penghambat dalam pengembangan tanaman jarak :  Trauma masyarakat terhadap program pengembangan perkebunan di Nusa Tenggara Timur dimasa lalu yang kurang memberikan keuntungan secara ekonomi bagi masyarakat petani.  Harga hasil komoditi perkebunan kurang stabil sehingga masyarakat



kurang



berminat



dalam



pengembangan



komoditi dimaksud. c.Peluang dan potensi pengembangan minyak jarak :  Kebutuhan akan BBM yang semakin meningkat sementara penyediaan semakin menipis sehingga diperlukan bahan bakar pengganti BBM.  Bahan bakar nabati (boifuel) merupakan bahan bakar terbarukan yang memiliki peluang pasar yang besar.  Jarak pagar telah dikenal oleh masyarkat Nusa Tenggara Timur secara luas.



I-10



 Terbukanya lapangan kerja bagi petani Nusa Tenggara Timur.  Memanfaatkan lahan kritis yang selama ini tidak dikelola. Sedangkan potensi untuk pengembangan tanaman jarak di Nusa Tenggara Timur cukup luas dan diproyeksikan lahan yang sesuai untuk pengembangan tanman jarak seluas 2.190.406 Ha yang terbesar pada kabupaten/kota di Nusa Tenggara Timur. Peluang pengembangan jarak pagar di Nusa Tenggara Timur :  Tersedianya lahan seluas 2.177.456 Ha.  Masyarakat Nusa Tenggara Timur telah lama mengenal tanaman jarak sebagai bahan untuk penerangan dan obat tradisional.  Tanaman jarak cocok di kembangkan di Nusa Tenggara Timur karena tahan terhadap kekeringan dan dan dapat ditanam pada tanah berbatuan, berkerikil, berpasir maupun mengadung garam.  Tanaman jarak tidak terlalu memerlukan perawatan dapat beradaptasi dengan berbagai cuaca, tidak diserang hama, dan tidak dikonsumsi ternak.  Tanaman jarak dapat bertahan dalam waktu lama dalam kondisi kering dan mudah berkembang biak.  Dukungan Pemerintah Provinsi, Kabupaten/Kota dalam mengembangkan tanaman jarak yang ditandai dengan adanya



perjanjian



pengusaha lainnya.



kerjasama



dengan



investor



dan



I-11



 Adanya kecenderungan minat investor untuk berinvetasi dibidang tanaman jarak yang ditandai dengan kehadiran investor (PT. Amarta Trans Nusantara dan PT. Rajawali Nasional Indonesia). Pelaksanaan pengembangan tanaman jarak di Nusa Tenggara Timur dalam hal ini Pemerintah Propinsi Nusa Tenggara Timur telah mentindaklanjuti deklerasi para Menteri Kabinet Indonesia Bersatu tanggal 12 Oktober 2005 dan Instruksi Presiden Nomor 5 tahun 2006 dengan langkah-langkah kongkrit sebagai berikut : Tabel 1.4. Luas lahan tanaman jarak yang dikembangkan oleh Pemerintah Nusa Tenggara Timur pada tahun 2006 No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Total



Kabupaten/Kota Kupang TTS TTU Belu Alor Flores Timur Sikka Ende Ngada Manggarai Manggarai Barat Sumba Barat Sumba Timur Kota Kupang Lembata Rote Ndao



2006 2007 90 7.650 130 7.650 500 6.050 100 6.050 536 7.550 280 7.550 130 4.050 130 7.550 100 7.550 100 7.550 120 8.050 700 17.050 350 17.050 50 50 130 7.550 100 7.550 3.546 126.500



Satuan Areal (ha) 2008 2009 2010 Total 16.650 22.050 22.050 68.450 7.650 7.050 7.050 29.530 6.450 6.650 6.650 26.300 6.450 6.650 6.650 25.900 7.550 8.650 8.650 32.936 7.550 8.650 8.650 32.680 4.550 5.150 5.150 19.030 7.550 8.650 8.650 32.530 7.550 8.650 8.650 32.500 7.550 8.650 8.650 32.500 16.050 21.450 22.050 67.720 17.650 22.050 22.650 80.100 17.650 22.050 22.050 79.750 50 50 50 250 7.550 8.650 8.650 32.630 7.550 8.650 8.650 32.500 146.000 173.700 175.500 625.246



Sumber : Website Badan Koordinasi Penanaman Modal Daerah Provinsi Nusa Tenggara Timur



Kegiatan-kegiatan yang dilakukan pemerintah dalam rangka mendukung pengembangan tanaman jarak :



I-12



 Sosialisasi kebijakan penanaman modal tahun 2005 dengan sub tema tanaman jarak sebagai energi alternatif pengganti BBM yang dihadiri akedemisi,investor lainnya serta jajaran Pemerintah Propinsi, Kabupaten/Kota.  Kajian akademis bekerja sama dengan lembaga perguruan tinggi negeri (Undana) dalam menyusun profil komoditi unggulan daerah diantaranya tanaman jarak.  Penyediaan lokasi pabrik pengolahan minyak jarak kepada PT.Amarta Trans Nusantara.  Pemetaan/maping lokasi potensi perkebunan pada kawasankawasan-kawasan perkebunan di Nusa Tenggara Timur.  Surat Gubernur Nusa Tenggara Timur Nomor BU.515 /06/BKPMD/2006 tentang Sosialisasi Kebijakan Bahan Bakar Nabati.  Pengembangan tanaman jarak siap tanam oleh Pemerintah Kabupaten Belu seluas 653 Ha sedangkan siap panen 50 Ha.  Road Show Jatropha Expedition 2006 tanggal 12 Juli 2006 dari Atambua Kabupaten Belu- Kupang- Daratan FloresNTB- Bali- Jawa Timur – Jawa Tengah- Jawa BaratJakarta. Khusus Nusa Tenggara Timur pelaksanaannya atas kerja sama PT.BioChem dengan Pemerintah Daerah Nusa Tenggara Timur.



I-13



Peranan investasi dalam mengembangkan tanaman jarak dalam hal ini pemprosesan minyak jarak antara lain : a. PT.Amarta Trans Nusantara Dalam rangka mendukung kebijakan Pemerintah dalam pengembangan tanaman jarak sebagai tanaman penghasil biodiesel maka dunia usaha dalam hal ini PT.Amarta Trans Nusantara telah menunjukan dengan perolehnya Surat Persetujuan Penanaman Modal Nomor 73/I/PMDN/2006 tanggal 14 juli 2006 dengan bidang usaha Industri Kimia Dasar Organik yang bersumber dari hasil pertanian. Kegiatan yang dilakukan oleh PT.Amarta Trans Nusantara bersama PT.Biochem Internasional antara lain :  Pembibitan anakan tanaman jarak di Desa Neolbaki Kabupaten Kupang seluas 8 Ha.  Pengadaan mesin dan peralatan proses minyak jarak.  Pemberian lahan oleh Pemerintah Nusa Tenggara Timur di Kawasan Industri Bolok untuk pembangunan pabrik seluas 5 Ha.  Bekerja sama dengan Pemerintah Kabupaten Kupang, Timor Tengah Selatan, Timor Tengah Utara, Belu dalam bentuk mou pengolahan jarak.  Kegiatan Road Show Atambua Kabupaten Belu- Jakarta. b. PT.Rajawali Nasional Indonesia Telah melakukan kegiatan persiapan penanaman jarak seluas 200 Ha di Kabupaten Sumba Barat bekerja sama dengan Pemerintah Daerah setempat.



I-14



Biodiesel adalah bahan bakar dari minyak nabati yang dapat digunakan pada semua jenis mesin diesel tanpa harus dimodifikasi terlebih dahulu. Biodiesel dapat dibuat dari semua jenis minyak termasuk minyak yang dihasilkan langsung dari pengepresan biji tumbuhan ( virgin oil ) seperti minyak kedelai, minyak biji bunga matahari, minyak kanola, minyak kelapa, dan minyak biji jarak bahkan biodiesel dapat dibuat dari minyak goreng bekas dan minyak dari lemak hewan. 1.3 PENGGUNAAN Minyak jarak dihasilkan dari tanaman jarak (Rinicus communis) merupakan semak atau pohon yang tahan terhadap kekeringan sehingga tahan hidup di daerah dengan curah hujan rendah. Tanaman dari keluarga Euphorobiaceae ini banyak ditemukan di Afrika Tengah dan Selatan, Asia Tenggara dan India. Awalnya, tanaman ini kemungkinan didistribusikan oleh pelaut Portugis dari Karibia melalui Cape Verde dari Guinea Bissau ke negara lain di Afrika dan Asia. Jarak dapat diperbanyak dengan setek. Sesuai dengan namanya, tanaman ini awalnya secara luas ditanam sebagai pagar untuk melindungi lahan dari serangan ternak. Seperti jenis lainnya, jarak merupakan tanaman sukulen yang meranggas selama musim kemarau. Tanaman yang sering digunakan sebagai pengendali erosi ini beradaptasi dengan baik di daerah yang gersang dan agak tandus. Semua bagian tanaman jarak telah digunakan sejak lama dalam pengobatan tradisonal. Minyaknya digunakan sebagai pembersih perut (pencahar), mengobati penyakit kulit, dan untuk mengobati rematik. Sari pati cairan rebusan



I-15



daunnya digunakan sebagai obat batuk dan antiseptic pasca melahirkan. Bahan yang berfungsi meredakan luka dan peradangan juga telah diisolasi dari bagian tanaman jarak pagar menunjukkan sifat antimoluksa, anti serangga dan anti jamur. Phorbol ester dalam jarak pagar diduga merupakan salah satu racun utamanya. Proses minyak jarak yang berhubungan dengan pemanfaatan jarak ,antara lain perbaikan genetika tanaman, pengendalian pestisida biologis, ekstraksi minyak dengan enzim, fermentasi anaerob dan dari bungkil, pengisolasian bahan anti peradangan dan enzim pereda luka. Keuntungan lain dari penggunaan biodiesel dari tanaman jarak (Rinicus communis) antara lain : 1. Sebagai pemanas berbahan bakar diesel, penerangan dan kompor. Dapat juga menggantikan kerosene pada lampu dan kompor kemah. 2. Sebagai pengganti bahan bakar model pesawat dalam mesin model pesawat. 3. Sebagai pengganti minyak pelumas dalam rumah tangga. 4.



Sebagai pelarut untuk cat non-otomotif, cat semprot, dan bahan kimia aditif lain.



5. Pembersih untuk komponen mesin yang berminyak. Bagian yang akan dibersihkan biasanya dibenam dalam biodiesel selama satu malam dan paginya sudah bersih. 6. Sebagai pelumas mesin. 7. Sebagai pembakar keramik dalam tungku. 8. Sebagai pembersih tumpahan minyak bumi di atas tanah atau air.



(Andi Nur Alam Syah,2006)



I-16



1.4 Spesifik Bahan Baku dan Produk 1.4.1 Bahan Baku Utama a. Minyak Jarak Minyak jarak mempunyai rasa asam dan dapat dibedakan dengan trigliserida lainnya karena bobot jenis, viskositas dan bilangan asetil serta kelarutannya dalam alkohol nilainya relatif tinggi. Minyak jarak larut dalam etanol 95% pada suhu kamar serta pelarut organik yang polar dab sedikit larut dalam golongan hidrokarbon alifatis. Nilai kelarutan dalam petroleum eter relatif rendah dan dipakai untuk membedakan dengan golongan trigliserida lainnya. Kandungan tokoferol kecil ( 0,05%), serta kandungan asam lemak esensial yang sangat rendah menyebabkan minyak jarak tersebut berbeda dengan minyak nabati lainnya. ( Kateren,1986). Minyak jarak dan turunannya digunakan dalam industri cat, varnish, laquer, pelumas, tinta cetak, linoleum, oil cloth dan sebagai bahan baku dalam industri-industri plastik dan nilon. Dalam jumlah kecil minyak jarak dan turunannya juga digunakan untuk pembuatan kosmetik, semir dan lilin. Biji jarak terdiri dari 75% kernel ( daging biji ) dan 25% kulit dengan komposisi sebagai berikut : Tabel 1.5 Kompsosisi Biji Jarak Komponen



Jumlah ( % )



Minyak



54,00



Karbohidrat



13,00



Serat



10,25



I-17



Abu



0,25



Protein



18,00



TOTAL



100,00



( Sumber : Keteren S . )



Minyak jarak mempunyai kandungan asam lemak dengan komposisi sebagai berikut : Tabel 1.6 Komposisi Asam Lemak Minyak Jarak Komposisi Jumlah ( % ) Asam risinoleat



89,5



Asam linoleat



4,2



Asam oleat



3,0



Asam stearat



1,0



Asam dihidroksi stearat



0,7



Asam linolenat



0,3



Asam palmitat



1,0



Asam eikosanoat



0,3



Total



100,0



( Sumber : Kirk Othmer 5: 3 )



Sifat fisik : Rumus Molekul



: CH3 ( CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)7COOH



Caloric Value



: 9470 Kkal/kg



Flas Point



: 290 0C



Density



: 0,918/g/ml



Viscosity



: 50,80



I-18



Sifat Kimia : Pada daftar bahan yang berbeda dari biji jarak yang dihitung berdasarkan bahan kering. Racun utama dari bungkil biji jarak yang disebut dengan curcain ditemukan pada tahun 1913. Bungkil biji jarak diproses dengan pemanasan dan kimia untuk menghilangkan racunnya, yang terdiri atas lectin tidak aktif secara total, sedangkan phorbol ester hanya dapat dikurangi kadar racunnya hingga 50 ppm melalui proses kimia. Bungkil jarak yang telah didektoksifikasi ini memiliki kandungan protein dari kedelai sehingga cocok dijadikan sebagai bahan pakan ternak dari bungkil jarak yang cukup mahal. b. Natriumhidroksida ( NaOH ) Natriumhidroksida disebut juga soda kaustik. Bahan kimia ini paling banyak digunakan sebagai basa kuat dalam pembuatan tekstil, kertas dan deterjen. Natriumhidroksida dibuat melalui proses elektrolisa larutan natriumklorida dan merupakan produk samping dari klorin. Dalam pembuatan biodiesel, natriumhidroksida digunakan sebagai katalis reaksi trans-esterifikasi. Natriumhidroksida yang digunakan harus bersifat anhidrat untuk menghindari terjadinya reaksi penyabunan yang tidak diinginkan. Spesifikasi natriumhidroksida yang digunakan yaitu : Rumus molekul



: NaOH



Berat molekul



: 39,9972



Specific gravity / densitas



: 2,13 g.cm-3



Viskositas



: N.A.



Titik didih



: 13900C pada 760 mmHg



I-19



Titik leleh



: 3180C



Tekanan uap



: 1 mmHg pada 7390C



Densitas uap



: N.A.



Bentuk



: padat



Warna



: putih



c. Metanol ( CH3OH ) Metanol atau metil alkohol yang disebut juga alkohol kayu, merupakan alkohol paling sederhana dengan karekteristik berbentuk cairan dengan volatilitas yang tinggi, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun. Metanol juga merupakan zat anti beku, pelarut, bahan bakar dan denaturant untuk etil alkohol. Pada pembuatan biodiesel, metanol bereaksi dengan trigliserida minyak nabati menghasilkan ester dan gliserol. Reaksi ini disebut reaksi trans-esterifikasi. Katalis biasanya digunakan untuk mempercepat reaksi trans-esterifikasi ini. Spesifikasi metanol yang diguanakan sebagai berikut : Rumus molekul



: CH3OH



Berat molekul



: 32,037



Specific gravity/densitas



: 791g. cm3



Viskositas



: 0,55 cP pada 20 0C



Titik didih



: 64,7 0C pada 760mmHg



Titik leleh



: -98 0C



Tekanan uap



: 128 mmHg at 20 0C



Densitas uap



: 1,11 (Udara = 1)



Bentuk



: cair



Warna



: tidak berwarna



I-20



(http://avogrado.chem.iastate.edu/MSDS)



1.4.1.1 Bahan Baku Pembantu a. Hydrochloric Acid (HCI) Rumus molekul



: HCI.H2O



Berat molekul



: 36,4610



Specific gravity



: 1,0-1,2



Viskositas



:N.A



Titik didih



: 81,5-110 0C pada 760 mmHg



Titik leleh/beku



: -74 0C



Tekanan uap



: 5,7 mmHg pada 0 0C



Densitas uap



: 1,26 g/cm3



Bentuk



: cair jernih



Warna



: tidak berwarna, agak kekuningan (http://avogrado.chem.iastate.edu/MSDS,



20 Februari 2008)



b. Kalsiumklorida ( CaCl2.2H2O ) Rumus molekul



: CaCl2.2H2O



Berat molekul



: 147.01668



Viskositas



:N.A



Titik didih



: > 1600 0 C pada 760 mmHg



Titik leleh/beku



: 772 0C



Tekanan uap



: N.A.



Bentuk



: padat



Warna



: putih atau putih keabu-abuan (http:// www.jtbaker.com/msds/englishhtml, 14 ferbuari 2008)



I-21



1.4.3 Produk a. Biodiesel Spesifikasi produk biodiesel yang dihasilkan adalah sebagai berikut : Rumus molekul



: CHO3.C = O.R (R adalah rantai karbon asam lemak)



Berat molekul (rata-rata)



: 310.625 (metil ester minyak jarak)



Flash point (mangkok tertutup)



: 1500C



Air dan sediment



: 0,05%-volume, maks.



Viskositas kinematik pada 400C



: 6 mm2/s



Ramsbottom carbon residue, % mass : 0,10 Abu tersulfat



: 0,02 % by mass, maks.



Sulfur



: 0,05 % by mass, maks.



Copper strip corrosion



: No. 3, maks.



Cetane number



: 47, min.



Residu karbon



: 0,05 % by mass, maks.



Angka asam – mg KOH/g



: 0,80, maks.



Free glycerin



: 0,02 % mass, maks.



Total glycerin



: 0,24 % mass, maks.



Kandungan fosfor



: 0,001 % by mass, maks.



Suhu destilasi 90%



: 360 0C, maks.



(US standart biodiesel specification, ASTM D-6751, www.journeytoforever.com , 14 February 2008)



Karekteristik diatas perlu diketahui untuk menilai kinerja bahan bakar diesel diantaranya :



I-22



 Viskositas : Viskositas adalah tahanan yang dimiliki fluida yang dialirkan dalam pipa kapiler terhadap gaya gravitasi biasanya dinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalirkan jarak dalam waktu tertentu. Jika viskositas semakin tinggi maka tahanan untuk mengalir semakin tinggi. Karekteristik ini sangat penting karena mempengaruhi kenerja injector pada mesin diesel. Atomisasi bahan bakar sangat bergantung pada viskositas tekanan injeksi serta ukuran lubang injector



(Sherve,1956)



Pada umumnya bahan bakar harus mempuyai viskositas yang lebih rendah agar dapat mudah mengalir dan teratomisasi. Hal ini dikarenakan putaran mesin yang cepat membutuhkan injeksi bahan bakar yang cepat pula. Namun tetap ada batas minimal karena diperlukan sifat pelumasan yang cukup baik untuk mencegah terjadi keausan akibat gerakan piston yang cepat.



(Sherve,1956)



 Angka Sentana : Angka sentana merupakan kempuan bahan bakar yang menyala sendiri (auto ignition). Skala untuk angka sentana biasanya menggunakan referensi berupa campuran normal sentana (C16H34) dengan alpha methyl naphthalene (C10H7CH3) atau dengan heptamethylnonane (C16H34). Normal senatana memiliki angka sentana 100, alpha methyl naphthalene memiliki angka sentana 0 dan heptamethylnonane memiliki angka sentana 15. Angka sentana tiap bahan bakar biasanya didefenisikan sebagai persentase volume dari normal sentana dengan campuran tersebut.



(Sherve,1956)



I-23



Angka sentana yang tinggi menunjukan bahwa bahan bakar dapat menyala pada temperature yang rendah dan sebaliknya angka sentana yang rendah menunjukan bahak bakar yang baru dapat menyala pada temparatur yang relatif tinggi. Penggunaan bahan bakar mesin diesel yang mempunyai angka sentana yang tinggi dapat mencegah terjadinya knocking karena begitu bahan bakar diinjeksikan dalam silinder pembakaran maka bahan bakar akan langsung terbakar dan terakumulasi.



(Sherve,1956)



 Berat Jenis : Berat jenis menunjukan perbandingan berat persatuan volume karekteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Berat jenis bahan bakar diesel diukur dengan menggunakan metode ASTM D287 atau ASTM D1298 dan mempunyai satuan kilogram per meter kubik (kg/m3).  Titik Tuang : Titik tuang adalah titik temperatur rendah dimana mulai terbentuk kristalkristal paraffin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Titik tuang ini dipengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium), semakin tinggi ketidakjenuhan maka titik tuang semakin rendah. Titik tuang juga dipengaruhi oleh panjang rantai karbon semakin panjang rantai karbon maka semakin tinggi titik tuang. Karekteristik ini ditentukan dengan menggunakan metode ASTM D97.  Nilai Kalor Pembakaran : Nilai kalor pembakaran menunjukan energi kalor yang dikandung dalam tiap satuan bahan bakar. Nilai kalor dapat diukur dengan bomb calorimeter kemudian dimasukan ke dalam rumus :



I-24



Nilai kalor =



8100 C 3400 ( H 100



O / 8)



kkal



Nilai kalor H, C, dan O dinyatkan dalam persentase berat setiap unsur yang terkandung dalam satu kilogram bahan bakar.



(Sherve,1956)



 Volatilitas : Volatilitas adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah fasa menjadi fasa uap. Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan tingginya volatilitas.



(Sherve,1956)



 Kadar Residu Karbon : Kadar residu karbon menunjukan kadar fraksi hidrokarbon yang mempunyai titik didih yang lebih tinggi dari range bahan bakar. Adanya fraksi hidrokarbon ini menyebabkan menumpuknya residu karbon dalam ruang pembakaran yang dapat mengurangi kinerja mesin. Pada temperatur tinggi deposit karbon ini dapat membara sehingga menaikkan temperatur silinder pembakaran. (Sherve,1956)  Kadar Air dan Sedimen : Pada Negara yang mempunyai musim dingin kandungan air yang terkadung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar. Selain itu keberadaan air dapat menyebabkan korosi dan pertumbuhan mikroorganisme yang juga dapat menyumbat aliran bahan bakar. Sedimen dapat menyebabkan penyumbatan juga dan kerusakan mesin. (Sherve,1956)  Indeks Diesel : Indeks diesel adalah suatu parameter mutu penyalaan pada bahan bakar mesin diesel selain angka setana. Mutu penyalaan dari bahan bakar diesel dapat diartikan



I-25



sebagai waktu yang diperlukan untuk bahan bakar agar dapat menyala di ruang pembakaran dan diukur setelah penyalaan terjadi. cara menentukkan indeks diesel darisuatu bahan bakar mesin diesel dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini :



TitikAnilin( 0 F ) xAPIGravity Indeks Diesel = 100 Dari rumus di atas dapat diketahui bahwa nilai indeks diesel dipengaruhi oleh titik aniline dan berat jenisnya.



(Sherve,1956)



 Titik Embun Titik embun adalah suhu dimana mulai terlihatnya cahaya yang berwarna suram relatif terhadap cahaya sekitarnya pada permukaan minyak diesel dalam proses pendinginan. Karekteristik ini ditentukan dengan menggunakan metode ASTM D97.  Kadar Sulfur : Kadar sulfur dalam bahn bakar diesel dari hasil penyulingan pertama (straight-run) sangat bergantung pada asal minyak mentah yang akan diolah. Pada umumnya, kadar sulfur dalam bahan bakar diesel adalah 50-60% dari kandungan dalam minyak mentahnya. Kandungan sulfur yang berlebihan dalam bahan bakar diesel dapat menyebabkan terjadinya keausan dalam bagian-bagian mesin. Hal ini terjadi karena adanya partikel-partikel padat yang terbentuk ketika terjadi pembakaran dan dapat juga disebabkan karena keberadaan oksida belerang seperti SO2 dan SO3. karekteristik ini ditentukan dengan menggunakan ASTMD15551.



I-26



 Titik Nyala (Flash point) Titik nyala adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar dapat menyala. Hal ini berkaitan dengan kemanan dan penyimpanan dan penanganan bahan bakar.



(Sherve,1956)



b. Gliserin Pada proses pembuatan biodiesel dihasilkan produk samping yaitu gliserin dengan spesifikasi sebagai berikut : Rumus molekul



: CH2OH.CHOH.CH2OH



Berat molekul



: 92,098



Titik leleh



: 171 0 C



Specific gravity



: 1,258 pada 25 0 C



Tekanan uap



: 0,001 mmHg pada 25 0 C



Densitas uap



: 3,1



Kelarutan dalam air



: larut



Flash point



: 199 0 C



Auto ignin temperature



: 370 0 C



Bentuk



: cair kental



Warna



: bening (http://www.sciencestuff.com/msds/C1794.html, 21 februari 2008 )



1.5 Penetuan Kapasitas Pabrik Dengan asumsi biodiesel yang diproduksi akan digunakan sebagai bahan bakar pengganti minyak bahan bakar diesel, maka kebutuhan akan biodiesel mencapai jutaan liter per tahun. Dengan demikian peluang untuk mendirikan pabrik biodiesel sangat luas maka penentuan kapasitas produksi dengan



I-27



perhitungan perhitungan ditentukan sebagai beikut : Import + kapasitas lama + kapasitas baru = (0.5 x Kapasitas Baru) + konsumsi RUMUS : M1 + M2 + M3 = M4 + M5 Dimana : Input = Output Input terdiri dari: 



jumlah impor ( M1 )







jumlah produksi (M2)







Kapasitas produksi ( M3 )



Output terdiri dari: 



Jumlah ekspor ( M4 )







Perkiraan jumlah konsumsi ( M5 )



Dibawah ini adalah data-data perusahaan penghasil biodiesel di Indonesia yang terbesar : Tabel 1.7. Data Perusahaan Penghasil Biodisel terbesar di Indonesia Nama Perusahaan PT.Eterindo Wahanatama Tbk PT.Sumi Asih PT.Wilmar PT.Musimas PT.Bakri dan Rekayasa Industri PT.Saridumai Sejati PT.Asian Agro Agungjaya PT.Karya Prajona Nelayan Pabrik Lain Total



Kapasitas (ton/tahun) 240.000 100.000 350.000 300.000 100.000 100.000 100.000 100.000 1.810.000 3.200.000



Sumber.www.indonesia.2006



Direncanakan pabrik akan berdiri pada



tahun 2009. Pada produksi



biodiesel ini, data yang digunakan adalah data analisa kebutuhan Minyak Tanah di Indonesia dari tahun 2002 – 2004 sehingga perkiraan penggunaan Biodiesel pada tahun 2009 dapat dihitung sebagai berikut :



I-28



Tabel 1.8 eksport kerosene di Indonesia Tahun



Volume (ton)



2000



14366,6



2001



12636,3



2002



12112,7



2003



13651,7



2004



15645,3



Tabel 1.9 import kerosene di Indonesia Tahun



Volume (ton)



2000



6019,5



2001



5471,8



2002



6525,8



2003



7610,9



2004



117322,0



Tabel 1.10 produksi kerosene di Indonesia Tahun



Volume (ton)



2004



56,912



2005



53,039



2004



47,205



I-29



Tabel 1.11 konsumi kerosene di Indonesia Tahun



Volume (ton)



2000



12455,2



2001



12227,9



2002



11678,3



2003



11753,1



2004



11846,1



Sumber : badan pusat statistik , annual Report Oil and Gas in Indonesia



Dari tabel 1.8 : kenaikan rata-rata ekport per tahun = 13,68% Dari tabel 1.9 : kenaikan rata rata import per tahun = 74,72 % Dari tabel 1.10 : kenaikan rata rata produksi per tahun = 52,38 % Dari tabel 1.11 : kenaikan rata-rata konsumsi per tahun = 56,91 % RUMUS : M1 + M2 + M3 = M4 + M5 Dimana : Input = Output Input terdiri dari: 



jumlah impor ( M1 )







jumlah produksi (M2)







Kapasitas produksi ( M3 )



Output terdiri dari: 



Jumlah ekspor ( M4 )







Perkiraan jumlah konsumsi ( M5 )



Dengan memakai rumus : P = Po ( 1 + i )n Dimana : P



= Jumlah kapasitas yang diperkirakan



Po = Data impor tahun terakhir



I-30



i



=



% kenaikan rata-rata



n



=



Rencana pendirian pabrik (dihitung dari data terakhir)



a. Perkiraan import karosene pada tahun 2004 F = Po (1 + i)n = 11732,0 (1 + 74,72)5 = 11732,0 ( 75,72)5 = 292.028,4 ton/tahun Penurunan import karena adanya pendirian pabrik baru diasumsikan sebesar 3,0 %. Jadi jumlah import karosene tahun 2009 (M3) diperkirakan sebesar 282.683,4 ton/tahun b. Perkiraan jumlah produksi tahun 2004 (M2) F = 56,912 (1 + 52,38)5 = 433.620,4 ton /tahun c. Perkiraan komsumsi tahun 2004 (M5) F = 11846,1 (1 + 56,91)5 . = 772.718,4 ton /tahun d. Jumlah eksport karosene yang diperkirakan tahun 2007 (M4) M4 = 35 % dari kapasitas produksi (M3) e. Kapsitas produksi karosene yang diperkirakan tahun 2004 (M3) M3 + M2 + M4 = M1 + M5 (Kapasitas produksi + Jumlah produksi + Jumlah eksport = Jumlah Import + perkiraan jumlah komsumsi) Dari persamaan diatas dapat dihitung kapasitas produksi gasolin tahun 2012, yaitu :



I-31



M3



= (M1 + M5) – (M4 + M2) = (M1 + M5) – (0,35M3 + M2)



M3



= (282.683,4 + 772.718,4) – (0,35 M3 + 433.620,4) = 2072602,3 ton/tahun



Jadi, kapasitas pabrik biodiesel yang akan didirikan pada tahun 2009 diperkirakan sebesar 200.000 ton/tahun, karena pertibangan bahan baku, pangsa pasar dan pemenuhan terhadap import, eksport.



II-1



BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES



2.1 Macam-macam Proses Biodiesel dapat diperoleh melalui reaksi esterifikasi asam lemak bebas dilihat dari kualitas minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku dan transesterifikasi trigliserida. 1. Esterifikasi : Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi metil ester. Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alcohol. Katalis-katalis yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat dank arena ini asam sulfat, asam sulfonoat organic atau resin penukar kation asam kuat merupakn katalis-katalis yang biasa terpilih dalam praktek industrial. Untuk mendorong agar reaksi bias berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah (misalnya paling tinggi 1200C) reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (biasanya lebih besar 10 kali nisbah stoikhometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi yaitu fasa minyak. Melalui kombinasikombinasi yang tepat dari kondisi-kondisi reaksi dan metode penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapat dituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi ini dapat dilihat pada gambar 2.1. RCOOH +CH3OH



RCOOHCH3 + H2O



Gambar 2.1. Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester Esterifikasi biasa dilakukan untuk membuat biodiesel minyak berkadar asam lemak bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi biasa diikuti dengan tahap transesterifikasi. Namun sebelum produk esterifikasi



II-1



II-2



diumpankan ke tahap tranesterifikasi air dan bagian terbesar katalis asam yang dikandungnya harus disingkirkan terlebih dahulu. 2. Trans-esterifikasi : Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi dari trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester melalui reaksi dengan alkohol dan menghasilkan produk samping yaitu gliserin. Di antara alkohol-alkhol monohidrik yang menjadi sumber pemasok gugus alkyl metanol adalah yang umum digunakan karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis). Jadi, disebagian besar dunia ini biodiesel praktis indentik dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil Ester, FAME). Reaksi transtesterifikasi trigliserida menjadi metil ester dapat dilihat pada gambar 2.2. O



O



CH2-O-C-R1



CH3-O-C-R1



O



O



CH-O-C-R2 + 3 CH3OH



CH3-O-C-R2



CH2-OH + CH-OH



( NaOH ) O



O



CH2-O-C-R2 Trigliserida



CH2-OH



CH2-O-C-R2 Metanol



Metil ester



Gliserin



Gambar 2.2. Reaksi Trans-esterifikasi dari trigliserida menjadi metil ester asam lemak Trans-esterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya. Tanpa adanya katalis konversi yang dihasilkan maksimum namun reaksi berjalan dengan



II-3



lambat. Katalis yang biasa digunakan ada beberapa jenis untuk mendapatkan produk biodiesel terbaik. Reaksi trans-esterifikasi sebenarnya berlangsung pada 3 tahap yang ditampilkan berikut ini : 1) Trigliserida (TG) +CH3OH



katalis



Digliserida (DG) + R1COOCH3



2) Digliserida (DG) + CH3OH



katalis



Monogliserida (MG) + R2COOCH3



3) Monogliserida (MG) + CH3OH katalis Glierin (GL) + R3COOCH3 Produk yang diingikan dari reaksi trans-esterifikasi adalah metil ester asam lemak adapun beberapa cara agar kesetimbangan lebih kea rah produk, yaitu : a. Menambahkan metanol berlebih dalam reaksi b. Memisahkan gliserin c. Menurunkan temperatur reaksi (trans-esterifikasi merupakan reaksi eksoterem) Ada tiga macam proses pembuatan biodiesel dengan reaksi trans-esterifikasi, yaitu a. Trans-esterifikasi minyak nabati dengan katalis basa. Trans-esterifikasi ini menggunakan katalis basa kuat sperti NaOH atau KOH. Reaksi trans-esterifikasi ini memerlukan temperatur reaksi relatif rendah dan berlangsung dengan cepat. b. Trans-esterifikasi minyak nabati dengan katalis asam. Trans-esterifikasi ini menggunakan katalis H2SO4 atau HCL. Reaksi ini memerlukan waktu reaksi yang lebih tinggi dari trans-esterifikasi dengan katalis basa. c. Trans-esterifikasi minyak nabati menjadi asam lemak bebasnya, kemudian menjadi biodiesel.



II-4



Adapun tinjauan lain mengenai proses produksi pembuatan biodiesel antara lain : 1. Proses Biox : Proses BIOX adalah proses produksi biodiesel berkualitas ASTM D6751 atau EN 14214 yang dapat menggunakan feedstock ataupun (minyak tumbuhan, minyak biji-bijian, limbah lemak hewan, bahkan daur ulang sisa minyak masak),dan dengan biaya produksi yang dapat bersaing dengan petroleum diesel (www.bioxcorp.com) . Proses pembuatan metal ester yang umum adalah dengan mereaksikan metanol dan trigliserida. Pada proses ini akan berbentuk 2 fasa, yaitu fasa methanol dan fasa trigliserida dimana reaksi hanya berlangsung pada fasa metanol. Reaksi ini berlangsung dengan laju reaksi yang lambat pada temperatur ruang mencapai beberapa jam dan konversi yang tidak maksimal. Professor David Boocock dari University of Toronto menemukan bahwa reaksi berlangsung lambat karena adanya 2 fasa ini, sehingga laju reaksi akan dibatasi oleh peristiwa perpindahan massa. Untuk menghindari hal tersebut digunakan ko-pelarut inert yang murah dan dapat di daur ulang (biasanya tetrahidrofuran), THF, atau metilersierbutileter, MTBE) sehingga terbentuk fasa yang kaya minyak dan reaksi berlangsung dalam suatu fasa. Selain itu digunakan metanol berlebih (20:1 sampai 30:1 metanol terhadap mol trigliserida) untuk meningkatkan polaritas dari campuran. Hasilnya adalah peningkatan laju reaksi yang signifikan sehingga reaksi dapat mencapai konversi 99 % dalam hitungan menit. Proses BIOX yang dikembangkan pun telah dapat digunakan untuk berbagai macam kualitas feed dengan harga yang lebih murah dan berlangsung pada temperature dan tekanan mendekati kondisi ruang (ambient).



II-5



2. Proses Lurgi Proses lurgi adalah proses produksi biodiesel yang juga menggunakan feedstock apapun (minyak tumbuhan, minyak biji-bijian, limbah lemak hewan, bahkan daur ulang sisa minyak masak). Proses lurgi ini dilakukan secara kontinu dengan tahap esterifikasi dan tahap transesterifikasi. Tahap transeseterifikasi pada proses lurgi ini dilakukan dengan 2 tahap dalam 2 reaktor yang terpisah. Masingmasing reaktor terdiri dari bagian pengaduk dan bak penampung yang berfungsi sebagai dekanter. Minyak mentah yang mengadung kadar asam lemak bebas yang cukup tinggi diesterifikasi terlebih dahulu untuk mengkonversi asam lemak bebas menjadi metal ester. Setelah asam lemaknya dikonversi menjadi metal ester. Minyak mentah akan dimasukan bersamaan ke dalam reaktor pertama dengan sebagian besar jumlah metanol dan katalis total yang digunakan sedangkan sisa metanol dan katalis akan dimasukkan pada reaktor kedua. Sisa metanol setelah reaksi akan dipisahkan dari gliserol yang terbentuk dan di-recovery agar dapat dipakai ulang. Biodiesel yang terbentuk akan dicuci dengan tujuan untuk memurnikan produk biodiesel dari sisa gliserol dan air pencuci. Perbandingan ketiga proses trans-esterifikasi di atas dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini.



II-6



Tabel 2.1 Perbandingan Reaksi Trans-esterifikasi No



Parameter



1.



Katalis



2.



Konversi reaksi Temperatur reaksi Tekanan operasi Waktu reaksi



3. 4. 5.



Trans-esterifikasi basa NaOH/KOH



Trans-esterifikasi asam H2SO4



Konversi minyak nabati H2SO4/HCL



98 %



97 %



90 %



80 0 C



100 0 C



210-230 0 C



1 atm



> 1 atm



1 atm



1-3 jam



1-3 jam



1-3 jam



( Swern,2:130-133, kirk Othmer 9:306-308) Dari perbandingan di atas dipilih trans-esterifikasi dengan katalis basa dengan alasan sebagai berikut : 1. Konversi reaksinya paling besar yaitu 98 %. 2. Tekanan operasi rendah. 3. Temperatur reaksi rendah. 4. Terdiri dari satu tahap produksi. 5. Tidak memerlukan unit operasi yang tahan karat karena katalis yang digunakan tidak korosif. 2.2 Uraian Proses 2.2.1 Tahap Persiapan Minyak jarak disimpan dalam storage minyak ( F-104). Penyimpanan ini juga berfungsi untuk mengendapkan kotoran yang terikut dalam minyak selama transportasi.



II-7



2.2.2 Tahap Proses Utama Minyak jarak dari storage ( F-104 ) dialirkan ke dalam reaktor I ( R-110) untuk direaksikan dengan natriummetoksida dari mixer ( M-103) dengan konversi reaksi 90 %. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : O



O



CH2-O-C-R1



CH3-O-C-R1



O



O



CH-O-C-R2 + 3 CH3OH



CH3-O-C-R2



CH2-OH + CH-OH



( NaOH ) O



O



CH2-O-C-R2 Trigliserida



CH2-OH



CH2-O-C-R2 Metanol



Metil ester



Gliserin



(http://www.osti.gov/bridge,hal.1) Suhu reaksi dalam reactor I adalah 60 0C dan tekanan operasi 1 atm. Ouput produk metil ester, gliserin dan sisa minyak yang tidak bereaksi kemudian dialirkan ke dekanter I ( H-111) untuk memisahkan gliserin. Metil ester dan sisa minyak yang belum bereaksi dialirkan lagi ke reaktor II ( R-120) untuk direakasikan dengan natriummetoksida dengan konversi reaksi 90%. Suhu reaksi dalam reaktor II adalah 60 0C dan tekanan operasi 1 atm. Tiap reaktor dilengkapi dengan pengaduk berkecepatan 400 rpm dan coil pemanas. 2.2.3 Tahap pemurnian Produk dan Penanganan produk Samping Metil ester dari dekanter II ( H-121) dialirkan ke kolom pencuci untuk dicuci dengan larutan HCL encer dari tangki air asam ( M-201). Air pencuci ini mengendapkan sisa katalis basa dan melarutkan gliserin yang masih terkandung



II-8



dalam metil ester dan sabun yang terbentuk selama proses trans-esterifikasi. Air pencuci ini dipisahkan dalam dekanter III (H-211).. Metil ester yang sudah bersih ini dialirkan ke tangki adsorpsi (M-230) dan dikontakan dengan kalsiumklorida untuk mengurangi kandungan air pencuci dari metil ester dengan filter press I (P232). Kemudian metil ester murni dialirkan ke storage produk (F-234) untuk siap dipasarkan. Produk samping berupa gliserin dari dekanter I (H-111), dekanter II (H121), dan air pencuci yang masih mengandung sedikit gliserin dari dekanter III (H-211) dikumpulkan dalam tangki gliserin (F-301). Campuran ini dialirkan ke tangki asidulasi (M-310) untuk dicampur dengan asam klorida untuk menetralkan sisa katalis yang terkandung dalam gliserin. Selanjutnya sabun dan asam lemak bebas yang terkadung dalam gliserin dipisahkan dengan dekanter IV (H-311). Kemudian gliserin bersih dialirkan ke evaporator (V-320) untuk dipekatkan hingga 80% mol. Evaporasi dilakukan pada suhu 96,675 0C dan pada tekanan 1 atm. Selanjutnya gliserin dialirkan ke filter pres II (P 342) untuk memisahkan bahan bleacing dari gliserin murni. Gliserin murni selanjutnya disimpan dalam storage gliserin (F-343) untuk dipasarkan.



II-9



Proses Flow Diagram



Minyak Jarak 300C, 1 atm



NaOH 30 C, 1 atm 0



Transesterifikasi 1 Jam, 600C, 1 atm



Pemisahan 1 Jam, 1 atm



Na-metoksida Metanol 300C, 1 atm Gliserin 300C, 1 atm



Pencucian I 700C, 1 atm



Pemisahan 1 jam, 1 atm



CH3OH 300C, 1 atm



Asidulasi 300C, 1 atm



Pemisahan 30 menit, 1 atm



Air Pencuci + gliserin 300C, 1 atm



Evaporasi 96,6750C, 1 atm



Pencucian II 700C, 1 atm



Pemisahan 1 jam, 1 atm



Adsorpsi 300C, 1 atm



Storage Metil ester 300C, 1 atm



Air Pencuci + gliserin 300C, 1 atm Bleaching 300C, 1 atm



Storage gliserin 300C, 1 atm



Gambar 2.3.Prose Flow Diagram Pabrik Biodiesel dari Minyak Jarak dengan Proses Transesterifikasi



III-1 BAB III NERACA MASSA



1. MIXER (M-103) Fungsi : Mereaksikan metanol dengan NaOH Reaksi yang terjadi : CH3OH + NaOH



CH3ONa + H2O



Storage minyak jarak



Mixer



M-103



Reaktor I Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari storage metanol dan



Output ke reaktor I (90%) :



natriumhidroksida :



CH3OH = 4981,1571



NaOH = 82,85761592



CH3ONa = 100,67706



CH3ONa = 111,8634



H2O = 33,56424



Komposisi setelah pencampuran (reaksi) :



Output ke reaktor II (10%) :



CH3ONa = 111,8634



CH3OH = 553,4619



CH3OH = 5534,619



CH3ONa = 11,18634



H2O = 37,2936



H2O = 3,72936



Total input = 5683,776 kg/jam



Total output = 5683,776 kg/jam



III-1



III-2 2. REAKTOR I (R-110) Fungsi : mereaksikan minyak jarak dengan natriummetoksida menjadi metil ester Reaksi : Trigliserida + metanol FFA + CH3ONa



Metil ester + Glierin Sabun + H2O



Storage minyak jarak



Mixer



R-110



Dekanter I



Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam) Output ke dekanter I :



Input dari mixer : Metil ester = 27527,52753 CH3OH = 4981,1571 CH3ONa = 100,67706



Gliserin = 2720,568993 Trigliserida = 276,8557364 Unsaponificable = 419,4783885



H2O = 33,56424 Trigliserida = 27685,57364 Unsaponificable = 419,4783885 FFA = 139,8261295



FFA = 139,8261295 NaOH = 65,8894 Sabun = 135,1702337 H2O =7,637268533 CH3OH = 2204,980776



Total input = 33497,9344 kg/jam



Total output = 33497,9344 kg/jam



III-3 3. DEKANTER 1 (H-111) Fungsi : memisahkan gliserin dari metil ester Reaktor II



Reaktor I



H-111



Tangki Gliserin Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari reaktor I :



Output dari reaktor II :



Metil ester = 27527,52753



Metil ester = 27527,52753



Gliserin = 2720,568993



Gliserin = 136,0284496



Trigliserida = 276,8557364



Trigliserida = 276,8557364



Unsaponificable = 419,4783885



Unsaponificable = 419,4783885



FFA = 139,8261295



FFA = 139,8261295



NaOH = 65,8894



NaOH = 3,29447



Sabun = 135,1702337



Sabun = 6,758511687



H2O =7,637268533



H2O =0,076372685



CH3OH = 2204,980776



CH3OH = 1322,988465 Output ke tangki gliserin : Gliserin (95%) = 2584,540543 Unsaponificable = 419,4783885 Sabun (95%) = 128,4117221 H2O (99%) = 7,560895848



III-4 CH3OH (40%) = 881,9923102 Total = 3602,505471 Total input = 33497,9344 kg/jam



Total output = 33435,33952 kg/jam



4. REAKTOR II (R-120) Fungsi : mereaksikan minyak jarak dengan natriummetoksida menjadi metil ester Dekanter I



Mixer



R-120



Dekanter I I



Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari reaktor II :



Output ke dekanter II :



Metil ester = 27527,52753



Metil ester = 27777,77778



Gliserin = 136,0284496



Gliserin = 160,760895



Trigliserida = 276,8557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 419,4783885



Unsaponificable = 414,2881



FFA = 139,8261295



FFA = 13,98261295



NaOH = 3,29447



NaOH = 431,8024332



Sabun = 6,758511687



Sabun = 146,5846412



H2O =0,076372685



H2O =12,21521393



III-5 CH3OH = 1322,988465



CH3OH = 357,96288



Input dari mixer : CH3OH = 553,4619 CH3ONa = 11,18634 H2O = 3,72936 Total = 28244,87816 Total input = 29343,06013 kg/jam



Total output = 29343,06013 kg/jam



5. DEKANTER II (H-121) Fungsi : memisahkan sabun dan FFA dari gliserin Washing column



Reaktor II



H-121



Tangki Gliserin



Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari reaktor II :



Output ke washing column :



Metil ester = 27777,77778



Metil ester = 27777,77778



Gliserin = 160,760895



Gliserin = 8,038044751



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 414,2881



FFA = 13,98261295



FFA = 13,98261295



NaOH = 431,8024332



NaOH = 21,59012166



Sabun = 146,5846412



Sabun = 7,329232059



III-6 H2O =12,21521393



H2O = 0,122152139



CH3OH = 357,96288



CH3OH =268,47216 Total = 28539,28577 Output ke tangki gliserin : Gliserin ( 95 % ) = 7,636142514 Sabun (95 % ) = 139,2554091 H2O ( 99 % ) = 12,09306179 NaOH ( 95 % ) = 410,2123115 CH3OH ( 25 % ) = 89,49072 Total = 658,6876449



Total input = 29197,97342 kg/jam



Total output = 29197,97342 kg/jam



6. WASHING COLUMN (D-210) Fungsi : menetralkan sisa katalis basa dan memisahkan sabun dengan penambahan HCl Reaksi : NaOH + HCl



NaCl + H2O



Tangki Air Asam D-210



Dekanter III



Dekanter II



III-7 Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari dekanter II :



Output ke dekanter III :



Metil ester = 27777,77778



Metil ester = 27777,77778



Gliserin = 8,038044751



Gliserin = 8,038044751



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 414,2881



FFA = 13,98261295



FFA = 13,98261295



NaOH = 21,59012166



NaOH = 21,59012166



Sabun = 7,329232059



Sabun = 7,329232059



H2O = 0,122152139



H2O = 0,122152139



CH3OH =268,47216



CH3OH =268,47216



Total = 28539,28577



NaCl = 3209,464334



Input dari tangki air asam : H2O =8333,333333 Larutan HCl = 54,6282503 Total = 8387,961583 Total input = 28539,28577 kg/jam



Total output = 28539,28577 kg/jam



7. DEKANTER III (H-211) Fungsi : memisahkan air pencuci dari metil ester Tangki adsoprsi



Washing column I



H-211



Tangki Gliserin



III-8 Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari dekanter III :



Output ke tangki adsorpsi :



Metil ester = 27777,77778 Gliserin = 8,038044751 Trigliserida = 27,68557364 Unsaponificable = 414,2881 FFA = 13,98261295 NaOH = 21,59012166 Sabun = 7,329232059 H2O = 0,122152139 CH3OH =268,47216 NaCl = 3209,464334



Metil ester = 27777,77778 Gliserin = 8,038044751 Trigliserida = 27,68557364 Unsaponificable = 414,2881 NaOH = 21,59012166 Sabun = 0,366461603 H2O = 0,006107607 CH3OH = 13,423608 Total = 28233,54763 Output ke tangki gliserin : Gliserin = 8,038044751 Sabun ( 95 % ) = 6,962770456 H2O ( 95 % ) = 0,116044532 NaCl = 3209,464334 FFA = 13,98261295 CH3OH (95 % ) = 255,048552 Total = 3493,612358



Total input = 28539,28577 kg/jam



Total output = 28539,28577 kg/jam



III-9 8. TANGKI ADSORPSI (M-230) Fungsi : memurnikan gliserin



Metil ester + Gliserin



CaCl2



M-230



Metil ester + Air + Adsorben



Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari dekanter III



Output ke filter press :



Metil ester = 27777,77778



Metil ester = 27777,77778



Gliserin = 8,038044751



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 414,2881



H2O = 0,122152139



FFA = 13,98261295



CH3OH =268,47216



NaOH = 21,59012166



CaCl2 = 1388,888889



Sabun = 7,329232059 H2O = 0,122152139 kg/jam CH3OH =268,47216 kg/jam NaCl = 3209,464334 kg/jam Input adsorbent = 1388,888889 kg/jam Total input = 29622,43652 kg/jam



Total output = 29622,43652 kg/jam



III-10 9. FILTER PRESS I (P-232) Fungsi : memisahkan spent kalsiumklorida dari metil ester Metil ester + adsorben H-231



Metil ester



Adsorben Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari tangki adsorpsi :



Output ke storage metil ester :



Metil ester = 27777,77778



Metil ester = 27722,22222



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida= 27,63020249



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 413,4595238



H2O = 0,122152139



H2O = 0,122152139



CH3OH =268,47216



Total = 28163,31805



CaCl2 = 1388,888889



Output ke adsorbent recovery unit : CaCl2 = 1388,888889 CH3OH =268,47216 H2O = 0,122152139 Metil ester (0,2 % ) = 55,55555555 Trigliserida (0,2 % ) = 0,055371147 Unsaponificable (0,2% ) = 0,006107607 Total = 1458,758107



Total input = 29622,43652 kg/jam



Total output = 29622,43652 kg/jam



III-11



Kemurnian produk yang dihasilkan =



27722 ,22222 x100 % = 98,43% 28163 ,31805



10. TANGKI GLISERIN (F-301) Fungsi : menampung gliserin Dekanter I Dekanter II Dekanter III Dekanter IV F-301



Tangki asidulasi



Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari dekanter I :



Output ke tangki asidulasi :



Gliserin = 2584,540543



Gliserin = 2600,21473



Unsaponificable = 419,4783885



Sabun = 274,6299016



Sabun = 128,4117221



H2O = 19,77000217



H2O = 7,560895848



NaOH = 410,2123115



CH3OH = 881,9923102



NaCl = 3209,464334



Total = 3602,505471



FFA = 13,98261295



Input dari dekanter II: Gliserin = 7,636142514 Sabun = 139,2554091 H2O = 12,09306179 NaOH = 410,2123115



III-12 CH3OH = 89,49072 Total = 658,6876449 Input dari dekanter III: Sabun = 6,962770456 H2O = 0,116044532 NaCl = 3209,464334 FFA = 13,98261295 CH3OH = 255,048552 Total = 3493,612358



Total input = 7754,805474 kg/jam



Total output = 7754,805474 kg/jam



11. TANGKI ASIDULASI (M-310) Fungsi : menetralkan sisa katalis dan memisahkan sabun dan FFA dengan penambahan HCl Tangki Gliserin



HCl



M-310



Dekanter III



III-13 Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari tangki gliserin :



Output ke dekanter IV :



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



Sabun = 274,6299016



Sabun = 274,6299016



H2O = 19,77000217



H2O = 19,77000217



CH3OH = 1226,531582



CH3OH = 1226,531582



NaOH = 410,2123115



NaOH = 410,2123115



NaCl = 3209,464334



NaCl = 3209,464334



FFA = 13,98261295



FFA = 13,98261295



Input larutan HCl = 1037,936756 Total input = 8542,072582 kg/jam



Total output = 8542,072582 kg/jam



12. DEKANTER IV (H-221) Fungsi : memisahkan air pencuci dari metil ester



Storage Sabun + FFA



Tangki asidulasi



H-221



Evaporator



Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari tangki asidulasi :



Output ke evaporator :



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



Sabun = 274,6299016



CH3OH = 1226,531582



III-14 H2O = 19,77000217



H2O = 19,77000217



CH3OH = 1226,531582



NaCl = 3209,464334



NaOH = 410,2123115



Total = 7055,980648



NaCl = 3209,464334



Output ke tangki storage sabun dan FFA



FFA = 13,98261295



Sabun = 274,6299016 FFA = 13,982261295 Total = 288,6125146



Total input = 7344,593163 kg/jam



Total output = 7344,593163 kg/jam



13. EVAPORATOR (V-320) Fungsi : memekatkan gliserin Filter Press II



Dekanter IV



V-230



Tangki bleaching Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari evaporator :



Output ke filter press II :



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



NaCl = 3209,464334



NaCl = 3209,464334



H2O = 4716,002063



H2O = 4716,002063



Total input = 10525,68113 /jam



Total output = 10525,68113 kg/jam



III-15 14. FILTER PRESS II (P-342) Fungsi : memisahkan bahan bleaching dari gliserin bersih



Storage Gliserin



Tangki Bleaching



V-230



Pengolahan Limbah



Massa masuk (kg/jam)



Massa keluar (kg/jam)



Input dari tangki bleaching :



Output ke storage gliserin :



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



NaCl = 3209,464334



Output ke pengolahan limbah :



H2O = 4716,002063



Gliserin = 2600,21473 NaCl = 3209,464334 H2O = 4716,002063



Total input = 10525,68113 /jam



Total output = 10525,68113 kg/jam



IV-1



BAB IV NERACA PANAS



Suhu referensi



= 250 C



Basis perhitungan : ∆H = kkal/jam Cp = kkal/kg. 0 C T = 0C 1. REAKTOR I ( R-110 ) Fungsi : mereaksikan minyak jarak dengan natriummetoksida menjadi metil ester T2 = 30 0 C ∆H2 Qloss Qloss



∆H1 T1= 30 0 C



∆HR ∆H3 T3= 30 0 C



Q steam



IV-1



IV-2



Overall heat balance : ∆H1 = ∆H1 + ∆H2 + Q = ∆H3 + Qloss ∆H1 = panas yang dibawa minyak jarak ∆H2 = panas yang dibawa katalis (NaOH ) ∆H3 = panas output produk ∆HR = panas reaksi Q = panas yang diberikan steam Q loss = heat loss Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 74225,78468



∆H3 = 614211,3276



∆H2 = 15492,45821



Q loss = 26962,4790



∆HR = 12205,98364 Q = 539249,5801 Total =641173,8066 kkal/jam



Total 641173,8066 kkal/jam



IV-3



2. REAKTOR II ( R-120 ) Fungsi : mereaksikan sisa trigliserida T2 = 30 0 C ∆H2 Qloss Qloss



∆HR



∆H1 T1= 60 0 C



∆H3 T3= 60 0 C



Q steam Overall heat balance : ∆H1 = ∆H1 + ∆H2 + Q = ∆H3 + Qloss ∆H1 = panas yang dibawa minyak jarak ∆H2 = panas yang dibawa katalis (NaOH ) ∆H3 = panas output produk ∆HR = panas reaksi Q = panas yang diberikan steam Q loss = heat loss



IV-4



Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 497597,1486



∆H3 = 715183,7209



∆H2 = 5768,719677



Q loss = 11131,92975



∆HR = 311,1875 Q = 2225638,5949 Total = 726315,6507 kkal/jam



Total 726315,6507 kkal/jam



3. WASHING COLUMN ( D-210 ) Fungsi : menetralkan sisa katalis basa dan memisahkan sabun dengan penambahan HCl Qloss



∆H1 = 70 0C



∆HR



∆H3 = 240 0C ∆H4 = 60 0C



∆H2 = 60 0C



∆H1 = panas input air pencuci ∆H2 = panas feed ( crude metil ester) ∆H3 = panas output campuran ( crude metil ester + air pencuci ) ∆H4 = panas yang diserap air pencuci Q loss = heat loss



IV-5



Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 292045,8333



∆H2 = 72125,03569



∆H3 = 0



∆H4 = 74818,5059 Q loss = 145102,2917 Total = 292045,8334



Total = 292045,8334



4. EVAPORATOR (V-320) Fungsi : memekatkan gliserin dengan memisahkan H2O dan CH3OH Vapor V,T1,YV,HV 96,675 0C



50 0C Feed F TF,XF,hF Steam Ts,Hs T = 110 0C



TF = suhu fedd masuk = 500C



steam condensate S Tshs 110 0C Concentrated liquid L T1,XL,hL



XF = fraksi massa feed Ts = suhu steam = 1100C Hs = entalpi steam hs = entalpi setam kondensat T1= suhu uap dan liquid terkondensasi = 96,675 0C



IV-6



yv = fraksi berat uap Hv = entalpi uap Overral heat balance : F.HF + S. λ = L.HL + V.HV ( Geankoplis. Pers 8.4-7 hal 497 ) F.HF = panas yang dibutuhkan feed untuk memastikan suhunya dari 50 0C menjadi 96,675 0C S. λ = panas yang diberikan steam L.HL = panas steam yang diambil oleh liquid V.HV = panas steam yang diambil oleh uap Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



F.HF = 346589,7671



L.Hl = 0



S.λ = 3417963,0970



V.Hv = 3071373,562



Total =3071373,562



Total =3071373,562



5. COOLER ( E-322) ∆H3 ∆T3 = 30 0C



∆H1



∆H2 0



∆T2 = 40 0C



∆T1 = 96,675 C



∆H4 ∆T4 = 50 0C



IV-7



∆H1 = panas yang dibawa gliserin masuk, = 96,675 0C ∆H2 = panas yang dibawa gliserin keluar, = 40 0C ∆H3 = panas yang dibawa air pendingin masuk, = 30 0C ∆H4 = panas yang dibawa air pendingin keluar, = 50 0C Overall heat balance : ∆H1 + ∆H3 = ∆H2 + ∆H4 ∆H1 = ∆H2 + Qc Qc = panas yang diserap oleh air pendingin Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 509423,6404



∆H2 = 34507,24245



∆H3 = 118654,8457



∆H4 = 593571,2416



Total = 628078,4861



Total = 628078,4861



V-1



BAB V SPESIFIKASI PERALATAN Seleksi, spesifikasi dan desain peralatan harus dilakukan terhadap setiap unit operasi agar dapat melakukan proses yang telah ditetapkan dengan baik. Dasar pemilihan spesifikasi dan desain peralatan yang digunakan dalam pabrik biodiesel dari minyak jarak ini diuraikan di bawah ini : 1. STORAGE METANOL (F-101) Fungsi



Untuk menyimpan metanol dan menampung recovery metanol dari evaporator



Tipe



Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standard dished dan tutup bawah berbentuk konical.



Jumlah



2 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



30 hari



Input massa



111,8634 kg/jam



Densitas metanol



47,08628571 lb/ft3



Volume liquid



3763,1259 ft3



Volume tangki



2351,9536 ft3



Diameter dalam ( di )



143,5 ft = 280,9236 in



Diameter luar ( do )



145,3342 ft = 12,1111 in



Tinggi tangki ( H )



23,4103 ft = 280,9236 in



Tebal tangki ( ts )



¼ in



V-1



V-2



Tebal tutup atas ( tha )



3/8 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



2,0209 ft = 24,2514 in



Tinggi tutup bawah ( thb )



3/8



Tinggi tutup bawah ( Hb )



3,4519 ft = 41,4228 ft



2. POMPA SENTRIFUGAL (L-102) Fungsi



Untuk mengalirkan metanol dari storage metanol ke mixer



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas metanol



47,08628571 lb/ft3



Viskositas etanol



0,55 cP



Input massa



111,8634 kg/jam



Rate volumetric



0,6517 gal/min



Power



2 HP



V-3



3. MIXER (M-103) Fungsi



Membuat larutan Na-metoksida dengan mencampur metanol dengan katalis NaOH



Tipe



Silinder tegak dengan tutup atas berbentik standard dished dan tutup bawah konical dilengkapi dengan pengaduk 1 buah



Jumlah



Carbon Steel



Bahan konstruksi



30 menit



Waktu tinggal



5683,7766 kg/jam



Input massa



47,08628571 lb/ft3



Densitas campuran



120,4482 ft3



Volume liquid



190,5603 ft3



Volume tangki



4,96875 ft = 59,625 in



Diameter dalam ( di )



60 in = 5 ft



Diameter luar ( do )



9,7272 ft = 10,0766 in



Tinggi tangki ( H )



3/16 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



1,1415 in = 13,698 ft



Tinggi tutup atas ( Ha )



3/16 in



Tebal tinggi tutup bawah ( thb )



1,4344 ft = 17,2123 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



Turbin dengan 6 flat blade



Jenis impeller



2 buah



V-4



Jumlah impeller



1,65625 ft = 19,875 in



Diameter impeller ( Da )



0,28156 ft = 3,37872 in



Lebar blade ( W )



0,21875 ft = 2,625 in



Panjang blade ( L )



1,25 rps ( rotasi per detik )



Kecepatan rotasi ( N )



0,5 HP



Power



4. STORAGE MINYAK JARAK (F-104) Fungsi



Untuk menyimpan minyak jarak



Tipe



Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah datar



Jumlah



2 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



30 hari



Input massa



5115 kg/jam = 11277,40731 lb/jam



Densitas minyak jarak



60,43224 lb/ft3



Volume liquid



67180,4757 ft3



Volume tangki



83975,5946 ft3



Diameter dalam ( di )



390,4393 in



Diameter luar ( do )



391 in



Tinggi tangki ( H )



1238,0417 in



Tebal tangki ( ts )



½ in



V-5



Tebal tutup atas ( tha )



7/8 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



68,0417 in



5. POMPA SENTRIFUGAL (L-105) Fungsi



Untuk



mereaksikan



minyak



jarak



dengan larutan natrium metoksida Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas minyak jarak



60,43224 lb/ft3



Input massa



5115,3984 kg/jam = 11277,40731lb/jam



Rate volumetric



23,2509 gal/min



Power



14 HP



6. REAKTOR I (R-110) Fungsi



Untuk



mereaksikan



minyak



jarak



dengan larutan natrium metoksida Tipe



Silinder



tegak



standard



dished



dengan dan



tutup tutup



atas bawah



konical dengan pengaduk dan coil Jumlah



pemanas



Bahan konstruksi



1 buah



V-6



Waktu tinggal



Carbon Steel



Massa masuk



60 menit



Densitas campuran



90972,6864 kg/jam=200558,3844lb/jam



1. Bagian silinder



57,03657143 lb/ft3



Diameter luar (do)



180 in



Diameter dalam (di)



179,625 in



Tinggi silinder ( Ls)



275,2027 in



Tebal silinder (ts)



3/16



Tebal tutup atas (tha)



3/16



Tinggi tutup atas (ha)



3,9941 in



Tebal tutup bawah (thb)



3/16 in



Tinggi tutup bawah (hb)



53,3532 in



Tinggi reaktor (H)



331,00007 in



2. Bagian Pengaduk Type



Axial turbin 4 blades sudut 450



Diameter impeller (Di)



59,875 in



Tinggi impeller dari dasar bejana (Zi)



29,9275 in



Lebar impeller (W)



7,484375 in



Panjang impeller (L)



14,96875 in



Tebal blades (J)



4,98 in



Jumlah pengaduk



1 buah



Daya



20 Hp



Diameter poros (D)



0,73766 in



V-7



Panjang poros



261,2093 in



3. Nozzle a. Nozzle pemasukan minyak jarak Diameter dalam (di)



1,610 in



Diameter luar (do)



1,90 in



Schedule



40



Luas (A)



2,04 in



b.Nozzle pemasukan Na-Metoksida Diameter dalam (di)



4,029 in



Diameter luar (do)



4,50 in



Schedule



40



Luas (A)



12,7 in



c.Nozzle



pemasukan



dan



pengeluaran steam Diameter dalam (di)



0,824 in



Diameter luar (do)



1,05 in



Schedule



40



Luas (A)



0,864 in



d.Nozzle pengeluaran produk Diameter dalam (di)



4,026 in



Diameter luar (do)



4,50 in



Schedule



40



Luas (A)



12,7 in



V-8



4. Coil Pemanas Diameter dalam



3,60 in



Diameter luar



3,068 in



Jumlah lilitan



14 buah



Tinggi coil



88 in



5.Bolting Bahan konstruksi



Low Alloy Steel SA 193 Grade B 16



Tensile strength minimum



75000 psia



Ukuran baut



1 in



Jumlah baut



23 buah



Bolting circle diameter



185,0309 in



Edge distance



1 1/16



Minimum radial



1 3/8



6. Gasket Bahan konstruksi



Flate metal, jacketed, asbestos filled



Gasket faktor



3,75



Min.design seating stress



15000 psia



Tebal gasket



1/16



7.Flange Bahan konstruksi



High alloy steel grade SA 240 Grade M type 316



Tensille strength minimum



75000 psia



Allowble stress



15000 psia



V-9



Tebal flange



0,01803 in



Diameter dalam (Di),flange



180 in



Diameter luar (Do),flange



185,0309 in



Type flange



Ring flange loose type



8. Penyangga Jenis



I beam



Ukuran



12 x 5



Berat (W )



5,7 lb



Luas penyangga



9,26 in2



Tinggi ( h )



12 in



Lebar penyangga ( b )



5,0 in



Jumlah penyangga



4 buah



9. Base plate Bahan



Beton



Panjang (P)



33 in



Lebar (l )



32 in



Luas (A)



1056 in



Tebal (t)



1 ½ in



Ukuran baut



2 ½ in



Jarak antar baut



3,75 in



Root area



0,202



Min.radial distance



3 1/16 in



Edge distance



2 3/8 in



V-10



Nut dimension



3 7/8 in



Max filled radius



1 3/16 in



10. Lug dan Gusset Lug Lebar



9,5 in



Tebal



0,5494 in



Tinggi



11,0988 in



Gusset Lebar



9,5 in



Tebal



0,2060 in



Tinggi



10 in 11. Pondasi



Bahan



cemented sand and gravel



Luas atas ( A)



20 x 20 in



Luas bawah ( A)



40 x 40



Tinggi pondasi ( h )



20 in



V-11



7. DEKANTER I (H-111) Fungsi



Untuk memisahkan gliserin dari metil ester



Tipe



Dekanter horizontal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



60 menit



Input massa campuran



29832,83405 kg/jam



Massa gliserin



2720,56889 kg/jam



Massa metil ester



27527,52753 kg/jam



Densitas campuran



917,3539044 kg/m3



Densitas gliserin



1272,676254 kg/m3



Densitas metil ester



886,0404301 kg/m3



Volume liquid



1146,0314 ft3



Volume tangki



1348,2722 ft3



Diameter dalam ( di )



8,96875 in = 107,625 ft



Diameter luar ( do )



108 in = 9 ft



Tinggi dekanter ( H )



233,4884 in = 19,4532 ft



Tebal dekanter ( ts )



3/16



Tebal tutup atas



3/16



Tinggi tutup atas



1,5157 ft = 18,18864 in



V-12



8. POMPA SENTRIFUGAL (L-112) Fungsi



Untuk mengalirkan metil ester dari dekanter I ke dekanter II



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



55,7229 lb/ft3



Viskositas campuran



11,4844 cP



Input massa



33497,9344 kg/jam



Rate volumetric



164,9112 gal/menit



Power



0,5 HP



9. REAKTOR II (R-120) Fungsi



Untuk



mereaksikan



minyak



jarak



dengan metanol dan katalis NaOH Tipe



Silinder



tegak



dengan



standard dished dan



tutup



atas



tutup bawah



konical dengan pengaduk dan coil Jumlah



pemanas



Bahan konstruksi



1 buah



Waktu tinggal



Carbon Steel



Input massa



60 menit



Densitas campuran



29832,8405 kg/jam



V-13



Volume liquid



55,7229 lb/ft3



Volume tangki



1178,6310 ft3



Diameter dalam ( di )



1473,2888 ft3



Diameter luar ( do )



125,625 in = 104,4688 ft



Tinggi tangki ( H )



126 in = 20,4945 ft



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



1,7692 ft = 21,2304 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



3,0221 = 15,7032



Jenis impeller



Turbin dengan 6 flat blade



Jumlah impeller



2 buah



Diameter impeller ( Da )



3,4896 ft = 41,8752 in



Lebar blade ( W )



0,5932 ft = 7,1184 in



Panjang blade ( L )



1,1632 ft = 13,9584 in



Kecepatan rotasi ( N )



1,25 rps



Power



4,5 HP



Diameter coil



2 ft = 14 in



Jumlah lilitan coil



26 buah



Tinggi coil



193,75 in = 16,1458 ft



V-14



10. DEKANTER II (H-121) Fungsi



Untuk memisahkan gliserin dari metil ester



Tipe



Dekanter horizontal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



60 menit



Input massa campuran



2934,0613 kg/jam



Massa gliserin



160,7609 kg/jam



Massa metil ester



27777,77778 kg/jam



Densitas campuran



891,9809284 kg/m3



Densitas gliserin



1272,676254 kg/m3



Densitas metil ester



886,0404301 lg/m3



Volume liquid



1159,28197 ft3



Volume tangki



1363,8611 ft3



Diameter dalam ( di )



107,625 in = 8,96875 ft



Diameter luar ( do )



111,0306 ft = 9,25255 in



Tinggi dekanter ( H )



21,1794 ft



Tebal dekanter ( ts )



3/16



Tebal tutup atas



3/16



Tinggi tutup atas



1,5157 ft = 18,1884 in



V-15



11. POMPA SENTRIFUGAL (L-122) Fungsi



Untuk mengalirkan metil ester dari dekanter II ke kolom pencuci metil ester I



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



55,15084714 lb/ft3



Viskositas campuran



7,2058 cP



Input massa



28559,28577 kg/jam



Rate volumetric



141,9295 gal/menit



Power



80 HP



12. TANGKI AIR ASAM (M-201) Fungsi



Untuk



mengencerkan



asam



untuk



mensuphai air pencuci untuk kolom pencuci metil ester Tipe



Silinder



tegak



standard



dished



Jumlah



konical



Bahan konstruksi



1 buah



Waktu tinggal



Carbon Steel



Input massa



15 menit



dengan dan



tutup tutup



atas bawah



V-16



Densitas campuran



8387,961583 kg/jam



Volume liquid



64,328 lb/ft3



Volume tangki



7,7165 ft3



Diameter dalam ( di )



47,625 in = 3,96875 ft



Diameter luar ( do )



89,6456 ft = 7,4704 in



Tinggi tangki ( H )



7,5943 ft = 91,1316 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



0,6707 ft = 8,0484 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



1,1457 ft = 13,7484 in



13. WASHING COLUMN (D-210) Fungsi



Untuk membersihkan metil ester dari gliserin sisa katalis dan sabun yang terlarut



Tipe



Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah standard dished



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



30 menit



Input massa



28539,28577 kg/jam



Densitas campuran



12,35143 lb/ft3



V-17



Volume liquid



2541,6664 ft3



Volume tangki



3177,083 ft3



Diameter dalam ( di )



156 in = 1872 ft



Diameter luar ( do )



159,7392 in = 19,9674 ft



Tinggi tangki ( H )



23,8365 ft = 286,038 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



26,3004 in = 2,1917 ft



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



26,3004 in = 2,1917 ft



14. DEKANTER III (H-211) Fungsi



Untuk memisahkan air pencuci dari metil ester



Tipe



Dekanter horizontal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



10 menit



Massa campuran



28539,28577 kg/jam



Massa gliserin



8,038044751 kg/jam



Massa metil ester



27777,77778 kg/jam



Densitas campuran



189,7938876 kg/m3



Densitas gliserin



1272,676254 kg/m3



V-18



Densitas metil ester



886,0404301 kg/m3



Volume liquid



883,1786 ft3



Volume tangki



1039,0337 ft3



Diameter dalam ( di )



101,625 in = 8,46875 ft



Diameter luar ( do )



102 in = 1224 ft



Tinggi dekanter ( H )



18,3687 ft = 220,4244 in



Tebal dekanter ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas



3/16 in



Tinggi tutup atas



1,4312 ft = 17,1744 in



15. POMPA SENTRIFUGAL (L-212) Fungsi



Untuk mengalirkan metil ester dari dekanter III menuju ke tangki adsorpsi



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



50,688 lb/ft3



Viskositas campuran



9,6542 cP



Input massa



28233,54763 kg/jam



Rate volumetric



152,7919 gal/menit



Power



4 HP



V-19



16. TANGKI ADSORPSI (M-230) Fungsi



Untuk



mengurangi



kandungan



air



dalam metil ester Tipe



Silinder



tegak



dengan



standard dished



dan



tutup



atas



tutup bawah



konical dilengkapi pengaduk Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon steel



Waktu tinggal



15 menit



Input massa



28233,54763 lb/ft3



Densitas campuran



55,13282 lb/ft3



Volume liquid



281,6553 ft3



Volume tangki



331,3592 ft3



Diameter dalam ( di )



71,625 in = 5,96875 ft



Diameter luar ( do )



72 in = 864 ft



Tinggi tangki ( H )



11,6848 ft = 140,2176 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



1,0087 ft = 12,1044 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



1,7230 ft = 20,676 in



Jenis impeller



Turbin dengan 6 flat blade



Jumlah impeller



3 buah



V-20



Diameter impeller ( Da )



1,9896 ft = 23,8752 in



Lebar impeller ( W )



0,3382 ft = 4,0584 in



Panjang blade ( L )



0,6632 ft = 7,9584 in



Kecepatan rotasi ( N )



1,25 rps



Power



1 HP



17. POMPA SENTRIFUGAL (L-231) Fungsi



Untuk mengalirkan metil ester dari tangki adsorpsi ke filter press I



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



55,5123 lb/ft3



Viskositas campuran



9,6542 cP



Input massa



28233,54763 kg/jam



Rate volumetric



139,5057 gal/menit



Power



3 HP



18. FILTER PRESS I (P-232) Fungsi



Untuk memisahkan kalsiumklorida dari metil ester



Tipe



Plate and Frame



Jumlah



1 buah



V-21



Bahan konstruksi



Cast Iron



Input massa



28233,54763 kg/jam 6243,6791 lb/jam



Densitas campuran



56,58892 lb/ft3



Kapasitas filter press



1099,9269 ft3



Ukuran plate



30 in



Area size



101,1 ft2



Kapasitas phate dan frame



0,42 cm.ft/in



Jumlah phate



90 buah



19. POMPA SENTRIFUGAL ( L-233) Fungsi



Untuk mengalirkan metil ester dari filter press I menuju ke storage metil ester



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



55,20114 lb/ft3



Viskositas campuran



8,7631 cP



Input massa



28163,31805 kg/jam



Rate volumetric



1139,9545 gal/menit



Power



3 HP



V-22



20. STORAGE METIL ESTER (F-234) Fungsi



Untuk menyimpan produk metil ester



Tipe



Silinder



tegak



dengan



standard dished



dan



konical Jumlah



8 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



15 hari



Input massa



28163,31805 kg/jam



Densitas campuran



55,20114286 lb/ft3



Volume liquid



404074,0235 ft3



Volume tangki



475381,2041 ft3



Diameter dalam ( di )



204 in = 2448 ft



Diameter luar ( do )



207,625 in = 2491,5 ft



Tinggi tangki ( H )



33,2193 ft = 398,6316 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



2,8677 ft = 34,4142 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



4,8985 ft = 58,782 in



tutup



atas



tutup bawah



V-23



21. TANGKI PENAMPUNG GLISERIN (F-301 ) Fungsi



Untuk menampung gliserin



Tipe



Silinder



tegak



dengan



standard dished



dan



konical Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



30 menit



Input massa



7754,805474 kg/jam



Densitas campuran



66,16971429 lb/ft3



Volume liquid



128,9153 ft3



Volume tangki



58,4538 in = 701,



Diameter dalam ( di )



53,625 in = 4,46875 ft



Diameter luar ( do )



58,4538 in = 4,87115 ft



Tinggi tangki ( H )



8,7483 ft = 104,9796 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



0,7552 ft = 9,0624 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



1,2900 ft = 15,48 in



tutup



atas



tutup bawah



V-24



22. POMPA SENTRIFUGAL (L-302) Fungsi



Untuk mengalirkan gliserin mentah dari tangki gliserin menuju tangki asidulasi



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



79,53942857 /ft3



Viskositas campuran



10,1438 cP



Input massa



7754,805474 kg/jam



Rate volumetric



26,7521 gal/menit



Power



1 HP



23. TANGKI ASIDULASI (M-310) Fungsi



Untuk membersihkan gliserin mentah



Tipe



Silinder



tegak



standard



dished



dengan dan



tutup tutup



konical dilengkapi pengaduk Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



15 menit



Input massa



7754,805474 kg/jam



Denistas campuran



78,90547143 lb/ft3



Volume tangki



54,0544 ft3



atas bawah



V-25



Volume liquid



67,5681 ft3



Diameter dalam ( di )



41,625 in = 3,46875 ft



Diameter luar ( do )



44,733 in = 536,796 ft



Tinggi tangki ( H )



6,7906 in = 81,4872 ft



Tebal tangki ( ts )



6,7906 ft = 81,4872 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



3/16 in



Tebal tutup bawah ( thb )



0,5862 ft = 7,0344 in



Impeller



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



Turbin dengan 6 flat blade



Diameter impeller ( Da )



1,0813 ft = 12,0161 in



Lebar blade ( W )



1,15625 ft = 13,875 in



Panjang blade ( L )



0,1966 ft = 2,3592 in



Kecepatan rotasi ( N )



1,25 rps



Power



0,5 HP



24. DEKANTER IV (H-211) Fungsi



Untuk memisahkan air pencuci dari metil ester



Tipe



Dekanter horizontal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



10 menit



V-26



Massa gliserin



2600,21473 kg/jam



Massa FFA + sabun



424,1949 kg/jam



Densitas campuran



1263,916536 kg/m3



Densitas gliserin



1272,676254 kg/m3



Volume liquid



34,1301 ft3



Volume tangki



40,1931 ft3



Diameter dalam ( di )



33,625 ft = 2,8021 ft



Diameter luar ( do )



34,5426 in = 414,5112 ft



Tinggi tangki ( H )



6,657 ft



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha



0,4736 ft = 5,6832 in



25. POMPA SENTRIFUGAL (L-312) Fungsi



Untuk



mengalirkan



gliserin



dekanter IV menuju ke evaporator Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



66,16971429 lb/ft3



Viskositas campuran



3,6027 cP



Input massa



7055,980648 kg/jam



dari



V-27



Rate volumetric



29,2657 gal/menit



Power



1,5 HP



26. POMPA SENTRIFUGAL (L-313) Fungsi



Untuk mengalirkan sabun dan FFA dari dekanter IV menuju storage soap dan fatty acid



Tipe



Pompa sentrifugal



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



47,14914286 lb/ft3



Viskositas campuran



2,1563 cP



Input massa



288,6125146 kg/jam



Rate volumetric



1,6608 gal/menit



Power



0,5 HP



27. STORAGE SOAP DAN FATTY ACID (F-314) Fungsi



Untuk menampung FFA + sabun sebagai produk samping



Tipe



Silinder



tagak



standard dished conical Jumlah



1 buah



dengan dan



tutup



atas



tutup bawah



V-28



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



30 hari



Input massa



288,6125146 kg/jam



Denistas campuran



47,14914286 lb/ft3



Volume tangki



5703,5809 ft3



Volume liquid



4848,0438 ft3



Diameter dalam ( di )



191,625 in = 15,96875 ft



Diameter luar ( do )



192 in = 2304 ft



Tinggi tangki ( H )



31,2616 ft = 375,1392 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



2,6987 ft = 32,3844 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



4,6098 ft = 375,1392 in



28. EVAPORATOR (V-320) Fungsi



Untuk memekatkan gliserin



Tipe



Long tube evaporator



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon Steel



Waktu tinggal



30 menit



Input massa



7055,980648 kg/jam



Denistas campuran



67,09371429 lb/ft3



V-29



Volume liquid



115,6827



Volume tangki



136,0973 ft3



Diameter dalam ( di )



53,625 in = 4,46875 ft



Diameter luar ( do )



54 in = 48 ft



Tinggi tangki ( H )



8,3503 ft = 104,9796 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



0,7552 ft = 9,0624 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



1,2900 ft = 15,48 in



Shell



Tube



Dls = 8 in



¾ “ DO BWG 16



n’ = 1



di = 0,620”



B = 5”



PT = 1 “ angular system



de = 0,73



a’ = 0,302 in2



1 = 5 ft



a” = 0,1963 ft2/ft



N+1=



1x12 B



5 x12 24



12



C’ = PT – DO = ¾ = ¼ “



1 = 5 ft Nt = 20 n=4



V-30



29. COOLER (E-335) Fungsi



Untuk



mendinginkan



gliserin



dari



evaporator sebelum masuk ke filter press II Tipe



Shell and tube



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon steel



Tipe HE



1-2



Shell



Tube



Dls = 8 in



0,75” DO BWG 16



n’ = 4



di = 0,870”



B = 16”



PT = 1 ¼ “ triangular system



de = 0,72 in = 0,62 ft



a’ = 0,302 in2



1 = 6 ft



a” = 0,1963 ft2/ft



C’ = PT – DO = 1 ¼ - 0,75 = 0,5 “



1 = 6 ft Nt = 14 n=4



V-31



30. POMPA ROTARY (L-341) Fungsi



Untuk



mengalirkan



gliserin



dari



evaporator menuju cooler Tipe



Pompa rotary



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



79,53942857 lb/ft2



Viskositas campuran



108,1438 cP



Input massa



10525,68113 kg/jam



Rate volumetric



36,3128 gal/menit



Power



1,5 HP



31. FILTER PRESS II (P-342) Fungsi



Untuk pemisahan bleaching agent dari glierin



Tipe



Plate and Frame



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast iron



Input massa



10525,68113kg = 23204,9167lb/jam



Densitas campuran



80,08 lb/ft3



Kapasitas filter press



0,42 cm.ft/in



Ukuran plate



30 in



V-32



Kapasitas plate dan frame



289,7717 ft3



Jumlah plate



23 buah



32. POMPA ROTARY (L-34) Fungsi



Untuk



mengalirkan



gliserin



dari



evaporator menuju cooler Tipe



Pompa rotary



Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Cast Iron



Densitas campuran



80.08 lb/ft2



Viskositas campuran



106,2361 cP



Input massa



10525,68113 kg/jam



Rate volumetric



36,3128 gal/menit



Power



1,5 HP



33. STORAGE GLISERIN (F-344) Fungsi



Untuk menampung produk samping gliserin



Tipe



Silinder



tegak



standard dished konical Jumlah



1 buah



Bahan konstruksi



Carbon steel



dengan dan



tutup



atas



tutup bawah



V-33



Waktu tinggal



15 hari



Input massa



10525,68113 kg/jam



Denistas campuran



80,08 lb/ft3



Volume liquid



104100,143 ft3



Volume tangki



122470,7565 ft3



Diameter dalam ( di )



203,625 ft = 16,96875 in



Diameter luar ( do )



204 in = 2448 ft



Tinggi tangki ( H )



32,50545 ft = 390,0654 in



Tebal tangki ( ts )



3/16 in



Tebal tutup atas ( tha )



3/16 in



Tinggi tutup atas ( Ha )



2,8061 ft = 33,6732 in



Tebal tutup bawah ( thb )



3/16 in



Tinggi tutup bawah ( Hb )



4,7932 ft = 390,0654 in



VI-1



BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA



Nama alat



: Reaktor



Kode



: R-110



Fungsi



: Sebagai tempat untuk bereaksinya trigliserida ( minyak jarak) dengan metanol dan NaOH membentuk metil ester dengan proses transesterifikasi.



Type



: Mixed Flow Reaktor dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah berbentuk conical dengan sudut puncak 1200C dan dilengkapi pengaduk 4 blade dan coil pemanas. Direncanakan: -



Bahan konstruksi reaktor Plate Steel SA 240 Grade M type 316



-



Tipe pengelasan : Double Welded Butt Joint (E = 0,8)



-



Faktor korosi (C) : 1/16 in Reaksi yang terjadi di dalam reaktor adalah reaksi endoterm sehingga reaktor



dilengkapi dengan jaket pemanas yang berfungsi untuk menjaga temperatur operasi reaktor, yaitu pada suhu 600C. Untuk mengontrol kondisi operasi, maka perlu dipasang instrumentasi yang meliputi level contol dan temperatur control. Proses dilengkapi coil pemanas karena dalam proses ini membutuhkan panas. Pada coil pemanas menggunakan steam karena daya yang dihasilkan lebih besar sehingga prosesnya lebih efisien dan ekonomis.



VI-1



VI-2



Perlengakapan



: pengaduk, coil pemanas



Kondisi operasi



: temperatur = 60 0C = 140 0F tekanan = 1 atm waktu operasi = 60 menit fase = liquid – liquid ρ camp = 57,03657143 lb/ft3



Bahan konstruksi



: Carbon Steel. SA 135 grade B ( f = 12750 ) ( Brownell & Young, App.D-1 hal 335)



Jenis pengelasan



: Single welded but joint ( E = 0,85 )



Faktor korosi



: 1/16 in



6.1. Menentukan Dimensi Reaktor Massa masuk



= 90972,6864 kg/jam = 200558,3844 lb/jam



ρ campuran



= 57,03657143 lb/ft3



a. Menentukan Volume Tangki Volume liquid



:



m 



:



200558 ,3844 = 3516,312068 ft3/jam 57,03657143



3516,312068 ft3/jam x 1jam = 3516,312068 ft3/jam Diasumsikan Volume ruang kosong



: 20% volume liquid liquid



Volume coil dan pengaduk



: 10% volume liquid



Volume ruang kosong



= 20% x 3516,312068 ft3/jam = 703,2624136 ft3/jam



VI-3



Volume coil dan pengaduk



= 10% x 3516,312068 ft3/jam = 351,6312068 ft3/jam



Jadi volume total



= V.liquid + V.ruang kosong + V. (Coil dan Pengaduk) = 3516,312068 ft3 + 703,2624136 ft3 + 3516,312068 ft3 = 4571,205688 ft3



b. Menentukan vol.liquid dalam shell ( Vs ) V liquid dalam shell = v.liquid – v. Tutup bawah



 .di 3 = 351,6312068 24tg1 / 2  .(15,06227869 ) 3 = 3516, 312068 24tg 60 = 3434,088466 ft3 c. Menghitung tinggi liquid dalam shell Vs



=



 2 .di .lls 4



3434,08846



=



3,14 . ( 15,06227869)2.lls 4



.lls



= 19,28237229 ft = 231,3884674 in



d. Menentukan Tekanan Design PDesign



= POperasi + PHidrostatik



POperasi



= 1 atm = 14,7 psi



PHidrostatik = POperasi + P Design



 ( H  1) 144



= POperasi + PHidrostatik



(Brownell &Young Pers 3.17, Hal 46)



VI-4



=



 ( H  1) 57 ,03657143 (19,28237229  1) + 144 144



= 0,7214 psi Poperasi = 1 atm = 14,7 psia Pdesign = P operasi + P hidrostatik = ( 14,7 + 0,7214 ) psi = 15,4214 psi e. Menentukan tebal silinder ( ts ) Berdasarkan Brownell &Young, App D Hal 342, bahan yang digunakan Plate Steel SA 240 Grade M type 316, dengan f = 12750, E = 0,85, C = 1/16 ts



=



pi.di +C 2( f .E  0,6. pi)



=



15,4214 x180 ,7473443 + 1/16 2(18750 x0,8  0,6 x15,4214



= 0,012865x



=



16 1 + 16 16



0,19115 in 16



= 3/16 in Standarisasi do do



= di + 2 ts = 180,7473443 + 2 (3/16) = 181,1223443 in



VI-5



Dengan pendekatan ke atas diperoleh do = 180, maka berdasarkan Brownell &Young, Tabel 5-7, Hal 89 diperoleh : Do = 180 Icr = 11 r = 170 Menentukan harga di baru = do – 2 ts



di



= 180 – 2 (3/16) = 179,625 in = 14,96875 ft Cek hubungan antara Ls dengan di Volume total =



 .di2  .di3 + .Ls + 0,0847 ( di3) 4 24tg1 / 2



4571,205688 ft3 =



 .14,96875 )3  .(14,96875 )2 + Ls + 0,0847 ( 14,968753) 4 24tg 60



4571,205688 ft3 = 253,34619 + 175,8898291 Ls + 284,079579 4571,205688 ft3 = 537,425759 Ls 537,425759 Ls = 4033,7799 Ls = 22,93356 ft = 275,2027 in Ls 22,93356 = = 1,532 > 1,5 ( memenuhi ) di 14,96875



6.2. Menentukan dimensi tutup a. Menentukan tebal tutup atas berbentuk standard dished -



r = 30 in



( Brownell & Young table 5.7 hal 89 )



VI-6



tha



-



icr = 1 7/8 in



( Brownell & Young table 5.6 hal 89 )



-



sf = 1,5 in



( Brownell & Young table 5.6 hal 88 )



=



0,885 xPixr +CB ( fxE  0,1xPi)



=



0,885 x15,4742 x179 ,625 + 1/16 (18750 .0,8)  (0,1x15,9942 )



( Brownell & Young Pers 13.12 hal 258)



= 0,2270 x 16/16 + 1/16 =



4,63216 ≈ ¾ in 16



Tinggi tutup atas ( ha ) a = di/2 =



179 ,625 = 89,8125 in = 7,484375 ft 2



AB = a – icr = (89,8125 – 1 7/8 ) = 88,9375 in = 7,41145833 ft BC = r = icr = ( 30 – 1 7/8 ) = 29,125 in = 2,427083333 ft AC = ( BC )2  ( AB )2



= (29,125 )2  (88,9375 )2 = 27,55590 in = 2,296325756 ft



b = r – AC = 30 – 27,55590 = 2,4441 in = 0,203675 ft 3 ha = tha + b + sf =   + 2,4441  16 



= 3,9441 in = 0,328675 ft b. Menentukan tebal tutup bawah Tebal tutup bawah ( thb ) berbentuk conical dengan α = 1200 thb



=



Pi.si +C 2( f .E  0,6.Pi ). cos 1 / 2



VI-7



=



1 154214 x179 ,625 + 2(12750 .0,85  0,6.154214 ) cos 60 16



= 0,25582 x 16/16 + 1/16 in =



0,07849 3 ≈ in 16 16



Dari Brownell & Young, tabel 5.6 hal 88 untuk ts 3/16 maka sf 1,5-2 diambil harga sf = 1,5 in Tinggi tutup bawah ( hb ) : b=



1 / 2di 1 / 2(179 ,625 ) = = 51,85327 in tg1 / 2 tg1 / 2.120



hb = b + sf = 51,85327 + 1,5 = 53,3527 in Dari perhitungan diatas, maka diperoleh dimensi reaktor sebagai berikut : do = 30 in



tha = 3/16 in



di = 179,625 in



ha = 3,9441 in



Ls = 275,2027 in



thb = 3/16 in



ts = 2/16 in



hb = 53,35327 in



Tinggi reaktor ( H )



= Tinggi ( tutup bawah + silinder + tutup atas ) = hb + Ls + ha = 53,35327 + 275,2027 + 3,9441 = 331,00007 in = 27,583339 ft



VI-8



6.3. Menentukan perhitungan pengaduk Perencanaan pengaduk : Digunakan pengaduk jenis axial turbin dengan 4 buah blade Bahan kontruksi impeller dari SA 240 Grade M type 316 Bahan yang digunakan unituk kontruksi poros pengaduk adalah Hot Rolled Steel SAE 1020 Data-data dari jenis pengaduk (Brown,fig 477, Hal 507) sesuai dengan perancangan: Dt/Di = 2,4 – 3,0 ZL/Di = 0,4 – 0,5 Zi/Di = 2,4 – 3,0 W/Di = 0,125 L/Di = 0,25 J/Dt =1/12 Dimana: Dt = Diameter dalam dari silinder Di = Diameter dari impeller Zi = Tinggi impeller dari dasar tangki J



= Tebal blade



W = Lebar daun impeller L = Panjang impeller ZL = Tinggi liquid dalam silinder



VI-9



a. Menentukan Diameter Impeller Dt/Di Di



= 3,0 = Dt/3 = 179,625 = 59,875 in = 4,989583 ft



b. Menentukan Tinggi Impeller dari Tangki Zi/Di



= 0,5



Zi



= 0,4 x 59,875 in = 2,49479 ft



c. Menentukan Panjang Impeller L = ¼ x Di = ¼ x 59,875 in = 14,96875 in = 1,24739 ft d. Menentukan Lebar Daun impeller W/Di = 0,125 W



= 0,17 x 59,875 in = 7,484375 in = 0,623697 ft



e. Menentukan Tebal Blades J/Dt



= 1/12 sehingga,



J



= 59,875/12 = 4,98 in = 0,415 ft



f. Menentukan Jumlah Pengaduk n=



=



H 2xdi2



61,94486 = 0,04647 ≈ 1 buah 2 x(59,675 )2



VI-10



g. Menentukan Daya Pengaduk P=



xxn 3 xDi 5 gc



Dimana: P = Daya pengaduk (lbf. ft/dtt)  = Power number dengan menghitung bilangan Reynold (Nre).



gc = 32,2 lbm.ft/lbf (Geankolis App A1-5, Hal 851) ρ = Densitas bahan = 57,03657 lb/ft3 µ Bahan = 0,03623 lb/ft detik n = Putaran pengaduk = 75 rpm = 1,25 rps Menghitung NRe: 1,25(4,98958 ) 2 x57 ,03657 NRe = 0,03623



(Geankolis pers 3.4.1, Hal 144)



= 48980,87909 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis fig 3 4-4 hal 157, diperoleh  = 1,2 P=



=



 . .n 3 .Di 3 550 xgc



1,2 x03657 lb / ft 3 x(1,25) 3 rpsx(4,98958 ) 5 ft 550 x32,2lb. ft / det 2 .lbf



= 23,34351 Hp ≈ 23,5 buah Kehilangan – kehilangan daya : -



Gain Losses ( kebocoran daya pada proses daan bearing ) diperkirakan 10% dari daya masuk.



VI-11



-



Transmission System Lossess ( kebocoran belt atau gear ) diperkirakan 20% dari daya masuk



Sehingga daya yang dibutuhkan : P yang dibutuhkan



= ( 0,1 + 0,2 ) P + P = ( 0,1 + 0,2 ) 23,34351 + 0,00285 = 27,34656 Hp ≈ 0,5 Hp



Jadi digunakan pengaduk dengan daya 0,5 Hp h. Perhitungan Poros Pengaduk Menentukan Diameter poros dengan rumus:



xSxD 2 T= 16



(Hesse, persamaan 16-2 hal 465)



Keterangan: T = Momen puntir (lb.in) =



63025 xH N



(Hesse, Hal 469)



H = Daya motor pada poros = 0,5 Hp N = Putaran pengaduk 75 rpm Maka : T =



63025 x0,5 = 420,16667 lb in 75



Dari Hesse table 16-1 hal 467, untuk bahan Hot Rolled Steal SAE 1020 mengadung karbon 20% dengan batas = 36000 lb/in2 S = Maksimum design shering stress yang diijinkan, = 20 % x 36000 lb/ in2: = 7200 lb/in2



(Hesse, Tabel 16.1 hal, 467)



VI-12



Maka didapatkan diameter poros pengaduk ( D ) :  16 xT  1/3 Dp =    xS 



 16 x420 ,16667  1/3 Dp =   = 0,66737 in  3,14 x7200 



i. Menentukan Jumlah Pengaduk Sg =



=



 62,43lb / ft 3



57,03657143 lb / ft 3 62,43lb / ft 3



= 0,91360 N =



=



hl tinggiliquid x Sg = x Sg di diameter tan gki



42,0996 x 0,91360= 0,80549 ≈ 1 buah 47,75



j. Menentukan Panjang Poros L = h + I – Zi Dimana: L



= panjang poros ( ft )



h



= tinggi silinder + tinggi tutup atas = 279,1468 in



l



= panjang poros diatas bejana tangki = 1 ft = 12 in



Zi



= jarak impeller dari dasar tangki = 29,9375 in



VI-13



Jadi panjang poros pengaduk : L = (279,1468 + 12 ) - 29,9375 = 261,2093 in Kesimpulan : Type = axial turbin 4 blades sudut 450 angle Di



= 59,875 in



J = 14,96875



Zi



= 29,9375 in



n = 1 buah



W



= 7,484375 in



daya = 23,5 Hp



L



= 261,2093 in



diameter poros = 0,66737 in



Panjang poros = 261.2093 in 6.4. Perhitungan Nozzle Perencanaan : Nozzle pada tutup atas standard dishead -



Nozzle untuk pemasukan minyak jarak



-



Nozzle untuk pemasukan larutan Na-Metoksida



Nozzle untuk silinder reaktor -



Nozzle untuk pemasukan steam



-



Nozzle untuk pengeluaran steam



Nozzle pada tutup baah conical -



Nozzle untuk pengeluaran produk



Digunanakan flange standard type Welding neck pada : -



Nozzle untuk pemasukan bahan baku utama



-



Nozzle untuk pemasukan dan pengeluaran steam



-



Nozzle untuk pengeluaran produk



VI-14



Dasar perhitungan a) Nozzle pemasukan minyak jarak Bahan masuk



= 5115,3984 kg/jam = 11277,40731 lb/jam



ρ minyak jarak



= 60,15429 lb/ft3



Rate Volumetrik =



11277 ,40731 lb / jam 60,15429 lb / ft3



= 187,4746974 ft3/jam = 0,05208 ft3/detik Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 (0,05208 )0,45 x (60,15429) 0,13 = 1,75740 in Dari Geankoplis App A5 hal 892, maka dipilih pipa 1 ½ in IPS Sch 40 dengan ukuran : di = 1,610 in do = 1,90 in A = 2,04 in = 0,01416 ft b) Nozzle pemasukan larutan Na-Metoksida Bahan masuk



= 28244,87816 kg/jam = 62268,6584 lb/jam



ρ Na-Metoksida = 49,72 lb/ft3 Rate Volumetrik =



62268 ,6584 49,72



= 1252,38653 ft3/jam = 0,34789 ft3/detik Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 (0,34789)0,45 x (49,72) 0,13 = 4,02960 in



VI-15



Dari Geankoplis App A5 hal 892, maka dipilih pipa 3/4 in IPS Sch 40 dengan ukuran : di = 4,029in do = 4,50in A = 12,7in = 0,08819 ft c) Nozzle pemasukan dan pengeluaran steam pemanas Rate steam masuk = 1011,6672 kg/jam = 2230,32150 lb/jam ρ steam



= 62,16 lb/ft3



Rate Volumetrik =



2230 ,32150 62,16



= 35,88033 ft3/jam = 0,00997ft3/detik Dopt



= 3,9 (Q)0,45 x ρ0,13 = 3,9 (0,00997)0,45 x (62,16) 0,13 = 4,02960 in



Dari Geankoplis App A5 hal 892, maka dipilih pipa 3/4 in IPS Sch 40 dengan ukuran : di = 0,824in do = 1,05 in A = 0,864 in = 0,006ft d) Nozzle pengeluaran produk Bahan keluar



= 33497,9344 kg/jam = 73849,54618 lb/jam



ρ campuran



= 57,03657 lb/ft3



VI-16



Rate Volumetrik =



73849 ,54618 57,03657



= 1249,77534 ft3/jam = 0,35965 ft3/detik = 3,9 Q0,45 x ρ0,13



Dopt



= 3,9 (0,35965 0,45 x (57,03657) 0,13 = 4,1634 in Dari Geankoplis App A5 hal 892, maka dipilih pipa 4 in IPS Sch 40 dengan ukuran : di = 4,026in do = 4,50 in A = 12,7 in2 = 0,08819ft2 Dari Brownell & Young Hal 221 Fig 12-2 didapatkan dimensi flange untuk semua nozzle, dipilih flange



standart type welding-neck untuk semua nozzle adalah



sebagai berikut : Nozzle



NPS



A



T



R



E



K



L



B



A



1½



5



1 1/16



2 7/8



2 9/16



1,90



2 7/16



1,61



B



4



9



1 5/16



6 3/16



5 5/6



4,50



3



4,03



C



¾



3 7/8



½



1 11/16 1 ½



1,05



2 1/16



0,02



D



4



9



1 5/16



6 3/16



4,50



3



4,03



5 5/16



Keterangan : Nozzle A = Untuk pemasukan minyak jarak Nozzle B = Untuk pemasukan larutan Na-Metoksida



VI-17



Nozzle C = Untuk pemasukan dan pengeluaran steam Nozzle D = Untuk pengeluaran produk NPS



= Ukuran nominal pipa (in)



6.5. Perhitungan Coil Pemanas Dasar perancangan : Reaksi yang terjadi dalam tangki netralisasi adalah reaksi endotermis dan beroperasi pada suhu 60 0C =140 0F Steam masuk pada suhu 230 0F dan keluar pada suhu 230 0F Tekanan operasi = 1 atm Digunakan coil pemanas berbentuk spiral dengan konstruksi High Alloy Stell SA 240 grade C tipe 347 a. Menentukan Suhu Kalorik ∆TLMD =



t1  t 2 (230  140 )  (230  86) = = 114,8930F ln t1 / t 2 ln( 230  140 ) /( 230  86) /( 230  86)



Tc =



T 1  T 2 230  230 = = 2300F 2 2



Tc =



t1  t 2 86  140 = = 1130F 2 2



b. Merencanakan Ukuran Pipa Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan Pipa komersial steel 12 in IPS sch 30 A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft



VI-18



c. Mencari Panjang Pipa NRe =



L2 xNx x 2,42



Kecepatan putar = N =



150 putaran 1menit x  2,5 putaran / det ik 1menit 60 det ik



L = 1/3 diameter silnder = 1/3 x 14,96875 = 4,98958 ft NRe =



4,98958 2 x 2,5 x55,68514286 0,0005213 x 2,42



= 27506,59175 Dari Kern 834 didapat jh = 510 Dimana k = 0,666 = 0,00658 lb/ft.det = 23,688 lb/ft.jam Cp = 1,0512 Dari Kern 835 didapat hio = 1450  k   Cp  Ho = jh     = 150 x  di   k 



 0,666   1,0512 x18,77028072     0,0066  10,4688   



Ho = 961,2346 Uc =



hioxhio 1450 x860 ,4597955 = = 2851,654728 hio  ho 1450  860 ,4597955



Rd =



Uc  UD 1 1 = UcxUD UD Uc



1 1 1 = Rd = 0,004 = 0,00365 UD Uc 2851,654728



UD = 273,9726 A=



 142293 ,1891 = = 4,5236 UD.t 273 ,9726 x144 ,893



VI-19



L=



A 4,5236 = = 88,2662 a" 0,05125



Jumlah lilitan coil n=



L  .Dcoil



Jika pengaduk < d coil < d bejana, maka : d pengaduk = 4,98958 ft d bejana = 10,4688 ft Dirancang d coil = 1 ft Jumlah lilitan ( n ) =



88,2662 = 14,0551 ≈ 14 buah 3,13 x1



Do = 3,50 in, jarak antara coil = 3 in Tinggi coil



= ( n-1 ) x ( do + jarak antar coil ) + do = ( 14-1 ) x ( 3,50 + 3 ) + 3,50 = 130 in = 10,833 ft



Tinggi tangki = 27,583339 ft Tinggi coil < tinggi tangki ( memenuhi ) 6.6. Rancangan Flange dan Bolting Untuk mempermudah perbaikan dan perawatan tangki maka tutup tangki dihubungkan dengan bagian shell secara flange dan bolting : a. Flange Bahan



= High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316



Tensile Strength Minimum



= 75000 psi



Allowed Stress



= 15000 psi



VI-20



Tipe Flange



= Ring Flange



(Brownell App D, Hal 342 )



b. Bolting Bahan = Low Alloy Steel SA 193 Grade B 16 Tensile Strength Minimum



= 75000 psi



Allowed Stress



= 15000 psi



(Brownell, tabel 13-1, Hal 252)



c. Gasket Bahan = Flate Metal, Asbestos Filled Gasket faktor



= 3,75 psi



Minimum design seating stress = 9000 psi



(Brownell, fig 12-11, Hal 228)



Menentukan Tebal Gasket Dari Brownell & Young persamaaan 12.2, hal 226 didapatkan: do = di



y  pm y  p(m  1)



Dimana: do = Diameter luar gasket (in) di = Diameter dalam gasket (in) p = Internal pressure = 14,7 psi m = Gasket faktor = 3,75 psi y = Yield stress = 9000 psi Maka: do = di



9000  14,7 x3,75 = 1,00082 9000  14,5 x(3,75  1)



- di gasket = OD shell = 180 in



VI-21



- do



= 1,00082 x di = 1,00082 x 180 = 180,144 in



Lebar gasket minimal (n) n=



do  di 180 ,144  180 = = 0,072 ≈ 1/16 = 0,0625 in 2 2



Diameter rata-rata gasket (G): G



= di + n = 180 + 0,072 = 180,072 in = 15,006ft



Menentukan Jumlah dan Ukuran Baut a. Perhitungan beban baut/beban gasket - Beban supaya gasket tidak bocor (Hy) (Brownell & Young, Pers.12.88 Hal 240) Wm2 = Hy = b x π x G x Y Dimana: b = Lebar efektif gasket Y = Yield stress = 9000 psi G = Diameter rata-rata gasket = 180,072 in Dari Gambar 12.12 Brownell & Young, Hal 229, lebar seating gasket bawah: b=



n 0,0072 = = 0,036 in < 0,25 in maka b = Bo 2 2



Sehingga: Hy = Wm2



= πxbxGxY = 3,14x 0,036 x 180,072 x 9000 = 183198,04499 lb



VI-22



- Beban agar baut tidak bocor (Hp) H =2xbxπxGxmxp



(Brownell & Young, Pers. 12.89, Hal 240)



= 2 x 0,0366 x 3,14 x 180,072 x 3,75 x 14,7 = 2244,1761 lb - Beban karena tekanan dalam (H) H=



=



 xG2 x P) 4



(Brownell & Young, Pers. 12.89, Hal 240)



3,14 x (180,072 2 x 14,7 = 374178,9637 lb 4



- Total berat pada kondisi operasi (Wm1) Wm1 = H + Hp



(Brownell & Young, Pers. 12.91, Hal 240 )



= 374178,9637 + 2244,1761 = 376423,1398lb b. Perhitungan Luas Minimum Bolting Area Brownell & Young, persamaan 12.92 Hal 240: Am1 =



Wm 2 183198 ,0499 = = 12,2132 in2 15000 fa



Wm1 > Wm2 maka yang mengontrol adalah Wm1 c. Perhitungan Bolt Optimum Dari Brownell & Young, Tabel 10.4 Hal 240, dicoba: Ukuran baut



= 1 in



Root area



= 0,551 in2



Bolting spacing minimum (Bs)



= 2 ¼ in



Minimal radial distance(R)



= 1 3/8 in



Edge distance (E)



= 1 1/16 in



VI-23



Jumlah bolting optimum =



Am2 12,2132 = = 22,16551 ≈ 23 buah 0,551 RootArea



Bolting circle diameter (C): C = IDshell + 2 (1,4159 qo+ R) Dimana qo = Tebal shell = 3/16 in, IDshell = 179,625 in C = 179,625 + 2 x (1,4159 x 3/16 + 11/8) = 182,9095 in Diameter luar flange OD = C + 2 E = 182,9095 + 2 x (1 1/16) = 185,0309 in = 15,4192ft - Cek lebar gasket Ab aktual = Jumlah baut x Root area = 23 x 0,551 = 12,673 in - Lebar gasket minimal L = Ab aktual x



= 12,673 x



F 2 xxYx.G



15000 2 x3,14 x9000 x180 ,071



= 0,01868 < 0,0071 in (Karena L < n, maka lebar gasket memenuhi) d. Perhitungan Moment - Perhitungan keadaan bolting uap (tanpa tekanan dalam) W=



Am  Ab x fa 2



=



12,2132  12,673 x 15000 2



= 186646,5 lb



(Brownell & Young, Pers. 12.94, Hal 242)



VI-24



Jarak radikal dari beban gasket yang bereaksi terhadap bolt circle (hG) adalah: hG



=1/2 (C-G)



hG



= 1/2 (182,9095 + 180,072)



(Brownell & Young, Pers. 12.94, Hal 242)



= 181,48895 in - Moment flange (Ma) Ma



= W x hG = 186646,5 in x 181,48895 = 33874277,31 in.lb



- Dalam keadaan operasi W =Wm2 = 37623,1398 lb Hydrostatik dan Force pada daerah dalam flange (HD): HD = 0,785 x B2 x P



(Brownell & Young, Pers. 12.96, Hal 242 )



Dimana: B = OD shell = 180 in P = Tekanan operasi = 14,7 psi Maka: HD = 0,785 x (180)2 x 14,7 = 373879,8 in - Radial bolt circle pada aksi (hD) hD = 1/2 (C–G)



(Brownell & Young, Pers. 12.100, Hal 242 )



= 1/2 (182,9095- 180) = 2,8389 in - Moment komponen (MD) MD



= HD x hD = 373879,8 x 2,8389 = 1059337,9616 lb.in



(Brownell & Young, Pers. 12.96, Hal 242 )



VI-25



Perbedaan antara baut flange dengan gaya hidrostatik total(HG): HG = W–H = Wm2 – H



(Brownell & Young, Pers. 12.98 Hal 242 )



= 376423,1398 – 374178,9637 = 2244,1761in - Moment komponen (MG) MG



= H G x hG



(Brownell & Young, Pers. 12.98, Hal 242)



= 2244,1761in x 181,48895 = 407293,64 in.lb Perbedaan antara gaya hidrostatik total dengan gaya hidrostatik dalam area flange: HT



= H – HD



(Brownell & Young, Pers. 12.98, Hal 242)



= 374178,9637 – 373879,8 = 299,1637 lb hT



= 1/2 (hD + hG)



(Brownell & Young, Pers. 12.102, Hal 244)



= 1/2 (2,8339 + 181,48895) = 92,1614 in - Moment komponen (MT) MT



= HT + hT



(Brownell & Young, Pers. 12.97, Hal 244)



= 299,1637 + 92,1614 = 391,3251 in.lb - Moment total pada keadaan operasi (Mo) Mo



= MD + MG + MT



(Brownell & Young, Pers. 12.99, Hal 244)



= 1059537,965 + 391,3251 + 407293,164 = 1467222,454 lb.in Mmax = Ma,karena Ma > Mo



VI-26



- Perhitungan tebal flange



YxM fxB



t=



Jika: K =



(Brownell & Young, Pers. 12.85, Hal 239)



A B



Dimana: A = Diameter luar flange = 185,0309 in B = Diameter luar shell = 180 in K=



185 ,0309 = 1,0279 180



Dari Fig. 12.22 Hal 238 Brownell & Young, diperoleh: y = 70 Mmax = 3387,4277,31 lb in t=



(170 ) x(33874277 ,31lb / in) (15000 psia) x(180 in)



= 0,01803 in 6.7. Perhitungan Sistem Penyangga Sistem penyangga dirancang untuk mampu menyangga berat bejana penyangga total dan perlengkapannya. Beban yang ditahan terdiri dari: Berat silinder dan tutupnya (atas dan bawah) Berat pengaduk dan perlengkapannya Berat larutan dalam silinder Berat attachment



VI-27



Berat coil pemanas a. Menghitung Berat Silinder



 x (do2 – di2) x H x ρ 4



Ws =



Dimana: Ws = Berat silinder reaktor, (lb) do = Diameter luar silinder = 180 ft H = Tinggi silinder = 275,2027 in = 22,9336 ft ρ = Densitas bahan kontruksi = 489 lb/ft3



(Perry ed. 6 Tabel 3-118, Hal



3-95) di = Diameter dalam silinder = 179,625 in = 14,96875 Maka: Ws



=



 [(15)2 – (14,96875)2] x 22,9336 x 489 4 = 8244,5964 lb = 3739,7244 kg



b. Menghitung Berat Tutup Atas Wd = A x t x ρ Dimana: Wd = Berat tutup standart dishead head (lb) A = Luas tutup standart dishead head (in2) t = Tebal tutup standart dishead head = 3/16 in = 0,1875 ft ρ = Densitas bahan kontruksi = 489 lb/ft3 Maka A = 6,28 x Rc x h



(Perry ed. 6 Tabel 3-118 Hal 3-95) (Hesse, Pers. 4.16, Hal 92)



VI-28



Rc = Crown Radius = 180 in = 15 ft h = Tinggi tutup standart dishead head = 3,9441 ft Maka: A = 6,28 x 15 x 3,9441 = 371,5342 ft3 Sehingga: Wd



= 371,5342 x 0,1875 x 489 = 34065,04196 lb = 15451,8017 kg



c. Menghitung Berat Tutup Bawah Wc = A x t x ρ Dimana: Wc = Berat tutup conical (lb) A = Luas tutup bawah bentuk conical (ft2) t = Tebal tutup conical = 3/16 in = 0,1875 ft ρ = Densitas bahan kontruksi = 489 lb/ft3



(Perry ed. 6 Tabel 3-118, Hal 3-95)



A = (0,785)2 (D + m) 4h 2  ( D  m)  0,785 D 2



(Hesse, pers 14-19)



Keterangan: D = Diameter dalam tangki = 179,625 in = 14,96875 h = Tinggi tutup conical = 4,4461 ft m = Flat spot diameter = ½ x 14,96875 = 7,4844 ft Maka: A = (0,785)2x 14,96875 + 1,3177 4(4,4461) 2  (14,6875  7,4844 )  0,785 (14,96875 ) 2 = 2656,3432 ft2



VI-29



Sehingga: Wc



= 2656,3432 x 0,1875 x 489 = 243553,465 lb = 110475,127 kg



d. Berat Larutan Wt = m x t Dimana: m = Berat larutan dalam reaktor = 90972,6864 kg/jam = 200558,3844 lb/jam t = Waktu tinggal dalam reaktor = 1 jam, Maka: Wt = 90972,6864 x 1 jam = 90972,6864 lb = 200558,3844 kg e. Menghitung Berat Poros Pengaduk Wp = 0,785 x D2 x L x ρ Dimana: Wp = Berat poros pengaduk (lb) D = Diameter dalam poros pengaduk = 0,66737 ft = 8,00844 in L = Panjang poros pengaduk ρ = Densitas bahan kontruksi = 489 lb/ft3



= 261,2093 ft = 21,76744 in (Perry ed. G tabel 3-118, Hal. 3-95)



Sehingg Wp



= 0,785 x (0,66737)2 x 21,76744 x 489 = 4740,7775 lb = 2150,4026 kg



f. Menghitung Berat Impeller Wi = V x p Dimana:



VI-30



Wi = Berat impeller (lb) V = Volume total dari blades (ft3) ρ = Densitas bahan kontruksi = 489 lb/ft3 V = 6 (P x L x T) Dimana: P = Panjang 1 kupingan blade (ft) = Di/2 = 2,4918 ft L = Lebar 1 kuping blade = 0,6237 ft T = Tebal 1 kuping blade = 1,2474 ft Maka: V



= 6 (2,4918 x 0,1422645 x 0,0697) = 11,6458 ft



Sehingga: Wi



= 11,6458 x 489 = 5694,78495 lb = 2583,1375 kg



g. Menghitung Berat Coil Pemanas Wcoil =



 x (do2–di2) x H x ρ 4



Dimana: Wcoil = Berat coil pemanas (lb) OD



= Diameter luar pipa coil pemanas = 3,50 in = 0,2917 ft



ID



= Diameter dalam dari pipa coil pemanas = 3,068 in = 0,2557 ft



H =L = Panjang bahan kontruksi = 88,2662 ft ρ



= Densitas bahan kontruksi = 489 lb/ft3



VI-31



Maka: Wcoil =



3,14 ((0,2917)2 -(0,2557)2)) x 88,2662 x 489 = 850,5710 lb = 385,8165 kg 4



h. Menghitung Berat Attachment Berat attachment meliputi seluruh perlengkapan seperti nozzle dan sebagainya, Rumus: Wa = 18 % x Ws



(Brownell & Young, Hal 157)



Dimana: Wa = Berat attachment (lb) Ws = Berat silinder tangki = 505,81210 lb Maka: Wa = 18 % x 8244,5964 = 1484,0269 lb = 673,1502 kg i. Berat total Wt = Ws + Wd + Wc + Wt + Wp + Wi + Wcoil + Wa = 8244,5964 + 34065,04196 + 243553,46516 + 200558,3844 + 4740,7775 + 5694,78495 + 850,5710+ 673,1502 = 498380,7461 lb = 226064,0234 kg j. Menghitung Kolom Penyangga (Leg) Direncanakan: 4 buah kolom penyangga (kaki penahan) Digunakan kolom penyangga jenis I-beam Perhitungan: - Beban tiap kolom, Rumus: P =



4.xPw( H  L) W + n.xdb n



(Brownell and young, per 10.76, Hal 197)



VI-32



Dimana: P = Beban tiap kolom (lb) Pw = Total beban permukaan karena angin (lb) H = Tinggi vessel dari pondasi (ft) L = Jarak antara vessel dengan dasar pondasi (ft) db = Diameter bolt circle (ft) n



= Jumlah support (buah)



∑w = Berat total (lb) Tangki diletak dalam ruangan, sehingga Pw = 0 Maka: Rumus: P =



W 498380 ,7461 = = 124595,1865 lb 4 n



- Tinggi kolom penyangga L= ½H+l Dimana



:



l = 5 ft (ditentukan jarak dengan tanah) H = Tinggi tangki = 27,58339 ft L



= ½ x 27,58339 + 5 = 18,7916 ft = 225,500 in



- Trial ukuran I- beam Ukuran I beam diambil 12 in ukuran berat 12x5 in (Brownell & Young App. G hal 355), yaitu: Nominal size Berat



= 12 in = 124595,18651 lb



VI-33



Area of section (A)



= 9,26 in2



Depth of beam (h)



= 12 in



Width of flange (b)



= 5,0 in



I1-1



= 215,8







= 4,83



1-1



L 225 ,500 = = 46,6874 in 4,83  Karna L/r antara 20-60 maka, digunakan fc aman = 15000 psia Fc aman =



A



=



P 20000 = 2 A 1  (l / 20000 b 2



P 124595 ,186516 = Fcaman 15000



(Brownell & Young pers 4.22, Hal 67)



= 8,3064 < 9,26 in2



Karena A < A tersedia maka ukuran 12 x 5 in memadai Kesimpulan perancangan penyangga ( leg ) : - Ukuran I beam - Berat



= 12 x 5 in



= 124595,18651lb



- Jumlah penyangga = 4 buah - Peletakan beban dengan beban eksentrik k. Perhitungan Base Plate Base plate merupakan alas / telapak kolom - Luas base plate Rumus: Abp = Dimana:



P fbp



(Brownell and young pers.10.35, Hal 190)



VI-34



Abp = Luas base plate (in2) P = Beban dari tiap-tiap base plate = beban tiap-tiap kolom = 124595,1865 lb fpb = Stress yang diterima oleh pondasi (bearing capacity ) yang terbuat dari Beton = 600 lb/in2 (Hesse, Tabel 7-7 Hal 162) Maka: Abp =



124595 ,186156 = 207,65864in2 600



- Panjang dan lebar base plate Rumus: Abp = P x l Dimana: P



= Panjang base plate (in) = 2m + 0,95 h



l



= Lebar base plate (in) = 2n + 0,8 b



Asumsi: m = n (Hesse, Hal 163) Dari Brownell and Young hal 355 diperoleh: b = 5 in h = 12 in Maka: Abp



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



124595,1865= (2m + (0,95 x 12)) (2m + (0,8 x 5)) = (2m + 11,4) (2m + 4) 124595,1865 = 4m2 +8m +22,8 +45,6



VI-35



0 = 4m2 + 30,8 m + 162,05864 4m2 + 30,8 m – 162,05864 a = 4, b = 30,8 m1.2 = -



c = – 162,05864



b  (b) 2  4ac 2a



30,8  (30,8) 2  (4 x4 x  162 ,05864 ) =2 x4 m1 = 11,28889 in m2 = - 3,5888in Diambil m1 = 11,28889 in, Sehingga: Panjang base plate (P) = 2m + 11,28889 h = (2 x 11,28889) + (0,95 x 12) = 32,17778 in ≈ 33 in Lebar base plate (l)



= 2m + 0,8 b



= (2 x 11,28889) + (0,8 x 12) = 32,17778 in ≈ 32 in Dengan dasar harga tersebut, yaitu panjang base plate 14 in dan lebar 13 in maka ditetapkan ukuran base plate yang digunakan 33 x 32 in Luas base plate (A)= 33 x 32 = 1056 in2 - Peninjauan terhadap beban yang harus ditahan (bearing capacity): F=



P 124595 ,186516 = = 117,9879 lb/in2 1056 A



VI-36



Dimana: F = Bearing capacity (lb/in2) P = Beban tiap kolom (lb) A = Luas base plate (m2) Kesimpulan: F < fpb maka dimensi base plate memenuhi Base plate 33x32 in dapat digunakan dengan aman karena beban yang harus ditahan 3117,9879 < 600 psi (harga stress maksimum) - Peninjauan terhadap harga m dan n - Panjang base plate: p = 2 m + 0,95 h 33 = 2 m + 11,4 m = 10,8 - Lebar base plate: l3 = 2 n + 0,8 b 13 = 2 n + 9,6 n = 6 in Dari nilai m dan n tersebut, maka yang mengontrol dalam pemilihan tebal base plate adalah n karena n > m l. Menentukan Tebal Base Plate Rumus: tbp = 1,5 x10 4 Fxm 2



(Hesse, Pers. 7-12 Hal 163)



Dimana: tbp = Tebal base plate, in F



= Actual unit pressure yang terjadi pada base plate = 3,9412



VI-37



m



= 1,3 in



tbp = 1,5x10 4 x117 ,9879 (10,8) 2 = 1,4348 in = 1 ½ in m. Menentukan Ukuran baut Rumus: Pbaut =



=



P P = nbaut 4 124595 ,186156 = 31148,7965 lb/baut 4



Fbaut = Stress baut maksimum 12000 lb/in2 A baut =



Pbaut 31148 ,7965 = = 2,5957in2 = 2 ½ in2 Fbaut 12000



Dari Brownell & Young tabel 10-4, hal 188 Ukuran baut ½ in dengan dimensi baut: Ukuran baut



= 2 ½ in



Jarak antara baut



= 3,75 in



Edge distance



= 2 3/8 in



Nut dimension



= 3 7/8 in



Jarak radial minimum



= 1 3/16 in



Radius fillet Maximum



= 1 3/16 in



VI-38



6.8. Perhitungan Lug dan Gusset Perencanaan Dasar Perhitungan : Dari gambar 10.6, hal 191, Brownell diperoleh : a. Lebar Lug A = lebar lug = ukuran + 9 in = 2 ½ + 9 in = 11, 5 in B = jarak gusset = 2 ( lebar kolom – 0,5 x ukuran baut ) = 2 ½ + 8 in = 10,5 in b. Lebar Gusset L = lebar gusset = 2 ( lebar kolom – 0,5 x ukuran baut ) = 2 ( 4 – 0,5 x ½ ) = 7,5 in Lebar lug atas = a = 0,5 ( L + ukuran baut )



( Brownell & Young, hal 193)



= 0,5 ( 7,5 + ½ ) = 4 in Perbandingan tebal base plate =



B 10 ,5 = 1,4 L 7,5



Dari tabel 10.6, hal 193, Brownell & Young didapat τ1 = 0,211 e = 0,5 x nut dimension = 0,5 x 3 7/8



VI-39



= 1,9375 in c. Pondasi Beban tiap kolom ( W ) = 124595,186156) Wbp = p x l x t x ρ Dimana : Dimana: p = Panjang base plate = 33 in= 2,75 ft l = Lebar base plate = 32 in = 2,67 ft t = Tebal base plate = 1,5 in = 0,125 ft



 = Densitas gaya = 489 lb/ft3 Wbp = 2,75 x 2,67 x 0,125 x 489 = 448,8103 lb = 203,5792 kg d. Beban Kolom Penyangga Wp = L x A x F x  Dimana: L = Tinggi kolom = 12,7916 ft A =Luas kolom I-beam = 9,26 in2 = 0,06431 ft2 F = Faktor koreksi = 1 Wp



= 12,7916 x 0,06431 x 1 x 489 = 402,2649 lb = 182,4662 kg



Berat total (E) = W + Wbp + Wp = 124595,1865+ 448,8103 + 402,2649 =125446,2617 lb =56902,0510 kg



VI-40



Dianggap hanya ada gaya vertikal dari berat kolom itu sendiri yang bekerja pada pondasi, Maka diambil: Luas atas= 20 x 20 in2 Luas bawah



= 40 x 40 in2



Tinggi pondasi = 20 in Luas permukaan tanah rata-rata



20 2  40 2 A=  1000 in2 2 Menentukan volume pondasi V=Axt = 1000 x 20 = 20.000 in3 =11,574077 ft3 Menentikan berat pondasi W=Vx  Dimana: V = Volume pondasi



 = Densitas pondasi =144 lb/ ft3 W =11,57407 x 144 = 1666,66608 lb = 755,98707 kg e. Tekan Tanah Pondasi didirikan diatas cemen sandand gravel dengan save bearing minimum 10 ton ft2 (Hesse, tabel 12, Hal 327) Kemampuan tanah menahan tekanan besar:



VI-41



P=



2240 lb 1 ft 10 ton x x = 155,56 lb/in2 2 2 ton 144 in ft



Tekanan pada tanah: P=



W A



Dimana : E = Berat beban total + berat pondasi A = Luas bawah pondasi = 1600 in2 P=



125446 ,2617  1666 ,66608 = 79,4456 lb/ in2 bunga bank ( 15%)



BAB XII KESIMPULAN



Berdasarkan seleksi proses pembuatan tata letak pabrik serta pertimbangan lainnya, maka Pra Rencana Pabrik Biodiesel dari Minyak Jarak dengan Proses Transesterifikasi yang direncanakan di Bhoanawa, Ende Nusa Tenggara Timur pada tahun 2009 dengan kapasitas 200.000 ton/tahun dengan memperhatikan beberapa aspek berikut : 12.1. Segi Teknik Ditinjau dari segi proses pembuatan biodiesel minyak jarak ini menggunakan proses transesterifikasi dengan katalis basa lebih cepat dibandingkan dengan proses lain dan dapat menghasilkan produk yang berkualitas. 12.2.Segi Sosial Pendirian pabrik biodiesel minyak jarak ini dinilai menguntungkan karena : -



Merupakan solusi bagi kelangkaan BBM di masa yang akan datang.



-



Menciptakan lapangan kerja baru



-



Mengingkatkan pendapatan per kapita daerah penduduk



12.3.Segi Lokasi Pabrik Pendirian pabrik biodiesel minyak jarak di Ende sangat menguntungkan karena : -



Dekat dengan bahan baku



-



Tersedianya kebutuhan air dan tenaga listrik dan jumlah yang sangat besar sehingga dapat mencukupi kebutuhan pabrik



-



Fasilitas sarana transpotasi yang memadai XII-1



-



Tersedianya tenaga kerja yang cukup



12.4. Segi Pemasaran -



Mengingat kelangkaan minyak bumi maka diharapkan biodiesel ini dapat memenuhi sebagian bahan bakar



-



Dalam menjang program Pemerintah yang mentargetkan pencampuran biodiesel sebanyak 5% dari penggunaan bahan bakar



12.5. Segi Analisa Ekonomi -



Analisa ekonomi sangat diperlukan untuk meliat layak atau tidaknya suatu pabrik didirikan setelah dilakukan perhitungan analisa ekonomi terhadap Pra Rencana Pabrik Minyak Jarak dengan Proses Transesterifikasi maka diketahui data sebagai berikut : - Internal Rate of Return (IRR)



= 21,2173%



- Pay Out Time (POT)



= 1,314 tahun



- Return of Invesment (ROI)



= 61,31 %



- Break Event Point (BEP)



= 44,28%



DAFTAR PUSTAKA Badger and Benanchero. 1995. Introduction to chemical engineering. McGrawhill New York, USA Brown, G.G. 1987. Unit operation. Jhon Wiley and Son’s Inc. Tokyo, Japan. Brownell, Lioyd E. and Edwin H. Young. 1959. Process Equipment Design, Vessel Design. Wiley Eastern Limited. New Delhi, India. Hamballi,Eliza dkk,2007. Teknologi Bioenergi”, Jilid 1, PT.Agromedia Pustaka,Jakarta,Indonesia Christie J. Geanklopis. 1993. Transport Process and Unit operations, Third Edition. Prentice-Hall of India. New Delhi, India. Couldson and Richarson. Chemical Engineering, Sixt Edition. Pergamon press. Oxford, England. Faith, W.L. ; D.B. Keyes ; Dark. 1975. Industrial Chemicals, Fourth Edition. A Wiley Inter Science Publication. New Jersey, USA. Govind, Niranjan ; Jan Andzelm ; Kurt Reindel ; George Fitgerald. 2002. Zeolite Catalyzed Hydrocarbon Formation from Methanol : Density Functional Simulations. International Jurnal of Molecular sciences, Volume 3, 423-424 ISSN 1422-0067.California, USA. Hesse, H.C. ; J.H. Rushton. 1969. Process Equipment Design. Van Nostrand Companies Inc. Princeton, New Jersey, USA. Joseph, Sebastian ; Yatish T. Shah. 1985. Methanol to Gasoline Process. University of Pittsburgh, USA. Kern, Donald Q. 1950. Process Heat Transfer. McGrow-Hill. New York, USA. Kirk, R.F. ; Othmer, D.F.1986. Enciklopedia of Chemical Tecnology, Volume 15. John Wiley and Son’s. New York, USA. Kunii, Daizo ; Octave Levenspiel. 1991. Fluidization Engineering, 2nd ed. John Wiley and Son’s. New York, USA. Levenspiel, Octave. 1999. Chemical reaction engineering, 3rd ed. John Wiley and Son’s. New York, USA..



Nur Alam Syah,Andi., 2006. “Biodiesel Jarak Pagar”, Jilid 1, PT.Agromedia Pustaka,Jakarta, Indonesia Perry, Robert H. ; Don W. Green. Peery’s Chemical Engineering’ Handsbook, Third Edition 1999. McGraw-Hill. New York, USA. Perry, Robert H. ; Don W. Green. Peery’s Chemical Engineering’ Handsbook, fifth Edition 1999. McGraw-Hill. New York, USA. Perry, Robert H. ; Don W. Green. Peery’s Chemical Engineering’ Handsbook, Seventh Edition 1999. McGraw-Hill. New York, USA. Peter, Max and Timmerhaus. 1991. Plant Design and Economics for Chemical Engineering, fourth Edition, McGraw-Hill. New York, USA. Smith, J.M. ; H.C. Van Ness ; M.M. Abbott. 1996. Introduction to Engineering Thermodynamics , fifth Edition, McGraw-Hill. New York, USA. Ulrich, Gael D. 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics John Wiley and Son’s. New York, USA. Van Den Verg, Johanes petrus. 1981. The Convertion of Methanol On Zeolite H-ZSM-5, A Mechanistics Study. Netherlands. Vilbrant and Dryden. 1959. Chemical Engineering Plant Design, Fourth Edition. McGraw-Hill. New York, USA. Walas, Stanley M. 1981. Chemical Process Equipment. Butterworth Publishers,USA.



A-1



APPENDIKS A NERACA MASSA



Kapasitas produksi = 200.000 ton/tahun = 27.777,77778 kg/jam Basis Perhitungan : Jumlah hari kerja



= 300 hari/tahun



Jumlah jam operasi



= 24 jam/hari



Kapasitas produksi



= 200.000 ton/tahun = 27.777,77778 kg/jam



Basis



= 27.965,2259 kg/jam



Berat molekul : Trigliserida



= 927,853



Methanol ( CH3OH )



= 32,042



Natriumhodroksida (NaOH)



= 39,9972



Natriummetoksida ( CH3ONa) = 54,0027 Metil ester



= 310,625



Gliserin



= 92,098



Air (H2O)



= 18,0154



Asamklorida (HCl )



= 36,4610



Natriumklorida (NaCl )



= 58,4428



Asam lemak bebas (FFA)



= 296,596



Sabun



= 318,5778



A-2



O



O



CH2-O-C-R1



CH3-O-C-R1



O



O



A-1



CH-O-C-R2 + 3 CH3OH



CH3-O-C-R2



CH2-OH + CH-OH



( NaOH ) O



O



CH2-O-C-R2



CH2-OH



CH2-O-C-R2



Trigliserida



Metanol



1 mol



Metil ester



3 mol



3 mol



Gliserin



1 mol



Dari stoikometri reaksi diatas, untuk menghasilkan 27898,18718 kg metil ester dibutuhkan 27. 619,20531 kg trigliserida Konversi reaksi = 99% Komposisi Minyak jarak : 



Trigliserida = 98%- 27619,20531







Bahan yang tersabunkan (unsaponificable) = 1,5%







Asam lemak bebas (FFA) = 0,5%



Basis perhitungan = 27965,2259 kg/jam



1. MIXER (M-103) Fungsi : mereaksikan CH3OH dan NaOH Reaksi : CH3OH + NaOH



CH3ONa + H2O



Input trigliserida = 0,98 x 27405,92138 kg/jam = 29,53692167 kg mol



A-3



Digunakan molar rasio alkohol : minyak = 6 : 1 untuk memastikan reaksi berlangsung sempurna maka, Kebutuhan metanol



= 6 x 177,22153 kg mol = 5671,088961 kg/jam



Kebutuhan NaOH



= 0,3 % x 83,8956777 kg/jam = 25,1691 kg/jam



Reaksi : CH3OH + NaOH



CH3ONa + H2O



Kg mol CH3ONa yang terbentuk = 113,2881369 kg mol Berat molekul CH3ONa



= 54,0027



CH3ONa yang terbentuk



= 113,2881369 kg/jam



Kg mol H2O yang terbentuk



= 37,76082425 kg mol



Berat molekul H2O



= 18,0154



H2O yang terbentuk



= 37,76082425 kg/jam



Input dari storage metanol dan natriumhidroksida : NaOH



= 82,85761592 kg/jam



CH3ONa



= 111,8634 kg/jam



Total input



= 5683,776616 kg/jam



Komposisi setelah pencampuran (reaksi ) : CH3ONa = 111,8634 kg/jam CH3OH



= 5534,619 kg/jam



H2O



= 37,2936 kg/jam



Total



= 5683,776 kg/jam



Output ke reaktor I (90%) : CH3OH



= 4981,1571 kg/jam



A-4



CH3ONa = 100,67706 kg/jam H2O



= 33,56424 kg/jam



Total



= 5115,3984 kg/jam



Output ke reaktor II (10%) : CH3OH



= 553,4619 kg/jam



CH3ONa = 11,18634 kg/jam H2O



= 3,72936 kg/jam



Total



= 568,3776 kg/jam



Total output = Output ke reaktor I + Output ke reaktor II = 5115,3984 kg/jam + 568,3776 kg/jam = 5.683,776 kg/jam Tabel 3.2. Neraca Massa Mixer Massa masuk (kg/jam) Input dari storage metanol dan natriumhidroksida



Massa keluar (kg/jam) Output ke reaktor I (90%) CH3OH = 4981,1571



NaOH = 82,85761592



CH3ONa = 100,67706



CH3ONa = 111,8634



H2O = 33,56424



Komposisi setelah pencampuran (reaksi) Output ke reaktor II (10%) CH3ONa = 111,8634



CH3OH = 553,4619



CH3OH = 5534,619



CH3ONa = 11,18634



H2O = 37,2936



H2O = 3,72936



Total input = 5.683,776 kg/jam



Total output = 5.683,776 kg/jam



A-5



2. REAKTOR I (R-110) Fungsi : Mereaksikan minyak jarak dengan natrimummetoksida menjadi metil Ester Reaksi : Trigliserida + CH3OH FFA + CH3ONa



Metil ester + Gliserin Sabun + H2O



Input dari mixer : CH3OH



= 4.981,1571 kg/jam



CH3ONa = 101,67706 kg/jam H2O



= 33,56424 kg/jam



Total



= 5.115,3984 kg/jam



Input dari storage minyak : Trigliserida



= 27.685,57364 kg/jam



Unsaponificable = 419,4783885 kg/jam FFA



= 139,8261295 kg/jam



Total



= 3.3360,27656 kg/jam



Total input



= 3.3360,27656 kg/jam



Reaksi : Trigliserida + CH3OH



Metil ester + Gliserin



Konversi 98% Trigliserida



= 27.685,57364 : 927,853 = 29.83831 kg mol



Trigliserida yang bereaksi



= 98% x 29.83831 kg mol = 29,53993564 kg mol



A-6



= 29,53993564 kg mol x 927,853 = 27408,7179 kg/jam Metil ester yang terbentuk



= 3 x 27408,7179 kg/jam = 88,61980692 kg/jam



Massa gliserin



= 88,61980692 kg/jam x 92,098 = 2720,568993 kg/jam



Trigliserida yang tidak bereaksi = 27685,57364 - 27408,7179 = 276,8557364 kg/jam Metanol yang bereaksi



= 3 x 29,53993564 x 32,037 = 2835,833822 kg/jam



Excess metanol



= 4981,1571 - 2835,833822 = 2145,323278 kg/jam



NaOH diuraikan dari Na-metoksida karena metanol bereaksi dengan minyak : CH3ONa + H2O



CH3OH + NaOH



Input CH3ONa



= 1,864296785 kg mol



Input H2O



= 1,86468 kg mol



Mol CH3OH yang terbentuk



= 59,65749713 kg mol



CH3OH yang terbentuk



= 59,65749713 kg/jam



Mol NaOH



= 74,55652824 kg/jam



NaOH yang terbentuk



= 74,55652824 kg mol



Terjadi reaksi samping antara FFA dan natriumhidroksida sabun (saponifikasi/ reaksi penyabunan ) FFA + Natriumhidroksida



Sabun + Air



Konversi ini reaksi diasumsikan = 98%



A-7



FFA yang bereaksi



= 98% x 0,471436329 = 0,424292696 kg/jam = 0,471436329 kg mol/jam



Sisa FFA



= 139,8261295 - 0,424292696 = 13,98261295 kg/jam



NaOH yang bereaksi



= 0,424292696 x 39, 9972 = 16,96821592 kg/jam



Sisa NaOH



= 82,85761592 - 16,96821592 = 16,96821592 kg/jam



Sabun yang terbentuk dari FFA minyak jarak = 318,5778 Air



= 18,0154



Sabun yang terbentuk



= 0,424292696 x 318,5778 = 135,1702337 kg/jam



Air yang terbentuk



= 0,424292696 x 18,0154 = 7,637268533 kg/jam



Tabel 3. 2. Neraca Massa Reaktor Massa masuk (kg/jam) Imput Dari Mixer



Massa keluar (kg/jam) Output ke dekanter I



CH3OH = 4981,1571



Metil ester = 27527,52753



CH3ONa = 100, 67706



Gliserin = 2720,568993



H2O = 33,56424



Trigliserida = 276,8557364



Trigliserida = 27685,57364



Unsaponificable = 419,4783885



FFA = 139,8261295



FFA = 139,8261295



Unsaponificable = 419,4783885



NaOH = 65,8894 Sabun = 135,1702337 H2O =7,637268533



A-8



CH3OH = 2204,980776 Total input = 33497,9344 kg/jam



3. DEKANTER I (H-111) Fungsi : memisahkan gliserin dari ester Input dari reaktor I : Metil ester



= 27527,52753 kg/jam



Gliserin



= 2720,568993 kg/jam



Trigliserida



= 276,8557364 kg/jam



Unsaponificable = 419,4783885 kg/jam FFA



= 139,8261295 kg/jam



NaOH



= 65,8894 kg/jam



Sabun



= 135,1702337 kg/jam



H2O



=7,637268533 kg/jam



CH3OH



= 2204,980776 kg/jam



Total



= 33497,9344 kg/jam



Output reaktor II : Metil ester



= 27527,52753 kg/jam



Trigliserida



= 276,8557364 kg/jam



Gliserin (5%)



= 5% x 2720,568993 = 136,0284496 kg/jam



CH3OH (60%)



= 60% x 2204,980776 = 1322,988465 kg/jam



NaOH (5%)



= 5% x 65,8894



Total output = 33497,9344 kg/jam



A-9



= 3,29447 kg/jam FFA



= 139,8261295 kg/jam



Sabun (5%)



= 5% x 135,1702337 = 6,758511687 kg/jam



H2O(1%)



= 1 x 7,637268533 = 0,076372685 kg/jam



Unsaponificable = 419,4783885 kg/jam Total



= 33.497,9344 kg/jam



Output ke tangki gliserin : Gliserin (95%)



= 95 x 2720,568993 = 2584,540543 kg/jam



Unsaponificable = 419,4783885 kg/jam Sabun (95%)



= 95 x 135,1702337 = 128,4117221 kg/jam



H2O (99%)



= 95 x 7,637268533 = 7,560895848 kg/jam



CH3OH (40%)



= 40 x 2204,980776 = 881,9923102 kg/jam



Total



= 3602,505471 kg/jam



Total output



= Total (output reaktor II + output ke tangki gliserin) = 33.497,9344 kg/jam + 3602,505471 kg/jam = 33435,33952 kg/jam



A-10



Tabel 3.3. Neraca massa Dekanter I Massa masuk (kg/jam) Input dari reaktor I :



Massa keluar (kg/jam) Output dari reaktor II :



Metil ester = 27527,52753



Metil ester = 27527,52753



Gliserin = 2720,568993



Gliserin = 136,0284496



Trigliserida = 276,8557364



Trigliserida = 276,8557364



Unsaponificable = 419,4783885



Unsaponificable = 419,4783885



FFA = 139,8261295



FFA = 139,8261295



NaOH = 65,8894



NaOH = 3,29447



Sabun = 135,1702337



Sabun = 6,758511687



H2O =7,637268533



H2O =0,076372685



CH3OH = 2204,980776



CH3OH = 1322,988465 Output ke tangki gliserin : Gliserin (95%) = 2584,540543 Unsaponificable = 419,4783885 Sabun (95%) = 128,4117221 H2O (99%) = 7,560895848 CH3OH (40%) = 881,9923102 Total = 3602,505471



Total input = 33497,9344 kg/jam



4. REAKTOR II (R-120)



Total output = 33435,33952 kg/jam



A-11



Fungsi : Mereaksikan minyak jarak dengan natriummetoksida menjadi metil ester



Input dari dekanter I : Metil ester



= 27527,52753



Gliserin



= 136,0284496



Trigliserida



= 276,8557364



Unsaponificable = 419,4783885 FFA



= 139,8261295



NaOH



= 3,29447



Sabun



= 6,758511687



H2O



= 0,076372685



CH3OH



= 1322,988465



Total



= 29832,83405kg/jam



Input dari mixer : CH3OH



= 553,4619 kg/jam



CH3ONa



= 11,18634 kg/jam



H2O



= 3,72936 kg/jam



Total



= 568,3776 kg/jam



Reaksi : Konversi 98% Trigliserida



= 276,8557364 : 927,853 = 276,8557364 kg mol



Trigliserida yang bereaksi



= 98% x 276,8557364 kg mol



A-12



= 0,268544869 mol = 0,268544869 mol x 927,853 = 249,1701628 kg/jam Metil ester yang terbentuk



= 3 x 0,268544869 = 0,805634608 kg mol



Massa metil ester



= 0,805634608 x 310,625 = 250,2502502 kg/jam



Massa gliserin



= 0,268544869 x 92,098 = 24,73244539 kg/jam



Trigliserida yang tidak bereaksi = 276,8557364 - 249,1701628 = 27,68557364 kg/jam Metanol yang tidak bereaksi



= 3 x 0,298383188 x 32,037 = 25,81011595 kg/jam



Excess metanol



= 1322,988465 - 25,81011595 = 1297,178349 kg/jam



NaOH diuraikan dari Na-metoksida karena metanol bereaksi dengan minyak : CH3ONa + H2O



CH3OH + NaOH



Input CH3ONa



= 11,18634 kg/jam



Mol CH3ONa



= 0,20714 mol



Input H2O



= 3,72936 kg/jam



Mol H2O



= 0,2070 mol



Mol CH3OH yang terbentuk



= 0,2070 mol



CH3OH yang terbentuk



= 357,96288 kg/jam



Mol NaOH yang terbentuk



= 0,2070 mol



A-13



NaOH yang terbentuk



= 450,6560064 kg/jam



Terjadi reaksi samping antara FFA dan natriumhidroksida sabun (saponifikasi/ reaksi penyabunan ) FFA + Natriumhidroksida



Sabun + Air



Konversi ini reaksi diasumsikan = 90% Mol FFA yang bereaksi = 90% x 0,471436329 mol = 0,424296 mol FFA yang bereaksi



= 0,471436329 x 296,596 = 125,8435166 kg/jam



Sisa FFA



= 139,8261295 - 125,8435166 = 13,98261295 kg/jam



NaOH yang bereaksi



= 0,471436329 x 39,9972 = 139,8261295 kg/jam



Sisa NaOH



= 450,6560064 - 18,85357325 = 431,8024332 kg/jam



Air yang terbentuk



= 450,6560064 x 18,0454 = 8,485853926 kg/jam



Output ke dekanter II : Metil ester



= 27.777,77778 kg/jam



Gliserin



= 160,760895 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable



= 414,2881 kg/jam



A-14



FFA



= 13,98261295 kg/jam



NaOH



= 431,8024332 kg/jam



Sabun



= 146,5846412 kg/jam



H2O



= 12,21521393kg/jam



CH3OH



= 357,96288 kg/jam



Total output



= 29.343,06013 kg/jam



Tabel 3.4. Neraca Massa Reaktor II Massa masuk (kg/jam) Input dari reaktor II :



Massa keluar (kg/jam) Output ke dekanter II :



Metil ester = 27527,52753



Metil ester = 27777,77778



Gliserin = 136,0284496



Gliserin = 160,760895



Trigliserida = 276,8557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 419,4783885



Unsaponificable = 414,2881



FFA = 139,8261295



FFA = 13,98261295



NaOH = 3,29447



NaOH = 431,8024332



Sabun = 6,758511687



Sabun = 146,5846412



H2O =0,076372685



H2O =12,21521393



CH3OH = 1322,988465



CH3OH = 357,96288



Input dari mixer : CH3OH = 553,4619 CH3ONa = 11,18634 H2O = 3,72936 Total = 28244,87816 Total input = 29343,06013 kg/jam



Total output = 29343,06013 kg/jam



A-15



5. DEKANTER II (H-121) Fungsi : memisahkan sabun dan FFA dari gliserin



Input dari reaktor II : Metil ester



= 27.777,77778 kg/jam



Gliserin



= 160,760895 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable = 414,2881 kg/jam FFA



= 13,98261295 kg/jam



NaOH



= 431,8024332 kg/jam



Sabun



= 146,5846412 kg/jam



H2O



=12,21521393 kg/jam



CH3OH



= 357,96288 kg/jam



Total



= 29343,06013 kg/jam



Output ke washing column : Metil ester



= 27.777,77778 kg/jam



Gliserin



= (5% x160,760895) = 8,038044751 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable = 414,2881 kg/jam FFA



= 13,98261295 kg/jam



NaOH



= ( 5% x 431,8024332) = 21,59012166 kg/jam



Sabun



= ( 5% x146,5846412 )



A-16



= 7,329232059 kg/jam H2O



= (1% x12,21521393) = 0,122152139 kg/jam



CH3OH



= ( 75% x357,96288) = 268,47216 kg/jam



Total



= 28.539,28577 kg/jam



Output ke tangki gliserin : Gliserin



= ( 95 % x 160,760895) = 7,636142514 kg/jam



Sabun



= ( 95 % x 146,5846412) = 139,2554091 kg/jam



H2O



= ( 99 %x 12,21521393) = 12,09306179 kg/jam



NaOH



= ( 95 % x 431,8024332 ) = 410,2123115 kg/jam



CH3OH



= ( 25 % x 357,96288 ) = 89,49072 kg/jam



Total



= 658,6876449 kg/jam



Total output



= 29197,97342 kg/jam



Tabel 3.5. Neraca massa Dekanter II Massa masuk (kg/jam) Input dari reaktor II :



Massa keluar (kg/jam) Output ke washing column :



Metil ester = 27.777,77778



Metil ester = 27.777,77778



Gliserin = 160,760895



Gliserin = 8,038044751



A-17



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 414,2881



FFA = 13,98261295



FFA = 13,98261295



NaOH = 431,8024332



NaOH = 21,59012166



Sabun = 146,5846412



Sabun = 7,329232059



H2O =12,21521393



H2O = 0,122152139



CH3OH = 357,96288



CH3OH =268,47216 Total = 28539,28577 Output ke tangki gliserin : Gliserin ( 95 % ) = 7,636142514 Sabun (95 % ) = 139,2554091 H2O



( 99 % ) = 12,09306179



NaOH ( 95 % ) = 410,2123115 CH3OH ( 25 % ) = 89,49072 Total = 658,6876449 Total input = 29197,97342 kg/jam



Total output = 29197,97342 kg/jam



6. WASHING COLUMN (D-210) Fungsi : Menetralkan sisa katalis basa dan memisahkan sabun dengan penambahan HCl Reaksi : NaOH + HCl



NaCl + H2O



Input dari dekanter II : Metil ester



= 27.777,77778 kg/jam



Gliserin



= 8,038044751 kg/jam



A-18



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable



= 414,2881 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



NaOH



= 21,59012166 kg/jam



Sabun



= 7,329232059 kg/jam



H2O



= 0,122152139 kg/jam



CH3OH



= 268,47216 kg/jam



Total



= 28.539,28577 kg/jam



Reaksi : NaOH + HCl



NaCl + H2O



Input NaOH



= 21,59012166 kg/jam = 0,539864119 kg mol/jam



Kebutuhan HCl



= 0,539864119 kg mol/jam = 19,66617011 kg/jam



HCl yang digunakan adalah HCl cair dengan konsentrasi 36% Massa larutan HCl



= 19,66617011 kg/jam : 0,36 = 54,6282503 kg/jam



NaCL yang terbentuk



= 0,539864119 kg mol/jam = 3209,464334 kg/jam



H2O yang terbentuk



= 0,539864119 kg mol/jam = 9,717554133 kg/jam



Input dari tangki air asam : Air(30% x 27777,77778)= 8.333,333333 kg/jam Larutan HCl 36%



= 54,6282503 kg/jam



Total



= 8.387,961583 kg/jam



Total input



= Input (dari dekanter II + dari tangki air asam) = 28.539,28577 kg/jam + 8.387,961583 kg/jam = 36.927,24736 kg/jam



Air dalam larutan HCl =



100 - 36 x 54,6282503 kg/jam 100



= 34,96208019 kg/jam



A-19



Total massa air



= air pencuci + air larutan HCL + air hasil reaksi = 8333,333333 + 54,6282503 + 9,717554133 = 8378,012967 kg/jam



Output ke dekanter III : Metil ester



= 27.777,77778 kg/jam



Gliserin



= 8,038044751 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable



= 414,2881 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



NaOH



= 21,59012166 kg/jam



Sabun



= 7,329232059 kg/jam



H2O



= 0,122152139 kg/jam



CH3OH



= 268,47216 kg/jam



NaCl yang terbentuk



= 3209,464334 kg/jam



Total



=31.748,75011 kg/jam



Tabel 3.6. Neraca massa wasing column Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari dekanter II



Output ke dekanter III :



Metil ester = 27777,77778



Metil ester = 27777,77778



Gliserin = 8,038044751



Gliserin = 8,038044751



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 414,2881



FFA = 13,98261295



FFA = 13,98261295



NaOH = 21,59012166



NaOH = 21,59012166



A-20



Sabun = 7,329232059



Sabun = 7,329232059



H2O = 0,122152139



H2O = 0,122152139



CH3OH =268,47216



CH3OH =268,47216



Total = 28539,28577



NaCl = 3209,464334



Input dari tangki air asam : H2O =8333,333333 Larutan HCl = 54,6282503 Total = 8387,961583 Total input = 28539,28577 kg/jam



Total output = 28539,28577 kg/jam



7. DEKANTER III (H-211) Fungsi : memisahkan air pencuci dari metil ester Input dari dekanter III : Metil ester



= 27777,77778 kg/jam



Gliserin



= 8,038044751 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable



= 414,2881 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



NaOH



= 21,59012166 kg/jam



Sabun



= 7,329232059 kg/jam



H2O



= 0,122152139 kg/jam



CH3OH



=268,47216 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



Total



= 28539,28577 kg/jam



Output ke tangki adsorpsi :



A-21



Metil ester



= 27777,77778 kg/jam



Unsaponificable



= 414,2881 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Sabun (5% x 7,329232059 )



= 0,366461603 kg/jam



H2O ( 5 % x 0,122152139 )



= 0,006107607 kg/jam



CH3OH (5 % x 268,47216)



= 13,423608 kg/jam



Total



= 28233,54763 kg/jam



Output ke tangki gliserin : Gliserin



= 8,038044751 kg/jam



Sabun ( 95 % x 7,329232059)



= 6,962770456 kg/jam



H2O ( 95 %x 0,122152139)



= 0,116044532 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



CH3OH (95 % x 268,47216)



=255,048552 kg/jam



Total



= 3493,612358 kg/jam



Total output



= 28539,28577 kg/jam



Tabel 3.7. Neraca massa dekanter III Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari dekanter III : Output ke tangki adsorpsi : Metil ester = 27777,77778 Gliserin = 8,038044751 Trigliserida = 27,68557364 Unsaponificable = 414,2881 FFA = 13,98261295 NaOH = 21,59012166 Sabun = 7,329232059



Metil ester = 27777,77778 Gliserin = 8,038044751 Trigliserida = 27,68557364 Unsaponificable = 414,2881 NaOH = 21,59012166 Sabun = 0,366461603 H2O = 0,006107607



A-22



H2O = 0,122152139



CH3OH = 13,423608



CH3OH =268,47216



Total = 28233,54763



NaCl = 3209,464334



Output ke tangki gliserin : Gliserin = 8,038044751 Sabun ( 95 % ) = 6,962770456 H2O ( 95 % ) = 0,116044532 NaCl = 3209,464334 FFA = 13,98261295 CH3OH (95 % ) = 255,048552 Total = 3493,612358



Total input = 28539,28577 kg/jam



Total output = 28539,28577 kg/jam



8. TANGKI ADSORPSI (M-230) Fungsi : memurnikan gliserin Input dari dekanter III : Metil ester



= 27777,77778 kg/jam



Gliserin



= 8,038044751 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable



= 414,2881 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



NaOH



= 21,59012166 kg/jam



Sabun



= 0,366461603 kg/jam



H2O



= 0,006107607 kg/jam



CH3OH



=13,423608 kg/jam



Total



= 28539,28577 kg/jam



A-23



Input adsorbent agent : CaCl2 = 5 wt-% metil ester = 0,05 x 27777,77778 = 1388,888889 kg/jam Total input



= 28539,54763 kg/jam + 1388,888889 kg/jam = 29622,43652 kg/jam



Output ke filter press : Metil ester



= 27777,77778 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable = 414,2881 kg/jam H2O



= 0,122152139 kg/jam



CH3OH



=268,47216 kg/jam



CaCl2



= 1388,888889 kg/jam



Total output



= 29622,43652 kg/jam



Tabel 3.8. Neraca massa tangki adsorpsi Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari dekanter III Output ke filter press : Metil ester = 27777,77778



Metil ester = 27777,77778



Gliserin = 8,038044751



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida = 27,68557364



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 414,2881



H2O = 0,122152139



FFA = 13,98261295



CH3OH =268,47216



NaOH = 21,59012166



CaCl2 = 1388,888889



Sabun = 7,329232059 H2O = 0,122152139 CH3OH =268,47216 NaCl = 3209,464334



A-24



Input adsorbent = 1388,888889 Total input = 29622,43652 kg/jam



Total output = 29622,43652 kg/jam



9. FILTER PRESS I (P-232) Fungsi : memisahkan spent kalsiumklorida dari metil ester Input dari tangki adsorpsi : Metil ester



= 27777,77778 kg/jam



Trigliserida



= 27,68557364 kg/jam



Unsaponificable = 414,2881 kg/jam H2O



= 0,122152139 kg/jam



CH3OH



= 268,47216 kg/jam



CaCl2



= 1388,888889 kg/jam



Total



= 29622,43652 kg/jam



Output ke storage metil ester : Metil ester (99,8% x 27777,77778 )



= 27722,22222 kg/jam



Trigliserida (99,8% x 27,68557364 )



= 27,63020249 kg/jam



Unsaponificable (99,8% x 414,2881 )



= 413,4595238 kg/jam



H2O



= 0,122152139 kg/jam



Total



= 28163,31805 kg/jam



Kemurnian produk yang dihasilkan



=



Output ke pengolahan limbah : CaCl2 = 1388,888889 kg/jam CH3OH =268,47216 kg/jam H2O = 0,122152139 kg/jam



27722 ,22222 x100 % = 98,43% 28163 ,31805



A-25



Metil ester (0,2 % x 27777,77778 ) = 55,55555555 kg/jam Trigliserida (0,2 % x 27,68557364 ) = 0,055371147 kg/jam Unsaponificable (0,2% x 414,2881 ) = 0,006107607 kg/jam Total



= 1458,758107 kg/jam



Total output



= 29622,07616 kg/jam



Tabel 3.9. Neraca massa filter press I Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari tangki adsorpsi :



Output ke storage metil ester :



Metil ester = 27777,77778



Metil ester = 27722,22222



Trigliserida = 27,68557364



Trigliserida= 27,63020249



Unsaponificable = 414,2881



Unsaponificable = 413,4595238



H2O = 0,122152139



H2O = 0,122152139



CH3OH =268,47216



Total = 28163,31805



CaCl2 = 1388,888889



Output ke adsorbent recovery unit : CaCl2 = 1388,888889 CH3OH =268,47216 H2O = 0,122152139 Metil ester (0,2 % ) = 55,55555555 Trigliserida (0,2 % ) = 0,055371147 Unsaponificable (0,2% ) =0,006107607 Total = 1458,758107



Total input = 29622,43652 kg/jam Kemurnian produk yang dihasilkan =



Total output = 29622,43652 kg/jam



27722 ,22222 x100 % = 98,43% 28163 ,31805



A-26



10. TANGKI GLISERIN (F-301) Fungsi : menampung gliserin Input dari dekanter I : Gliserin



= 2584,540543 kg/jam



Unsaponificable = 419,4783885 kg/jam Sabun



= 128,4117221 kg/jam



H2O



= 7,560895848 kg/jam



CH3OH



= 881,9923102 kg/jam



Total



= 3602,505471 kg/jam



Input dari dekanter II: Gliserin



= 7,636142514 kg/jam



Sabun



= 139,2554091 kg/jam



H2O



= 12,09306179 kg/jam



NaOH



= 410,2123115 kg/jam



CH3OH



= 89,49072 kg/jam



Total



= 658,6876449 kg/jam



Input dari dekanter III: Sabun



= 6,962770456 kg/jam



H2O



= 0,116044532 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



CH3OH



= 255,048552 kg/jam



Total



= 3493,612358 kg/jam



Total input



= 7754,805474 kg/jam



A-27



Komposisi total tangki gliserin (komposisi output ke tangki asidulasi ) : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



Sabun



= 274,6299016 kg/jam



H2O



= 19,77000217 kg/jam



NaOH



= 410,2123115 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



Total output



= 7754,805474 kg/jam



Tabel 3.10. Neraca massa tangki gliserin Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari dekanter I :



Output ke tangki asidulasi :



Gliserin = 2584,540543



Gliserin = 2600,21473



Unsaponificable = 419,4783885



Sabun = 274,6299016



Sabun = 128,4117221



H2O = 19,77000217



H2O = 7,560895848



NaOH = 410,2123115



CH3OH = 881,9923102



NaCl = 3209,464334



Total = 3602,505471



FFA = 13,98261295



Input dari dekanter II: Gliserin = 7,636142514 Sabun = 139,2554091 H2O = 12,09306179 NaOH = 410,2123115 CH3OH = 89,49072 Total = 658,6876449



A-28



Input dari dekanter III: Sabun = 6,962770456 H2O = 0,116044532 NaCl = 3209,464334 FFA = 13,98261295 CH3OH = 255,048552 Total = 3493,612358



Total input = 7754,805474 kg/jam



Total output = 7754,805474 kg/jam



11. TANGKI ASIDULASI (M-310) Fungsi : menetralkan sisa katalis dan memisahkan sabun dan FFA dengan penambahan HCl Input dari tangki gliserin : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



Sabun



= 274,6299016 kg/jam



H2O



= 19,77000217 kg/jam



NaOH



= 410,2123115 kg/jam



CH3OH



= 1226,531582



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



Total



= 7754,805474 kg/jam



Reaksi antara HCl dan NaOH : Reaksi : HCl + NaOH



NaCl + H2O



A-29



Input NaOH



= 410,2123115 kg/jam



Mol NaOH



= 10,25741825 kg mol/jam



NaOH habis bereaksi dengan HCl. Mol HCl yang dibutuhkan



= 10,25741825 kg mol/jam



HCl yang dibutuhkan



= 373,6572321 kg/jam



HCL yang digunakan adalah larutan HCl 36% Massa larutan HCl yang dibutuhkan



= 373,6572321 : 0,36 = 1037,936756 kg/jam



Massa air dalam larutan HCl



= 1037,963756 – 373,6572321 = 664,279523kg/jam



Total input = 7754,805474 + 1037,963756 = 8792,74223 kg/jam Mol NaCl yang terbentuk



= 10,25741825 kg mol/jam



Mol H2O yang terbentuk



=10,25741825 kg mol/jam



NaCl yang terbentuk



= 602,6335797 kg/jam



H2O yang terbentuk



= 184,6335285 kg/jam



Output ke dekanter IV : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



Sabun



= 274,6299016 kg/jam



H2O



= 204,4035 kg/jam



CH3OH



= 1226,531582



NaOH



= 410,2123115 kg/jam



NaCl



= 3812,0979 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



Total output



= 8542,072582 kg/jam



A-30



Tabel 3.11. Neraca massa tangki asidulasi Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari tangki gliserin :



Output ke dekanter IV :



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



Sabun = 274,6299016



Sabun = 274,6299016



H2O = 19,77000217



H2O = 19,77000217



CH3OH = 1226,531582



CH3OH = 1226,531582



NaOH = 410,2123115



NaOH = 410,2123115



NaCl = 3209,464334



NaCl = 3209,464334



FFA = 13,98261295



FFA = 13,98261295



Input larutan HCl = 1037,936756 Total input = 8542,072582 kg/jam



Total output = 8542,072582 kg/jam



12. DEKANTER IV (H-221) Fungsi : memisahkan air pencuci dari metil ester Input dari tangki asidulasi : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



Sabun



= 274,6299016 kg/jam



H2O



= 19,77000217 kg/jam



CH3OH



= 1226,531582



NaOH



= 410,2123115 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



Total



= 8542,072582 kg/jam



Output ke tangki storage sabun dan FFA :



A-31



Sabun



= 274,6299016 kg/jam



FFA



= 13,98261295 kg/jam



Total



= 288,6125146 kg/jam



Output ke evaporator : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



CH3OH



= 1226,531582



H2O



= 19,77000217 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



Total



= 7055,980648 kg/jam



Total output



= 7344,593163 kg/jam



Tabel 3.12. Neraca massa dekanter IV Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari tangki asidulasi :



Output ke evaporator :



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



Sabun = 274,6299016



CH3OH = 1226,531582



H2O = 19,77000217



H2O = 19,77000217



CH3OH = 1226,531582



NaCl = 3209,464334



NaOH = 410,2123115



Total = 7055,980648



NaCl = 3209,464334



Output ke tangki storage sabun dan



FFA = 13,98261295



FFA Sabun = 274,6299016 FFA = 13,982261295 Total = 288,6125146



Total input = 7344,593163 kg/jam



Total output = 7344,593163 kg/jam



A-32



13. EVAPORATOR (V-320) Fungsi : memekatkan gliserin Feed dari dekanter IV : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



CH3OH



= 1226,531582 kg/jam



H2O



= 19,77000217 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



Total



= 7055,980648 kg/jam



Gliserin akan dipekatkan sampai 80 % massa Gliserin balance : F x XF = L x XL Dimana : F = Rate Feed masuk, kg/jam XF = Fraksi berat gliserin dalam feed L = Rate Liquid keluar, kg/jam XL = Fraksi berat gliserin dalam liquid 7055,980648 x 0,124 = L x 0,80 L = 1093,677 kg/jam Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



H2O



= (1093,677 - 2600,21473 - 3209,464334 ) = 4716,002063 kg/jam



A-33



Total



= 1093,677 kg/jam



Overral balance : F = L+ V Dimana : F = Feed L = Liquid V = Vapor V = F –L = 7055,980648 - 1093,677 = 5962,303648 kg/jam CH3OH



= 1226,531582



H2O



= 19,77000217 - 4716,002063 = 4735,772066 kg/jam



Asumsi : kebutuhan activated carbon = 15% Input bleaching agent



=15% x 2600,21473 kg/jam = 390,0322095 kg/jam



Output ke filter press II : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



H2O



= 4716,002063 kg/jam



Bleaching agent



= 390,0322095 kg/jam



Total output



= 10525,68113 kg/jam



Tabel 3.13. Neraca massa evaporator Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam)



A-34



Input dari evaporator :



Output ke filter press II :



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



NaCl = 3209,464334



NaCl = 3209,464334



H2O = 4716,002063



H2O = 4716,002063



Total input = 10525,68113 /jam



Total output = 10525,68113 kg/jam



14. FILTER PRESS II (P-342) Fungsi : memisahkan bahan bleaching dari gliserin bersih Input dari tangki bleaching : Gliserin



= 2600,21473 kg/jam



NaCl



= 3209,464334 kg/jam



H2O



= 4716,002063 kg/jam



Bleaching agent



= 390,0322095 kg/jam



Total



= 1483,70921 kg/jam



Output ke pengolahan limbah : Gliserin (99,8 % x 2600,21473 ) = 2595,01430 kg/jam NaCl



= 3209,464334 kg/jam



H2O



= 4716,002063 kg/jam



Total



= 10525,68113 kg/jam



Tabel 3.10. Neraca massa filter press II Massa masuk (kg/jam) Massa keluar (kg/jam) Input dari tangki bleaching :



Output ke storage gliserin :



A-35



Gliserin = 2600,21473



Gliserin = 2600,21473



NaCl = 3209,464334



Output ke pengolahan limbah :



H2O = 4716,002063



Gliserin = 2600,21473 NaCl = 3209,464334 H2O = 4716,002063



Total input = 10525,68113 /jam



Total output = 10525,68113 kg/jam



B-1



APPENDIKS B NERACA PANAS



= 250 C



Suhu referensi



Basis perhitungan : ∆H = kkal/jam Cp = kkal/kg. 0 C T = 0C 1. REAKTOR I ( R-110 ) Fungsi : mereaksikan minyak jarak dengan natriummetoksida menjadi metil ester T2 = 300 C ∆H2 Qloss Qloss



∆H1 T1= 300 C



∆HR ∆H3 T3= 300 C Q steam



Overall heat balance : ∆H1 = ∆H1 + ∆H2 + Q = ∆H3 + Qloss ∆H1 = panas yang dibawa minyak jarak ∆H2 = panas yang dibawa katalis (NaOH ) ∆H3 = panas output produk ∆HR = panas reaksi B-1



B-2



Q = panas yang diberikan steam Q loss = heat loss Asumsi : heat loss 5% dari total fluida masuk a. Menghitung panas yang dibawa minyak jarak (∆H1 ) ∆H1 dihitung dengan persamaan : ∆H1 = m .Cp. ∆T Inlet minyak jarak pada 300 C dan ∆T = 50C Komponen Minyak jarak



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



28244,87816



0,5258



Total ∆H1



∆H1 (kkal/ja) 74255,78468 74255,78468



b. Menghitung panas yang dibawa katalis (∆H2) ∆H2 dihitung dengan persamaan : ∆H2 = m .Cp. ∆T Inlet katalis pada 300 C dan ∆T = 50C Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H2 (kkal/ja)



CH3OH



5014,7213



0,6131



15372,62827



NaOH



67,11282



0,3571



119,8299401



Komponen



Total ∆H2



15492,45821



c. Menghitung panas output produk (∆H3) ∆H3 dihitung dengan persamaan : ∆H2 = m .Cp. ∆T Inlet katalis pada 600 C dan ∆T = 350C Cp (kkal/kg.0C)



∆H3 (kkal/jam)



Komponen



Massa (kg.jam)



Metil ester



27527,52753



0,5043



485874,6246



Gliserin



2720,568993



0,6090



57988,92808



Minyak jarak



836,1602544



0,5258



15387,85716



NaOH



65,8894



0,3633



837,8166657



B-3



Sabun



135,1702337



0,5258



2487,537812



H2O



6,637268533



1,0001



267,3311291



CH3OH



2204,980776



0,6656



51367,23215



Total ∆H3



614211,3276



Konversi reaksi 90% Panas pembentukan : ∆Hf minyak jarak



= -183,2874 kkal/kgmol



∆Hf CH3OH



= - 57,04 kkal/kgmol



∆Hf metil ester



= -206,1811 kkal/kgmol



∆Hf gliserin



= -159,16 kkal/kgmol



Dari neraca massa : Input trigliserida



= 29,53993564 kgmol



Input CH3OH



= 88,61980692 kgmol



Produk metil ester



= 88, 61980692 kgmol



Input gliserin



= 29,53993564 kgmol



∆HR dihitung dengan persamaan ∆HR = ∆Hf produk - ∆Hf reaktan +∆H298,15 ∆HR



= -22973,30543-10469,17179 + 298,15



∆HR



= 12205,98364 kkal



Overall heat balance : ∆H1 +∆H2 + ∆HR + Q = ∆H3 + 0,05 Q 74225,78468 + 15492,45821 + 12205,98364 + Q = 614211,3276 + 0,05Q 0,95Q



= 101924,2265



Q



= 539249,5801 kkal



B-4



Q loss



= 0,05 x (539249,5801) = 26962,4790 kkal



λ steam = 2691,5 – 461,3 = 2230,20 kJ/kg = 533,0306 kkal/kg ( steam saturated 110 0C,143 kPa) Q 539249 ,5801 = = 1011,6672 kg/jam  533 ,0306 Total heat input = ∆H1 +∆H2 + ∆HR + Q



Massa steam =



= 74225,78468 + 15492,45821 + 12205,98364 + 539249,5801 = 641173,8066 kkal/jam Total heat output = ∆H3 + Q loss = 614211,3276 + 26962,4790 = 641173,8066 kkal/jam Neraca panas total reaktor I : Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 74225,78468



∆H3 = 614211,3276



∆H2 = 15492,45821



Q loss = 26962,4790



∆HR = 12205,98364 Q = 539249,5801 Total =641173,8066 kkal/jam



Total 641173,8066 kkal/jam



B-5



2. REAKTOR II (R-120) Fungsi : mereaksikan sisa trigliserida T2 = 300 C ∆H2 Qloss Qloss



∆H1 T1= 600 C



∆HR ∆H3 T3= 600 C Q steam



Overall heat balance : ∆H1



= ∆H1 + ∆H2 + Q = ∆H3 + Qloss



∆H1



= panas yang dibawa minyak jarak



∆H2



= panas yang dibawa katalis (NaOH )



∆H3



= panas output produk



∆HR



= panas reaksi



Q



= panas yang diberikan steam



Q loss



= heat loss



Asumsi : heat loss 5% dari total fluida masuk a. Menghitung panas yang dibawa minyak jarak (∆H1) ∆H1 dihitung dengan persamaan : ∆H1 = m .Cp. ∆T Inlet minyak jarak pada 600 C dan ∆T = 350C



B-6



Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H1 (kkal/jam)



Metil ester



27777,77778



0,5043



490291,6667



Gliserin



8,030844751



0,5761



162,04698



Minyak jarak



27,68557364



0,5258



509,4976117



NaOH



21,59012166



0,835



630,9713055



Sabun



7,3292332059



0,5258



134,8798576



H2O



0,122152139



0,9987



4,269766943



CH3OH



268,47216



0,6085



5717,785828



NaCl



3209,464334



0,0013



146,030582



Total ∆H1



497597,1486



b. Menghitung panas yang dibawa katalis (∆H2) ∆H2 dihitung dengan persamaan : ∆H2 = m .Cp. ∆T Inlet katalis pada 600 C dan ∆T = 350C Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H2 (kkal/jam)



CH3OH



268,47216



0,6131



5761,009845



NaOH



21,590122166



0,3571



93,2010



Total ∆H2



c. Menghitung panas output produk (∆H3) ∆H3 dihitung dengan persamaan : ∆H2 = m .Cp. ∆T Inlet minyak jarak pada 600 C dan ∆T = 350C



7,1709832445



B-7



Komponen



Massa ( kg.jam )



Cp ( kkal/kg.0C)



∆H1 ( kkal/jam )



Metil ester



27777,77778



0,7032



6833666,6667



Gliserin



8,030844751



0,006



1,687989398



Minyak jarak



27,68557364



0,9876



956,9795384



NaOH



21,59012166



0,1804



136,3200282



Sabun



7,3292332059



0,5258



134,8798576



H2O



0,122152139



1,0001



0,122164354



CH3OH



268,47216



07032



6607,636802



NaCl



3209,464334



0,2108



3679,422786



Total ∆H3



715183,7209



Konversi reaksi 99% Panas pembentukan : ∆Hf minyak jarak



= -183,2874 kkal/kgmol



∆Hf CH3OH



= - 57,04 kkal/kgmol



∆Hf metil ester



= -206,1811 kkal/kgmol



∆Hf gliserin



= -159,16 kkal/kgmol



Dari neraca massa : Input trigliserida



= 29,53993564 kgmol



Input CH3OH



= 88,61980692 kgmol



Produk metil ester



= 88, 61980692 kgmol



Input gliserin



= 29,53993564 kgmol



∆HR dihitung dengan persamaan ∆HR = ∆Hf produk - ∆Hf reaktan +∆H298,15



B-8



∆HR = [ ( 0,0924 x – 206,1811) + ( 0,0308 x – 159,160 ) ] - [ ( 0,00308 x 183,2874) + ( 0,0924 x – 57,040 ) ] + 298,15 ∆HR = 23,5785 + 298,15 = 321,7285 kkal/jam Overall heat balance : ∆H1 + ∆H2 + ∆HR + Q = ∆H3 + 0,05Q 497597,1486 + 5768,719677 + 311,1875 + Q = 715183,7209+ 0,05Q 0,95Q



= 211506,6651



Q



= 2225638,5949 kkal



Q loss = 0,05 x (2225638,5949) = 11131,92975 kkal λ steam = 2691,5 – 461,3 = 2230,20 kJ/kg = 533,0306 kkal/kg ( steam saturated 1100 C,143 kPa) Q 225638 ,5949 =  4175 ,442449  533 ,0306 Total heat input = ∆H1 + ∆H2 + ∆HR + Q



Massa steam =



= 497597,1486 + 5768,719677 + 311,1875 + 2225638,5949 = 726315,6507 kkal/jam Total heat input



= ∆H3 + Qloss = 715183,7209 + 11131,92975 = 726315,6507 kkal/jam



B-9



Neraca panas total reaktor II : Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 497597,1486



∆H3 = 715183,7209



∆H2 = 5768,719677



Q loss = 11131,92975



∆HR = 311,1875 Q = 2225638,5949 Total = 726315,6507 kkal/jam



Total 726315,6507 kkal/jam



3. WASHING COLUMN (D-210) Fungsi : menetralkan sisa katalis basa dan memisahkan sabun dengan penambahan HCl Qloss



∆HR



∆H1 = 700C



∆H3 = 2400C ∆H4 = 600C



∆H2 = 600C ∆H1



= panas input air pencuci



∆H2



= panas feed ( crude metil ester)



∆H3



= panas output campuran ( crude metil ester + air pencuci )



∆H4



= panas yang diserap air pencuci



Q loss



= heat loss



Asumsi : heat loss 5% dari total panas masuk



B-10



a. Menghitung panas input air pencuci (∆H1) ∆H1 dihitung dengan persamaan : ∆H1 = m .Cp. ∆T Inlet minyak jarak pada 600 C dan ∆T = 350C Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H1(kkal/jam)



Air pencuci



8333,333333



1,0013



292045,8333



Total ∆H1



292045,8333



b. Menghitung panas feed (∆H2) ∆H2 dihitung dengan persamaan : ∆H1 = m .Cp. ∆T Inlet minyak jarak pada 600 C dan ∆T = 350C Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H2 (kkal/jam)



Metil ester



27777,77778



0,5043



70041,66666



Gliserin



8,038044751



0,575



23,10937866



Minyak jarak



455,9562866



0,5258



1198,709077



CH3OH



268,47216



0,6131



823,001406



NaOH



21,59012166



0,3571



38,54916222



Total ∆H2



72125,03569



Output campuran : Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H2 (kkal/jam)



Metil ester



27777,77778



0,5043



14008,33333



Gliserin



8,038044751



0,575



4,621875732



Minyak jarak



455,9562866



0,5258



239,7418155



B-11



CH3OH



268,47216



0,6131



164,6002813



NaOH



21,59012166



0,3571



7,7098322444



Air pencuci



21,59012166



1,0013



8344,166666



Total



22769,1738



c. Menghitung panas output campuran (∆H3 ) ∆H3



= m x Cp x ∆T



∆H3



= m x 1,0013 x (25-25 )



d. Menghitung panas yang hilang = 5% x ∆H1



Q loss



= 0,05 x 292045,8333 = 145102,2917 kkal/jam e. Menghitung panas yang diserap air pencuci (∆H4) ∆H1 + ∆H3



= ∆H2 + ∆H4 + Q loss



292045,8333 + 0 = 72125,03569 + ∆H4 + 145102,2917 ∆H4



= 74818,5059 kkal/jam



f. Menghitung jumlah air pencuci ∆H4



= m x Cp x ∆T



74818,5059



= m x 1,0013 x 25



m



= 2988,8547 kg/jam



B-12



Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 292045,8333



∆H2 = 72125,03569



∆H3 = 0



∆H4 = 74818,5059 Q loss = 145102,2917



Total = 292045,8334



Total = 292045,8334



4. EVAPORATOR (V-320) Fungsi : memekatkan gliserin dengan memisahkan H2O dan CH3OH Vapor V,T1,YV,HV 96,6750C



Feed F TF,XF,hF 50 0C Steam Ts,Hs T = 110 0C



steam condensate S Tshs 110 0C Concentrated liquid L T1,XL,hL



TF



= suhu fedd masuk = 500C



XF



= fraksi massa feed



Ts



= suhu steam = 1100C



Hs



= entalpi steam



hs



= entalpi steam kondensat



T1



= suhu uap dan liquid terkondensasi = 96,6750C



yv



= fraksi berat uap



Hv



= entalpi uap



B-13



FEED : Dari neraca massa : Komponen



Massa (kg/j)



Fraksi massa



Kg mol/jam



Fraksi mol



Gliserin



2600,21473



0,124



28,23312917



0,0289



CH3OH



1226,53182



0,1319



38,32911194



0,0883



NaCl



3209,464334



0,0044



54,6282503



0,0016



H2O



19,77000217



0,7397



122,288826



0,8812



Total



7055,980648



1,0000



122,288826



1,0000



Menghitung Cp feed campuran : Komponen



Fraksi mol



Cp (kkal/kg.0C)



Fraksi mol.Cp



Gliserin



0,0289



0,575



0,0166175



CH3OH



0,0883



0,6131



0,05413673



NaCl



0,0016



0,2079



0,00033264



H2O



0,8812



0,9987



0,88005444



Total



1,0000



2,3947



0,95114131



Dari neraca massa : F = 7055,980648 kg/jam



XF = 0,124 (Fraksi massa)



L = 10093,677 kg/jam



XL = 0,8



V = 5962,303648 kg/jam Menghitung T1 dari campuran uap (V ) Komponen



Fraksi mol,x



Titik didih,Tb (0C)



x.Tb



CH3OH



0,094193



64,7



6,0942871



H2O



0,905807



100



90,5807



90,5807



T1 campuran



96,6749871



B-14



hf = CpF ( TF –T1) = 96,64749871 ( 50-96,64749871) = 4737,0744 kkal/jam Steam yang digunakan : setam saturated 143,27 kPa Ts = 1100C = 283,150 K λ steam = 2691,5 – 461,3 = 2230,2 kJ/kg = 533,0306 kkal/kg (Geankoplis app A hal 858) Menghitung Hv campuran dalam uap : Komponen



Fraksi mol,x



Hv (kkal/kg)



x.Hv



CH3OH



0,094193



244,1345



22,99576096



H2O



0,905807



543,3125



492,1362657



Hv campuran



515,1320266



Overral heat balance : F.HF + S. λ = L.HL + V.HV ( Geankoplis. Pers 8.4-7 hal 497 ) 7055,9806 (-49,12) + S ( 533,0306) = 1093,677 x 0 + 5962,3036 x 515,1320 S = 6412,3206 kg q



= S.λ = 6412,3206 (533,0306) = 3417963,0970 kkal



q



= 3417963,0970 x ( 418413600) = 3972432,6660 kkal



q



= U.A.∆T = U.A ( TS-T1)



U = koefisien heat transfer evaporator = ( 1500 W.m-2 .K ) A = 198,7488 m2 Total heat in



= F.hF + S.λ = - 346589,7671 + 3417963,0970 = 3071373,3300 kka/jam



B-15



Total heat out



= L.hL + V.Hv = 0 + 3071373,562 = 3071373,562 kka/jam



Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



F.HF = 346589,7671



L.Hl = 0



S.λ = 3417963,0970



V.Hv = 3071373,562



Total =3071373,562



Total =3071373,562



5. COOLER ( E-322)



∆H3 ∆T3 = 300C



∆H1



∆H2 0



∆T2 = 400C



∆T1 = 96,675 C



∆H4 ∆T4 = 500C ∆H1 = panas yang dibawa gliserin masuk, 96,6750C ∆H2



= panas yang dibawa gliserin keluar, 400C



∆H3



= panas yang dibawa air pendingin masuk,300C



∆H4



= panas yang dibawa air pendingin keluar, 500C



B-16



Overall heat balance : ∆H1 + ∆H3 = ∆H2 + ∆H4 ∆H1



= ∆H2 + Qc



Qc



= panas yang diserap oleh air pendingin



a. Menghitung panas yang dibawa gliserin masuk (∆H1) ∆H1 dihitung dengan persamaan : m .Cp. ∆T Inlet gliserin pada 96,6750C dan ∆T = 71,6750C Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H1 (kkal/jam)



Gliserin



2600,21473



0,6397



119211,3796



NaCl



3209,464334



0,217



49918,32328



H2O



4716,002063



1,0067



340284,1782



Total ∆H1



509423,6404



b. Menghitung panas yang dibawa gliserin keluar (∆H2) Outlet gliserin pada 400C dan ∆T = 50C Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H2 (kkal/jam)



Gliserin



2600,21473



0,575



7475,617349



NaCl



3209,464334



0,217



3482,268802



H2O



4716,002063



0,9987



23549,3563



Total ∆H2 c. Menghitung panas yang dibawa air pendingin masuk Inlet air pendingin pada 300C dan ∆T = 50C



34507,24245



B-17



Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H3 (kkal/jam)



Air pencuci



m



0,9987



4,9935



Total ∆H3



4,9935



d. Menghitung panas yang dibawa air pendingin keluar Outlet air pendingin pada 500C dan ∆T = 250C Komponen



Massa (kg.jam)



Cp (kkal/kg.0C)



∆H3 (kkal/jam)



Air pencuci



m



0,9992



24,98



Total ∆H4



24,98



∆H1 + ∆H3 = ∆H2 + ∆H4 509423,6404 + 4,9935m = 34507,24245 + 24,98m m = 23761,85915 kg Jadi massa air pendingin yang dibutuhkan adalah 23761,85915 kg/jam Total heat in



= 509423,6404 + 118654,8457 = 628078,4861



Total heat out



= 34507,24245 + 593571,2416 = 628078,4861



Panas masuk (kkal/jam)



Panas keluar(kkal/jam)



∆H1 = 509423,6404



∆H2 = 34507,24245



∆H3 = 118654,8457



∆H4 = 593571,2416



Total = 628078,4861



Total = 628078,4861



C-1



APPENDIKS C PERHITUNGAN SPESIFFIKASI PERALATAN



1. Storage Metanol (F-101) Fungsi : Untuk menyimpan metanol dan menampung recovery metanol dari evaporator Dasar perancangan : Tipe : Slinder tegak dengan tutup atas standart dished dan tutup bawah conical Jumlah : 2 buah Bahan konstruksi : Carbon SteelP Residence time : 30 hari Massa masuk : 111,8634 kg/jam Densitas metanol :



0,7491 g/mL x 0,0020 lb/gram = 47,08628571 lb/ft3 3 0,000035ft /mL



Menentukan volume tangki : Volume luquid =



m







=



111,8634 kg / jamx0,00220 lb / gram = 3763.1259 ft3 3 0,000035 lb / ft



Storage direncankan 2 buah maka Vliquid



= 1106,25679 ft3



Vliquid



= 80% volume tangki



Vtangki



=



Vliquid 1881 ,5629 ft3 = = 2351,9536 ft3 0,8 0,8



Menentukan dimensi tangki : Vdish



= 0,0847 d3



V shell



=



 4



di2 x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d )



C-1



C-2



Vconis



=



 .di3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 (α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 2351,9396 ft3 = 1,337 d3 d



= 12,0695 ft3 = 144,8342 in



Ls



= 1,5 d = 1,5 x 12,0695 ft = 18,1043 ft = 217,251 in



Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 212 ,0695 = = 3,4841 ft tg1 / 2 tg 60



Tinggi larutan (hl) Ls + hb



= 18,1043 + 3,4841 = 21,5884 ft = 259,0608 in



P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



47,14914286 lb / ft 3 x21,5854 ft  21,7686 psia = 14,7 + 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi) 21,7686 x144 ,8342  1 / 16 0,2081 = = ¼ in 16 2(12.750 x0,85 x 21,7686 )



C-3



Standarisasi : do = di + 2 ts = 144,8342 + 2 x ¼ = 145,3342 in Pendekatan ke do = 144 in di = do – 2 ts = 144 -2 x ¼ = 143, 5 = 11,9583 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



2351,9536 ft3 = 144,8412 + 112,2557 Ls + 129,1086 ft3 Ls



= 18,5113 ft



Ls di



=



Ls



= 1,5 d



18,5113 = 1,5479 > 1,5 ( memenuhi ) 11,9583



= 1,5 x 11,9583 ft = 17,9375 ft = 215,2494 in Menentukan tebal tutup atas standart dished (tha) : r = d = 11,9583 ft = 143, 5 in tha



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



=



0,885 x21,7686 x144 ,5 + 1/16 (12.750 x0,85  0,1x21,7686 )



=



0,3508 = 3/8 in 16



C-4



Tinggi tutup atas (Ha) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 11,9583 = 2,0209 ft = 24,2514 in Menentukan tebal tutup bawah conical (thb) thb



=



=



pixdi +C 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



=



21,7686 x143,5 + 1/16 2 cos 60 (12 .750 x0,85  0,6 x 21,7686 )



0,3511 = 3/8 in 16



Tinggi tutup bawah (Hb) Hb



=



1 / 2d tg1 / 2



=



1 / 2 x11,9583 tg 60 



= 3,4519 ft = 41,4228 in Tinggi tangki (H) = Ha + Ls + Hb = 2,0209 + 17,9375 + 3,4519 = 23,4103 ft = 280,9236 in Spesifikasi Storage Metanol (F-101): Fungsi



: Untuk menyimpan metanol dan menampung recovery metanol dari evaporator



Tipe



: Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standard dished dan tutup bawah berbentuk conical.



faktor korosi



= 1/16



Allowable stress = 12.750 Faktor pengelasan



= 0,85



C-5



Tinggi tangki



: 23,4103 ft = 289,9236 in



Diameter ( di )



: 12 ft = 144 in



Tebal sheel



: ¼ in



Bahan konstruksi : Carbon Steel Jumlah



: 2 buah



2. Pompa Sentrifugal (L-102) Fungsi



: Mengalirkan metanol dari storage metanol menuju mixer



Jumlah



: 1 buah



Dasar perancangan : Bahan konstruksi : Cast Iron Densitas Metanol



=



0,7491 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft3 / mL



= 47,08629 lb/ft3 Viskositas Metanol



= 0,55 cP x 2,4191 =



1,33051 lb / ft. jam 3600 det/ jam



= 3,69585.10-1 lb/ft/det Massa masuk



= 111,8634 kg/jam = 246,6140 lb/jam



Rate volumetric ( Qr ) =



=



m







246 ,6140 kg / jam = 5,2375 ft3/jam 47 ,0863 ft3lb / ft 3



= 5,2375 ft3/detik x 1jam/3600 detik = 0,6372 gal/det



C-6



Perhitungan diameter pipa : = 3,9 (Q)0,45 x (ρ)0,13



Dopt



(pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus)



= 3,9 x ( 10,6372)0,45 x (47,08629)0,13 = 2,4686 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z )



= 15,2 ft



Panjang pipa ( L )



= 20,8 ft



Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan Pipa komersial steel 12 in IPS sch 30 A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Kecepatan linear ( v ) =



NRe



=



=



Qr 0,6732 ft 3 / det = = 20,8429 ft/det a 0,7986 ft 2



Dxvx



 1,0075 ftx0,8429 ft / det x47,086316 lb / ft 3 3,69585 .10 4 lb / ft. det



= 10.819,354 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,02812 0,364 in / 39 ,37 m / in



f = 0,015 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 2 x 0,75 = 1,5



C-7



Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,015 x



32,97 0,8429 in x 1,0075 in / 12 2 x0,0131



= 0,0257 Dimana : α = 1 ( turbulen ) ; Δv = 0,8429 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 15,2 ft Ws



=



v2 g p + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



=



0,8429 + 15,2 x 1 + 0 + 4,1261 2 x0,0131



= 64,348 lb.ft/jam WHP



=



 .q.Ws 550



=



47 ,0863 x0,6732 x19,3893 550



= 1,1175.10-2 Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh η pompa = 80% BHP



=



1,175 .80 4 WHP = = 1,3968.10-3 0 , 8 pompa



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



1,3968.10 BHP = 0,80 motor



-3



= 1,7460 ≈ 2 HP



C-8



Spesifikasi Pompa Sentrifugal (L-102) : Fungsi



: Mengalirkan metanol dari storage metanol menuju mixer



Tipe



: Pompa Sentrifugal



Jenis pompa



: Commercial steel 12” IPS sch 30



Daya



: 2 HP



Jumlah



: 1 buah



3. Mixer (M-103) Fungsi



: Membuat larutan Na-metoksida dengan mencampur metanol dengan katalis NaOH



Tipe



: Silinder Tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical dilengkapi pengaduk



Jumlah



: 1 buah



Dasar perancangan : Bahan Konstruksi : Carbon Steel Residence Time



: 1 jam



Massa masuk



= 5683,7766 kg/jam = 12.550,4539 lb/jam



Densitas Campuran



=



0,8258 gram / mLx 0,00220 lb / jam 0,000035 ft3 / mL



= 51,90743lb/ft3 Menentukan Volume Tangki : Volume liquid



=



m







=



12 .530 ,4539 lb / jam = 241,4001 ft3 3 51,90743 lb / ft



Vliquid



= 80% volume tangki



Vtangki



Vliquid 241,4001 ft 3 = = = 301,7502 ft3 0,8 0,8



C-9



Menentukan dimensi tangki : Vdish



= 0,0847 d3



V shell



=



Vconis



=



VT



= Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3



 4



di2 x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d )



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



301,7502 ft3 = 1,337 d3 d



= 6,088 ft3 = 73,056 in



Ls



= 1,5 d = 1,5 x 6,088 ft = 9,132 ft = 109,584 in



Menentukan tebal tutup atas dished ( tha ) r=d d



= 6,088 ft3= 73,056 in



tha



=



0,885 xpixr C FE  0,1 pi



=



0,885 x14,9868 x73,056  1/16 = 0,0950 + 1/16 10.189 ,5014



=



1,5215 1 2,5215   3 / 16in = 16 16 16



Tinggi tutup atas ( Ha ) Ha



= 0,1875 .d = 0,1875 x 6,088 = 1,1415 ft = 13,698 in



C-10



Tinggi larutan dalam tutup bawah ( thb ) thb



=



1 / 2d tg1 / 2



=



1 / 24,8282 = 1,3938 ft tg 60 



Tinggi larutan (hl ) Ls + hb



= 9,132 + 1,3938 = 10,5258 ft = 0,8772 in



Phidrostatik =



xhl 144



Poperasi = 14,7 psia P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



47,0863 lb / ft 3 x0,8772 ft  14,9668 psia 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : = 14,7 +



Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



pixdi C 2( f .E  9,6 pi)



=



14,9688 x73,063  1 / 16 2(12.750 x0,85  0,6)14,96868



=



1094 ,9831 1 1 0,8595 2 1   0,05372     20.382 ,158 16 16 16 16 8



Standarisasi : do = di + 2 ts = 73,065 x 2 x 1/8 = 18,2662



C-11



Pendekatan ke do = 20 in Di = do – 2 ts = 20 – 2 x 1/8 = 19,75 in = 1,6458 ft Tinggi tutup bawah ( Hb ) Hb =



1 / 2d 1 / 2 x1,6458 = = 0,4751 ft = 5,7013 in tg1 / 2 tg 60



Tinggi tangki ( H ) Ha + Ls + Hb



= 13,698 + 9,132 + 5,7013 = 28,5313 ft = 342,3756 in



Perhitungan Pengaduk Dipakai impeller jenis turbin dengan 4 flat blade Diameter impeller ( Da ) = 1/3 x diameter shell = 1/3 x 1,6458 = 0,5486 ft = 6,5832 in Lebar blade ( W )



= 0,17 x Da = 0,17 x 0,5468 = 0,0932 ft = 1,1191 in



Panjang blade ( L )



= 1/3 x Da = 1/3 x 0,5486 = 0,1828 ft = 2,1944 in



Dari mc.Cabe gambar 9-13 hal 242 kurva D diperoleh SI = 0,33 ; S2 = 1 ; S3 = 0,25 ; S4 = 0.25 Kecepatan putar N =



75 putaran 1menit x = 1,25 putaran/detik 1menit 60 det ik



C-12



Viskositas Campuran



= 0,55 cP x 2,4191 =



NRe



=



=



1,33051 lb / ft. jam = 0,00037 Lb/ft.det 3600



Da 2 xNx



 0,5486 2 ft 2 x1,25 putaran / det x51,90743 0,00037 Lb / ft. det



= 192408,2169 Diperoleh Np = 1,2 M



Nfr



=



a  log N Re ( a = 1; b = 40) b



=



1  log 192408,216 9 = - 0,1071 40



=



N 2 xDa 1,252 x10,5486 = = 0,0426 32,174 gc



(Mc.Cabe 1 hal 244)



Np koreksi = Np (Nfr)m = 1,2 x (0,0426) -0,085 = 1,4867 P



=



NpxN 3xDax gc



=



1,0270 x1,253 x0,5486 x51,90743 32,174



=



3,4086 = 0,00561 HP 550



Grand Lossess (Kebocoran tenaga akibat poros bearing) = 10 % x P = 10% x 0,00561 = 0,000561 Power input = P + Grand Lossess = 0,000561 + 0,00561 Power input = 0, 006171 HP



C-13



Transmition System Lossess = 20 % x Power input = 20 % x 0, 006171 = 0,001234 HP Total Horse Power = Power input + Transmition System Lossess = 0,00561 + 0,001234 = 0,006844 HP = 0,5 HP Spesifikasi Mixer (M-103): Fungsi



: Membuat larutan Na-metoksida dengan mencampur metanol dengan katalis NaOH



Tipe



: Silinder Tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical dilengkapi pengaduk



Dimensi



: Factor korosi ( C ) = 2/16 Alowbble stress ( f ) = 10.189 Factor pengelasan ( E ) = 0,85



Tinggi tangki



: 28,5313 ft = 342,3756 in



Diameter ( di )



: 60 in = 120 ft



Tebal sheel



: 2/16



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



4. Storage minyak jarak (F-104) Fungsi



: Menyimpan minyak jarak



Tipe



: Tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart dished dengan tutup bawah datar.



C-14



Direncanakan : Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M tipe 316 Allowable stress : 18750 Tipe pengelasan : DWBJ ( E = 0.8 ) Faktor korosi



: 1/16 in



L/d = 3



(Ulrich, table 4-27 hal 249)



Waktu tinggal



: 30 hari



Dasar perancangan : Massa masuk



= 5115,3984 kg/jam = 11277,40731 Lb/jam



Densitas bahan



: 60,43224 lb/ft3



Suhu operasi



: 300C



Tekanan operasi : 1 atm Perhitungan : a. Menghitung volume tangki Volume liquid selama waktu tinggal 30 hari VL



=



massaliqui d liquid



=



11277 ,40731 lb / jamx 24 jamx30 hari 60 .43224 lb / ft 3



= 134360,9514 ft3 Storage direncanakan 2 buah, maka : VL



= 67180,4757 ft3



Liquid mengisi tangki sebesar 80% dari volume total VT



= VL + VRK



C-15



VT



= 67180,4757 + 0,2VT



0,8VT



= 67180,4757



VT



= 83975,5946 ft3



b. Menentukan diameter tangki VT



= VShell + Vdish =



4



di2 Ls + 0,0847di3



= 2,355 di3 + 0,0847di3



83975,5946 di







= 32,5291 ft = 390,3493 in



c. Menentukan tinggi silinder Ls = 3 di = 3 x 32,5291ft = 97,5873 ft = 1171,0476 in d. Menentukan tinggi liquid ( H ) = 0,25 π di2 Li



VL 67180,4757 ft



= 0,785 (32,5291ft )2 Li



Li = H



= 80,8778 ft



e. Menentukan tekanan design



 ( hl  l )



=



Pdesign



= Poperasi + Phidrostatis



144



=



60,43224 (80,8778  1) = 33,52222 144



Phidrostatis



= ( 14,7 + 33,5222 ) psia – 14,7 = 33,5222 psig



C-16



f. Menentukan tebal tangki (ts) ts =



Pixdi +C 2( f .E  0,6 Pi )



ts =



0,4368 33,5222 x390 ,3493 + 1/16 = = 0,4993 = ½ in 16 2(18750 x0,8  0,6 x33,5222 )



Standarisasi do do = di + 2 ts = 390,3493 + 2 (1/2 ) = 391,3493 in Berdasarkan Brownell and Young, table 5-7, hal 91 diperoleh : do



= 391 in



do



= di + 2 ts = 391+ 2 (1/2 ) = 390 in



Ls



= 3 di = 3 x 390 in = 1170 in



g. Menentukan tebal tutup (th) Bentuk tutup atas adalah standart dished head R



= di = 390 in



tha



=



0,885 xPixr +C f .E  0,1Pi



=



0,885 x33,5222 x390 + 1/16 (18750 x0,8)  (0,1x33,5222 )



=



0,8340 = 7/8 in 16



C-17



h. Menentukan tinggi tutup atas ( h ) Bentuk tutup atas adalah standart dished head Dari Brownell and Young,fig 5-8, hal 87 diperoleh : di 2



a



=



b



=r-



BC 2  AB 2



AB = di/2 – irc BC = r – irc AC = h



BC 2  AB 2



= th + b + sf



Dimana : di = diameter dalam = 390 in ls = tebal silinder = ½ in th = tebal tutup = 7/8 in r



= di = 390 in



kr = knuckle radius = 0,6r = 23, in Sehingga: 390 = 195 in 2



a



=



AB



= 195 – 23,4 = 171,6 in



BC



= 390 – 23,4 = 366,6 in



AC



=



366 ,62  171,62



= 323,9583 b



= 390 – 323,9583 = 66,0417 in



C-18



Dari Brownell and Young,fig 5-6 hal 88 untuk ts = 3/16 diperoleh : sf = 1,5 in maka : h



= ( ½ + 66,0417 + 1½) = 68,0417 in



Jadi tinggi tangki



= Ls + h = 1170 in + 68,0417 in = 1238,0417 in



Spesifikasi Storage Minyak Jarak (F-104) Fungsi



: Menyimpan minyak jarak selama 30 hari



Tipe



: Tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart dished dengan tutup bawah datar.



Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M tipe 316 Dimensi



: factor korosi (C)



= 1/16



: allowable stress (f)



= 18.750



: factor pengelasan (E)



= 0,8



Tinggi tangki



: 54 ft = 648 in



Diameter (di)



: 160 ft = 1.920 in



Tebal sheel



: 3/16 in



Jumlah



: 5 buah



5. Pompa Sentrifugal ( L-105 ) Fungsi



: Memompa minyak jarak dari storage minyak jarak ke reaktor I



Tipe



: Centrifugal Pump



Rate minyak jarak = 5115,3984 kg/jam = 11277,40731 lb/jam ρ minyak jarak = 60,43224 lb/ft3



C-19



Perhitungan : a. Menentukan rate volumetrik (Qr) =



m







=



11277 ,40731 lb / jam 60,43224 lb / ft 3



= 186,6124 ft3/jam = 0,0518 ft3/det = 23,2409 gal/menit b. Menentukan dimensi pipa : Diasumsikan aliran fluida turbulen maka ( Timmmerhaus hal.496) : Dopt



= 3,9 (Q)0,45 x (ρ)0,13



(pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus)



= 3,9 x (0,0518)0,45 x (60,43224)0,13 = 1,7542 in Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Menentukan laju alir aliran fluida ( v ) : Qf 0,0518 ft 3 / det v= = = 2,2232 ft/det a 0,0233 ft 2



Pengecekan jenis aliran : NRe



=



Dxvx







=



0,1342 ftx2,2232 ft / det x60,43224 lb / ft 3 0,02688 lbm / ft. det



= 670,7651 < 2100 ( aliran laminar ) Direncanakan : Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε = 2,6 x 10-4 m = 0,00085



C-20



ε/D = f



0,00085 = 0,00633 0,1342



= 2,4



c. Menentukan panjang pipa : Direncanakan : Panjang pipa lurus = 20 ft 2 buah elbow 900, Kf = 0,9



( Mc.cabe, hal 103 )



L/D = 32 in



( Timmmerhaus, hal 484 )



L = 32 x 2 x 2,067 = 132,288 in = 11,024 ft 2 buah gate valve, Kf = 0,2



( Mc.cabe, hal 103 )



L/D = 7 in



(Timmmerhaus, hal 484 )



L = 7 x 2 x 2,067 = 28,938 in = 2,4115 ft Entrance valve : L = 1,9 ft Exit valve : L = 3,8 ft Panjang total pipa = ( ΔL ) = 11,024 + 2,4115 + 1,9 + 3,8 = 39,1355 ft d. Perhitungan friction loss ( ΣF ) - Friction loss pada system perpipaan : Pada elbow 900 = 2 x 0,9 = 1,8 Pada gate valve = 2 x 0,2 = 0,4 Σ Kf = 1,8 + 0,4 = 2,2 Contraction loss pada tangki keluar Kc = 0,55



hc =



[1-



A2 ] = 0,55 – ( 1-0 ) = 0,55 A1



Kcxv 2 0,55 x(2,2232 ) 2 = = 2,7184 2 2 x1 / 2



C-21



Friksi pada pipa lurus Ff = 4f x



L v 2 x D 2



= 4 x 0,13 x



39,1355 2,2232 x 2 0,1342



= 374,7548 Friksi pada system perpipaan Hf = Kf = 2,2



(2,2232 ) 2 = 5,4369 2



Expansion loss pada tangki masuk Kex =



[1-



A2 ] = ( 1-0)2 = 1 A1



2 2,2232 hex = Kex v = 1 x = 1,1116 2 2



Maka total friction loss = ΣF = Ff + hex + hc + hf ( Geankoplis,pers 2.10-18, hal 94 ) = 374,7548 + 1,1116 + 2,7184 + 5,4369 = 384,0217 lbf/ft/lbm e. Menentukan kerja pompa Berdasarkan persamaan Bernouli =[



v 2 z.g P ]+[ ]+[ ] + ΣF + Ws = 0 2 .gc gc 



Dimana : α = 0,5 Δz = 7 ft = Δp = 0 Δv = 2,2232 ft/det gc = 32,1740 lbm.ft/lbf.det g = 32,174 ft/det



C-22



Ws =



( 2,2232 ) 2 7x32,174 0 + + + 384,0217 2 x 2 x32 ,174 32,174 55,999



= 391,0601 ft.lbf/lbm f. Menentukan tenaga penggeak pompa WHP =



WsxQx 391,0601 x0,0518 x60 ,43224 = = 2,2258 HP 550 550



Efisiensi pompa untuk kapasitas 23,2509 gpm adalah 20% (Timmmerhaus, fig 14-37 hal 520 ) Efisiensi pompa untuk power motor 2,2258 adalah 80% Daya motor =



2,2258 = 13,91125 HP = 14 HP 0,20 x0,8



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi : Mengalirkan minyak jarak dari storage ke Reaktor I Tipe : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commerisial steel 12” IPS sch 30 Kapasitas pompa : 23,2409 gal/menit Daya : 14 HP Jumlah : 1 buah 6. Dekanter 1 (H-111) Fungsi



: Memisahkan gliserin dari metil ester



Tipe



: Horizontal Dekanter



Dasar perancangan : Bahan konstruksi : Carbon steel Residence time : 60 menit Massa campuran masuk = 29832,83045 kg/jam



C-23



Massa gliserin = 2720,56899 kg/jam Massa metil ester = 27527,52753 kg/jam Densitas campuran



=



=



0,9111 g / mLx 0,00220 lb / jam 0,000035 ft 3 / mL



57,26914286 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,028317 m 3 / ft 3



= 917,359044kg/m3 Densitas gliserin =



1,2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



=



1,2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



= 1272,676254 kg/m3 Densitas metil ester



=



=



0,88 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



55,31428571 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,028317 m 3 / ft



3



= 886,0404301 kg/m3 VL =



m







=



29872 ,83405 kg / jamx2,2lb / kgx1 jam = 1146,0314 ft3 57,2691



1146,0314 ft 3 VL VT = = = 1348,2722 ft3 0,85 0,85



VT = Vdish + V shell + Vshell VT = 0,0847d3 +



 2 di x Ls + 0,0847d3 ( Ls = 2 d ) 4



1348,2722 ft3 = 1,7394 di3 di = 9,1859 ft = 110,2308 in



C-24



Menentukan tinggi silinder Ls = 2d = 2x 9,1859 = 18,3718 ft hb = 0,169 d = 0, 169 x 9,1859 = 1,5524 ft Tinggi larutan ( H ) = Ls + hb = 18,3718 + 1,5524 = 19,9242 ft P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



57 ,26914286 x19,9242 ft  22,6239 psia 144 Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan



= 14,7 +



carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



0,0697 22,6239 x110 ,2308  1 + = 3/16 in 16 2(12.750 x0,85  0,6 x22,6239 16



Standarisasi :do = di + 2 ts = 110,2308 + 2 x 3/16 = 110,6058in Pendekatan ke do = 108 in di = do – 2 ts = 108 -2 x 3/16= 107,635= 8,96875ft VT = Vdish + V shell + V dish = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0847 d3 4



1348,2722 ft3 = 122,2106+ 63,1442Ls Ls = 19,4169 ft Ls 19 ,4169 = = 2,16495> 2 ( memenuhi ) di 8,96875



Ls = 2 d = 2 x 8,96875 ft = 17,9375 ft = 215,25 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) :



C-25



r = d = 8,96875 ft = 107, 625 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,07493 0,885 x22,6239 + 1/16 = = 3/8 in 16 (12.750 x0,85  0,1x22,6239 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 8,96875 = 1,5157 ft = 18,18864 in Tinggi heavy liquid over flow dari datum Z3 = ½ Ls + tinggi tutup = ( ½ + 17,9375 ) + 1, 5157 = 10,4845 ft = 125,8134 in Tinggi light liquid over flow dari datum 17,9375 + 1, 5157 = 19,4532 ft = 233,4384 in Sehingga : Z2 =



( Z1  Z 2) 1 + Z3 2 =



(233,9375  125 ,8134 ) x55,3142 + 125,8134 79,45142875



= 200,7422 ft Settling velocity pada dropled fase terdispersi A =



Ud =







x d2 =



4



m







 107 ,625 in 2 x[ ] = 5,8663m2 4 39,37in / m



x A1



=



27527 ,52753 kg / jam x 5,8663 886 ,0404301 kg / m3



= 182,2544m/s



C-26



Kecepatan fase kontinyu Jika Uc < Ud berarti memenuhi syarat Lc = rate volumetric, fase kontinyu, m3/dt Lc =



m







=



2720 ,56899 kg / jam 1 jam x = 5,93798 x 10-4 m3/dt 3600 1272 ,676254 kg / jam



Sehingga : Uc =



Lc 5,93798 x10 4 = a 0,6425759602



= 9,238 x 10-4 < Ud ( memenuhi syarat ) Dimensi pipa Diambil inlet velocity = 0,8 m/dt Flow rate =



m







=



29832 ,83405 kg / jam 1 jam = 917 ,359044 kg / jam 3600



9,0335 x 10-3



Luas pipa ( A ) : A=



flowrate 9,0335 x10 -3 = = 1,1129 x 10-2 m2 0,8 0,8



A = π x di2 di = [



1,1129 x10  2 1/2 ] = 0,1191 m = 4,6889 in  /4



Spesifikasi Dekanter I : Fungsi



: Memisahkan gliserin dari metil ester



Tipe



: Horizontal Dekanter



Dimensi



: factor korosi (C)



= 1/16



: allowable stress (f)



= 18.750



: factor pengelasan (E)



= 0,8



Tinggi tangki



: 19,9242 ft



C-27



Diameter (di)



: 8,96875 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 7. Pompa Sentrifugal ( L-112 ) Fungsi



: Mengalirkan metil ester dari dekanter I menuju Reaktor II



Tipe



: Centrifugal Pump



Dasar perancangan : Bahan konstruksi : Cast Iron



0,8865 kg / m3x0,022 lb / gram = 55,722lb/ft3 0,000035 ft3 / mL



Densitas Campuran



=



Viskositas Campuran



= 11,4844 cP x 2,4191 =



27 ,78191204 lb / ft. jam = 0,0077lb/ft/det 3600 det/ jam



Massa masuk



= 33497,9344 kg/jam



Rate volumetric ( Qr )



=



m







=



33497 ,9344 kg / jamx2,2 ft / kg 55,722 lb / ft 3



=



1322 ,5345 ft 3 / jam 3600 det/ jam



= 0,3674 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 164,9112 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt



= 3,9 (Q)0,45 x (ρ)0,13 = 3,9 x (0,3674)0,45 x (55,722)0,13 = 4,1917 in



C-28



Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z )



= 14 ft



Panjang pipa ( L )



= 16,4ft



Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Kecepatan linear ( v ) =



NRe



=



Qr 0,3674 ft 3 / det = = 4,1660 ft/det a 0,00371 ft 2



Dxvx 4,026 ftx0,08819 ft / det x55,722 lb / ft 3 0,077 lb / ft. det 



= 1008,8537 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D



2,6.10 4 = = 0,00254 4,026 in / 39,37 m / in



f



= 0,0096



Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow



= 3 x 0,75 = 2,25



Globe valve



= 1 x 9,5 = 9,5



Gate valve



= 1 x 0,17 = 0,17



Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0096 x



29,32 4,1660 in x = 0,9051 0,3355 in / 12 2 x32,174



C-29



Dimana : α = 1 ( laminar ) ; Δv = 4,1660 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 14 ft Ws



WHP



=



v2 g p + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



=



4,1660 + 14 x 1 + 0 + 0,9051 = 15,44445 lb.ft/jam 2 x1x32,174



=



Wsxm 15,44445 = = 0,5760-3 550 550



Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh η pompa = 20% BHP



=



0,5760 .10 4 WHP = = 2,88 0,2 pompa



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 2,88 = = 3,6 ≈ 4 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi



: Mengalirkan metil ester dari dekanter I menuju reaktor II



Tipe



: Pompa sentrifugal



Daya



: 4 Hp



Jumlah



: 1 buah



Jenis pipa



: Commercial steel 12” IPS sch 30



8. Reaktor II (R-120) Fungsi



: Mereaksikan minyak jarak dengan metanol dan katalis NaOH



Tipe



: Silinder tegak degan tutup atas standart dished dan tutup bawah conical dilengkapi pengaduk dan jaket pemanas.



Jumlah



: 1 buah



C-30



Bahan konstruksi : Carbon Steel Residence Time : 60 menit Massa masuk



= 29832,83405 kg/jam



Densitas Campuran



=



0,8258 gram / mLx 0,00220 lb / jam 0,000035 ft 3 / mL



= 55,68514lb/ft3 Menentukan Volume Tangki : Volume liquid



=



m







=



29832 ,83405 Kg / jamx2,2lb / Kgx60 / 60 jam 55,68514 lb / ft 3



= 1178,6310 ft3 Vliquid



= 80% volume tangki



Vtangki



=



Vliquid 1178,6310 ft 3 = = 1473,2888ft3 0 , 8 0,8



Menentukan dimensi tangki : Vdish



= 0,0847 d3



V shell



=



Vconis



=



 4



di2 x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d )



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 1473,2888ft3



= 1,337 d3



d = 10,3271 ft3= 123,9252 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 10,3271 ft = 15,4907ft = 185,8878 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 210,3271 = = 2,9812 ft tg1 / 2 tg 60



C-31



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 15,4907+ 2,9812 = 18,4719 ft



xhl



Phidrostatik



=



Poperasi



= 14,7 psia



P design



= P operasi + P hidrostatik



144



= P operasi +



= 14,7 +



xhl 144



55,6851lb / ft 3 x18,4719 ft 144



= 21,8431 psia Menentukan tebal tangki ( ts) : Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi) 21,8431 x123,9252  1 / 16 0,0703 = =3/16 in 16 2(12,750 x0,85 x 21,8431 )



Standarisasi :do \ = di + 2 ts = 123,9252 + 2 x3/16 = 124,3002 in Pendekatan ke do = 126 in di = do – 2 ts = 126 -2 x3/16 = 125,625 = 10,4688 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



1473,2888 ft3 = 97,1794 + 86,0327 Ls + 86,6239 ft3



C-32



Ls = 14,9883 ft Ls 14 ,9883 = = 1,6317 > 1,5 ( memenuhi ) di 10 ,4688



Ls = 1,5 d = 1,5 x 10,4688 ft = 15,7032 ft = 188,4384 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 10,4688 ft = 125,6256 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi 0,8765 0,885 x 21,8431 x125 ,6256 + 1/16 = = 3/16in 16 (12,750 x0,85  0,1x 21,8431 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 10,4688 = 1,7692 ft = 21,2304 in Menentukan tebal tutup bawah standart dished ( thb ) : thb



=



pixdi 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



=



1 21,8431 x125 ,6256 + 2 cos 60(12,750 x0,85  0,6 x21,8431 ) 16



=



0,0783 = 3/16 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) : Hb =



1 / 2d tg1 / 2



=



1 / 2 x10,4688 tg 60 



= 3,0221 ft = 36,2652 in Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 1,7692 + 15,7032 + 3,0221 = 20,4945 ft = 245,934 in



C-33



Perhitungan pengaduk Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 flat blade Diameter impeller ( Da ) = 1/3 x diameter shell = 1/3 x 10,4688 = 3,4896 ft = 41,8752 in Lebar blade ( W )



= 0,17 x Da = 0,17 x 3,4896 = 0,5932 ft = 7,1184 in



Panjang blade ( L )



= 1/3 x Da = 1/3 x 3,4896 = 1,1632 ft = 13,9584 in



Dari Mc.Cabe gambar 9-13 hal 242 kurva D diperoleh S1 = 0,33 ; S2 = 1 ; S3 = 0,25 ; S4 = 0,25 Kecepatan putar 75 putaran 1menit x = 1,25 putaran/detik 1menit 60 det ik



N =



Viskositas campuran



= 7,7592 cP x 2,4191 =



NRe =



Da2 xNx







=



18,77028 lb / jam = 0,0052143 lb/ft.det 3600 det/ jam



3,48962 ft2 x1,25 putaran / det x55,68514 lb / ft3 0,005214 lb / ft. det



NRe = 46582,7132 Diperoleh Np = 1,5 m=



=



a  log Nre dimana a = 1 ; b = 40 (Mc.Cabe I hal 244 ) b



1  log 46582 ,7132 = 0,0917 40



Nfr =



N 2 xDa 1,252 x3,4896 = = 0,1695 32,174 gc



C-34



Np koreksi = Np ( Nfr )m = 1,5 x 0,1695 0,0917 = 1,1768 P=



NpxN 3xDa5 x 1,1768 x1,253 x3,48965 x55,68514 = gc 32,174



P=



2058 ,4731 = 3,7427 HP 550



Grand Lossess ( Kebocoran tenaga akibat poros bearing ) = 10% x P = 10% x 3,7427 = 0,37427 Power input = P + Grand Lossess = 3,7427 + 0,37427 Power input = 3,74854 HP Transmition System Lossess



= 20% x Power input



= 20% x 3,74854= 0,7497 HP Total Horse Power



= Power input + Transmition System Lossess



= 3,74854+ 0,7497 = 4,49824 HP Menentukan jumlah impeller N=



hlxsg 20,4945 x0,8259 = = 1,7343 ≈ 2 buah 10,4688 dTangki



Perhitungan Coil Pemanas Reaksi yang terjadi di dalam reaktor adalah reaksi endotermis dan beroperasi pada suhu 600C = 140 0F Kebutuhan steam = 1011.6672 kg/jam Steam masuk pada suhu 2300F dan keluar pada suhu 230 0F Tekanan operasi = 1 atm Digunakan coil pemanas berbentuk spiral dengan konstruksi High Alloy Steel SA grade C tipe 347 Menentukan suhu kalorik



C-35



ΔtLMTD =



T 1  T 2 230  230 = = 230 0F 2 2



Tc =



tc =



t1  t 2 (230  140 )  (230  86) = = 114,893 0F ln t1 / t 2 ln( 230  140 ) /( 230  86)



t1  t 2 86  140 = = 133 0F 2 2



Direncanakan ukuran pipa Dari Perry’s 6 th table 6-42 Ukuran pipa = 2,375 in Di = 2,067 in A = 0,02330 ft2 Menghitung panjang pipa NRe =



NRe =



L2 xNx x2,42 Da 2 xNx







=



3,48962 ft 2 x1,25 putaran / det x55,68514 lb / ft 3 0,005214 lb / ft. det



= 1343531,003 Kecepatan putar = N =



150 putaran 1menit x = 1,25 putaran/detik 1menit 60 det ik



Viskositas campuran = 7,7592 cP x 2,4191 Dari Kern hal 834 didapat jh = 320 Dimana k = 0,066 = 0,00658 lb/ft.det = 23,688 lb/ft.det Cp = 1,0512 Dari Kern hal 835 didapat hio = 1450  k   Cp.  Ho = jh     = 320 x  di   k 



Ho = 603,1275



 0,066   1,0512 x18,77028072     0,066  10,46875   



C-36



Uc =



hioxho 1450 x603 ,1275 = = 1032,6642 hio  ho 1450 x603 ,1275



Rd diasumsikan 0,004 Rd =



Uc  UD 1 1 = UcxUD UD Uc



1 1 1 = Rd = 0,004 = 0,00303163 UD Uc 1032 ,6642



UD = 329,8556 A=



L=



 UD.T



=



142393 ,1891 = 3,7573 329 ,8556 x114 ,893



A 3,7573 = = 161,2575 a" 0,023230



Jumlah lilitan coil n=



L  .Dcoil



Jika d pengaduk < d coil < d bejana, maka : d pengaduk = 2 ft ft d bejana = 10,4688 ft Dirancang d coil = 3,4896 ft Jumlah lilitan ( n ) =



161,2575 = 14,7257 ≈ 15 buah 10,9575 x3,4896



Do = 2,375 in, jarak antara coil 3 in Tinggi coil = ( n – 1 ) x ( do + jarak antar coil ) + do = ( 26-1 ) + ( 2,375 + 3 ) + 2,375 = 79,75 in = 6,6458 ft Tinggi coil < tinggi tangki ( memenuhi )



C-37



Spesifikasi Reaktor II : Fungsi



: Mereaksikan minyak jarak dengan methanol dan katalis NaOH



Tipe



: Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical dilengkapi dengan pengaduk



Dimensi



: Faktor korosi = 3/16 Alowable stress = 18.750 Faktor pengelasan = 0,8



Tinggi tangki



: 20,4945 ft = 245,934 in



Diameter ( di )



: 125,625 in = 10,4688 ft



Tebal shell : 3/16 in Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



9. Dekanter 2 (H-121) Fungsi



: Memisahkan gliserin dari metil ester



Dasar perancangan : Tipe



: horizontal dekanter



Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Carbon steel Residance time : 60 menit Massa campuran masuk = 29343,06013 kg/jam Massa gliserin = 160,7609 kg/jam Massa metil ester = 27777,7778 kg/jam Densitas campuran



=



0,88591 g / mLx 0,00220 lb / jam 0,000035 ft 3 / mL



C-38



=



79,4514286 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,028317 m 3 / ft 3



= 891,9809284 kg/m3 Densitas gliserin =



1,2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



=



1,2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



= 1272,676254 kg/m3 Densitas metil ester



=



=



0,88 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



55,31428571 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,028317 m 3 / ft 3



= 886,0404301 kg/m3 VL =



VT =



m







=



29872 ,83405 kg / jamx2,2lb / kgx1 jam = 1159,28197 ft3 57,2691



VL 1159,28197 = = 1363,8611 ft3 0,85 0,85



VT = Vdish + V shell + Vshell VT = 0,0847d3 +



 2 di x Ls + 0,0847d3 ( Ls = 2 d ) 4



1363,8611 ft3 = 1,7394 di3 di = 9,1859 ft = 110,2308 in Menentukan tinggi silinder Ls = 2d = 2x 9,2213 = 18,4426ft hb = 0,169 d = 0, 169 x 9,2213= 1,5584 ft Tinggi larutan ( H ) = Ls + hb = 18,4426 + 1,5584 = 20,001 ft



C-39



Phidrostatik



=



xhl 144



Poperasi



= 14,7 psia



P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



= 14,7 +



xhl 144



55,6851lb / ft 3 x 20,001 ft 144



= 22,4344 psia Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



0,0697 22,4344 x110 ,6556  1 / 16 = = 3/16 in 16 2(12 .750 x0,85  0,6 x110 ,6556 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 110,2308 + 2 x 3/16 = 110,0306in Pendekatan ke do = 108 in di = do – 2 ts = 108 -2 x 3/16= 107,625= 8,96875ft VT = Vdish + V shell + V dish = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0847 d3 4



1363,8611 ft3 = 122,2107+ 63,1442Ls Ls = 19,6637 ft Ls 19 ,6637 = = 2,16495 > 2 ( memenuhi ) di 8,96875



Ls = 2 d = 2 x 8,96875 ft = 17,9375 ft = 215,25 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) :



C-40



r = d = 8,96875 ft = 107, 625 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,07493 0,885 x22,6239 + 1/16 = = 3/8 in 16 (12.750 x0,85  0,1x22,6239 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 8,96875 = 1,5157 ft = 18,1884 in Tinggi heavy liquid over flow dari datum Z3 = ½ Ls + tinggi tutup = ( ½ + 19,6637) + 1, 5157 = 21,1794 ft = 254,1528 in Tinggi light liquid over flow dari datum Z4 = Ls + tinggi tutup 17,9375 + 1, 5157 = 19,4532 ft = 233,4384 in Sehingga : Z2 =



( Z1  Z 2) 1 + Z3 2 =



(233,9375  125 ,8134 ) x55,3142 + 125,8134 79,45142875



= 200,7422 ft Settling velocity pada dropled fase terdispersi A =



Ud =







x d2 =



4



m







 107 ,625 in 2 x[ ] = 5,8663m2 4 39,37in / m



x A1



=



27527 ,52753 kg / jam x 5,8663 886 ,0404301 kg / m 3



C-41



= 182,2544m/s Kecepatan fase kontinyu Jika Uc < Ud berarti memenuhi syarat Lc = rate volumetric, fase kontinyu, m3/dt Lc =



m







=



2720 ,56899 kg / jam 1 jam x = 5,93798 x 10-4 m3/dt 1272 ,676254 kg / jam 3600



Sehingga : Uc =



Lc 5,93798 x10 4 = a 0,6425759602



= 9,238 x 10-4 < Ud ( memenuhi syarat ) Dimensi pipa Diambil inlet velocity = 0,8 m/dt Flow rate =



m







=



29832 ,83405 kg / jam 1 jam = 917 ,359044 kg / jam 3600



9,0335 x 10-3



Luas pipa ( A ) : A=



flowrate 9,0335 x10 -3 = = 1,1129 x 10-2 m2 0,8 0,8



A = π x di2 di = [



1,1129 x10 2 1/2 ] = 0,1191 m  /4



Spesifikasi Dekanter II : Fungsi



: Memisahkan gliserin dari metil ester



Tipe



: Horizontal Dekanter



Dimensi



: factor korosi (C)



= 1/16



: allowable stress (f)



= 18.750



: factor pengelasan (E)



= 0,8



C-42



Tinggi tangki



: 18,4426 ft



Diameter (di)



: 107,625 in = 8,96875 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi: Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 10. Pompa Sentrifugal ( L-122 ) Fungsi : Mengalirkan metil ester dari dekanter II menuju kolom pencuci metil ester I Dasar Perancangan : Tipe : Centrifugal Pump Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron Denistas Campuran :



0,8774 kg / m 3 x0,022 lb / gram = 55,722lb/ft3 0,000035 ft 3 / mL



Viskositas Campuran =



= 7,2058 cP x 2,4191



17,43155078 lb / ft. jam = 0,00484209474lb/ft/det 3600 det/ jam



Massa masuk = 28539,28577kg/jam Rate volumetric ( Qr ) =



m







28539 ,28577 kg / jamx 2,2 ft / kg 1138 ,4479 ft 3 / jam = = 3600 det/ jam 55,150 lb / ft 3



= 0,31612 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 141,9295 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus )



C-43



= 3,9 x (0,31612)0,45 x (0,00484)0,13 = 0,7592 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 16,2 ft Panjang pipa ( L ) = 18,2ft Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Qr 0,3162 ft3 / det = = 85,4595 ft/det a 0,0072 ft 2



Dxvx 0,824 ftx85,4595 ft / det x55,15085714 lb / ft 3 0,0048420974 39lb / ft. det 



= 802075,7354 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,01244 0,824 in / 39,37 m / in



f = 0,0092 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 18,2 = 29,62 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc



C-44



= 4 x 0,0096 x



29,32 85,4595 in x = 150,1882 0,824 n / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1/2 ( laminar ) ; Δv = 5,23611 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 16,2 ft v2 g p Ws = + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



=



85,4595 + 14 x 1 + 0 + 150,1382 = 393,3329 lb.ft/jam 2 x1x32,174



WHP =



Wsxm 393 ,3329 x17 ,4771 = = 12,4988 550 550 x3600



Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh η pompa = 20% BHP =



WHP 12,4988 = = 62,494 pompa 0,2



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 62,494 = = 48,1175 ≈ 80 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi



: mengalirkan metil ester dari dekanter II menuju ke kolom



pencuci metil ester 1 Tipe



: pompa sentrifugal



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 80 HP



Jumlah



: 1 buah



11. Tangki air asam ( M-201 )



C-45



Fungsi : Mengencerkan asam untuk mensuphai air pencuci untuk kolom pencuci metil ester. Dasar perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical dilengkapi dengan pengaduk. Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Carbon Steel Residence time : 60 menit Massa masuk : 8387,961583 kg/jam Densitas Campuran :



0,8258 gram / mLx 0,00220 lb / jam = 64,328 lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



Menentukan Volume Tangki : Volume liquid =



=



m







8387 ,961583 Kg / jamx2,2lb / Kgx / 60 jam = 71,7165 ft3 3 64,328 lb / ft



Vliquid = 80% volume tangki Vtangki =



Vliquid 71,7165 ft 3 = = 89,6496 ft3 0,8 0,8



Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



Vconis =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3



C-46



89,6456 ft3= 1,337 d3 d = 4,0618 ft3= 48,7416 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 4,0618 ft = 6,0927 ft = 73,1124 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 24,0618 = = 1,1725 ft tg1 / 2 tg 60 



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 6,0927+ 1,1725 = 7,2652 ft P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



= 14,7 +



xhl 144



64,328 lb / ft 3 x7,2652 ft = 17,9455 psia 144



Menentukan tebal tangki ( ts) : Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



17 ,9455 x 48,7416  1 / 16 0,0650 = =3/16 in 16 2(12,750 x0,85 x17 ,9455 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 48,7416+ 2 x3/16 = 49,1166 in Pendekatan ke do = 126 in di = do – 2 ts = 126 -2 x3/16 = 125,625 = 10,4688 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 + 0,875 d2 x Ls = 0,0755d3



C-47



89,6456 ft3 = 9,2947 + 13,7821 Ls + 4,7196 ft3 Ls = 5,7779 ft Ls 5,7779 = = 1,5006 > 1,5 ( memenuhi ) di 3,96875



Ls = 1,5 d = 1,5 x 3,96875 ft = 5,9531 ft = 71,4372 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 3,96875 ft = 47,625 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,0662 0,885 x17 ,9455 x 47 ,625 + 1/16 = = 3/16in 16 (12,750 x0,85  0,1x17 ,9455 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 3,96875 = 0,6707 ft = 8,0484 in



Menentukan tebal tutup bawah standart dished ( thb ) : thb



=



=



pixdi 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



1 0,0674 17,9455 x47,625 + = = 3/16 16 2 cos 60(12,750 x0,85  0,6 x17,9455 ) 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) : Hb =



1 / 2d 1 / 2 x3,96875 = = 1,1457 ft = 13,7484 in tg1 / 2 tg 60



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 0,6707 + 5,7779 + 1,1457 = 6,5943 ft = 91,1316 in Perhitungan pengaduk



C-48



Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 flat blade Diameter impeller ( Da ) = 1/3 x diameter shell = 1/3 x 3,96875 = 1,32292 ft = 15,8750 in Lebar blade ( W ) = 0,17 x Da = 0,17 x 11,32292 = 0,2249 ft = 2,6988 in Panjang blade ( L ) = 1/3 x Da = 1/3 x 1,32292 = 4,44097 ft = 5,29164 in Dari Mc.Cabe gambar 9-13 hal 242 kurva D diperoleh S1 = 0,33 ; S2 = 1 ; S3 = 0,25 ; S4 = 0,25 Kecepatan putar = N =



75 putaran 1menit x = 1,25 putaran/detik 1menit 60 det ik



Viskositas campuran = 5,06231 cP x 2,4191 =



12,24841 lb / jam = 0,0034 lb/ft.det 3600 det/ jam



NRe =



Da 2 xNx







=



1,3229 2 ft 2 x1,25 putaran / det x64,328 lb / ft 3 0,0034 lb / ft. det



NRe = 31287,058 Diperoleh Np = 1,9 a  log Nre dimana a = 1 ; b = 40 (Mc.Cabe I hal 244 ) b



m=



=



1  log 31287 ,058 = 0,0874 40



Nfr =



N 2 xDa 1,25 2 x1,32292 = = 0,0642 gc 32 ,174



Np koreksi = Np ( Nfr )m = 1,5 x 0,0642 0,0917 = 2,4153 NpxN 3 xDa 5 x 12,4153 x1,25 3 x1,32292 x64,328 P= = = 7,9855 gc 32,174



P=



7,9855 = 0,0695.10-3 HP 550



C-49



Grand Lossess ( Kebocoran tenaga akibat poros bearing ) = 10% x P = 10% x 0,695 = 0,0695.10-6 Power input = P + Grand Lossess = 0,0695.10-5+ 0,695.10-6 Power input =0,7645 .10-5 HP Transmition System Lossess



= 20% x Power input



= 20% x 0,7645 = 0,1529 HP Total Horse Power



= Power input + Transmition System Lossess



= 0,7645 . 10-5 + 0,1529 .10-5 = 0,9174 . 10-5 HP ≈ 1 HP Menentukan jumlah impeller N=



hlxsg 7,5943 x1,2553 = = 2,4021 ≈ 3 buah dTangki 3,96875



Spesifikasi Tangki Air Asam : Fungsi



: mengencerkan asam untuk mensuphai air pencuci untuk



kolom pencuci metil ester. Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah dilengkapi dengan pengaduk. Dimensi



: factor korosi (C)



= 3/16



: allowable stress (f)



= 18.750



: factor pengelasan (E)



= 0,8



Tinggi tangki



: 6,5943 ft = 91,1316 in



Diameter (di)



: 125,625 in = 10,4688 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



C-50



12. Washing Column ( D-210 ) Fungsi : Memurnikan metil ester Dasar Perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standart dished Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Carbon Steel Residence time : 60 menit Massa masuk : 28539,28577 kg/jam Densitas campuran :



0,1965 g / mLx 0,00220 lb / gram = 12.35143 lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



Menentukan volume tangki : Volume luquid



=



=



m



 28539 ,28577 kg / jamx2,2lb / kgx60 1235143 lb / ft 3



= 2541,6664 ft3 Vliquid = 80% Volume tangki Vtangki



=



Vliquid 0,8



=



2541 ,6664 = 3177.083 ft3 0,8



Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



C-51



Vconis =



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0847 d3 3177,088 ft3 = 1,3469d3 d = 13,3116 ft3= 159,7392 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 13,3116 ft = 19,9674 ft = 239,6088 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 212 ,0695 = = 3,4841 ft tg1 / 2 tg 60



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 18,1043 + 3,4841 = 21,5884 ft = 259,0608 in P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



1235143 lb / ft 3 x23,8101 ft  16,7423 psia 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : = 14,7 +



Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



16,7423 x159 ,7392  1 / 16 0,0702 = = ¼ in 16 2(12,750 x0,85 x16,7423 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 159,7392 + 2 x 3/16 = 160,1142in Pendekatan ke do = 156 in di = do – 2 ts = 156 -2 x 3/16 = 155,625 = 12,96875 ft



C-52



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



3177,083 ft3 = 184,7472 + 132,0279 Ls + 184,7472 ft3 Ls = 21,2651 ft Ls 21,2651 = = 1,6397 > 1,5 ( memenuhi ) di 12,96875



Ls = 1,5 d = 1,5 x 12,96875 ft = 19,4531 ft = 233,4372 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 12,96875 ft = 155,625in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,0758 0,885 x16,7423 x155 ,625 + 1/16 = = 3/16 in 16 (12,750 x0,85  0,1x16,7423 )



Tinggi tutup atas dan bawah ( Ha = Hb ) Ha = Hb = 0,169 d = 0,169 x 12,96875 = 2,1917ft = 26,3004 in Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 2,0209 + 17,9375 + 3,4519 = 23,4103 ft = 280,9236 in Spesifikasi Washing Column : Fungsi



: memurnikan gliserin



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah standard



dished Dimensi



: factor korosi (C)



=¼



: allowable stress (f)



= 18.750



: factor pengelasan (E)



= 0,8



C-53



Tinggi tangki



: 23,4103 ft = 280,9236 in



Diameter (di)



: 155,625 in = 12,96875 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi: Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



13. Dekanter III ( H-211) Fungsi : Untuk memisahkan air pencuci dari metil ester Dasar Perancangan : Tipe : Horizontal dekanter Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Carbon Steel Residence time : 60 menit Massa campuran masuk = 28539,28577 kg/jam Massa metil ester = 27777,7777 kg/jam Massa gliserin = 8,038044751 kg/jam Densitas campuran



=



=



0,9111 g / mLx 0,00220 lb / jam 0,000035 ft 3 mL



57,26914286 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,028317 m 3 / ft 3



= 917,359044kg/m3 Densitas gliserin =



1,2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



=



1,2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



= 1272,676254 kg/m3



C-54



Densitas metil ester



=



=



0,88 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



55,31428571 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,028317 m 3 / ft 3



= 886,0404301 kg/m3 VL =



VT =



m







=



29872 ,83405 kg / jamx2,2lb / kgx1 jam = 1146,0314 ft3 57,2691



1146,0314 ft 3 VL = = 1348,2722 ft3 0,85 0,85



VT = Vdish + V shell + Vshell VT = 0,0847d3 +



 2 di x Ls + 0,0847d3 ( Ls = 2 d ) 4



1348,2722 ft3 = 1,7394 di3 di = 9,1859 ft = 110,2308 in Menentukan tinggi silinder Ls = 2d = 2x 9,1859 = 18,3718 ft hb = 0,169 d = 0, 169 x 9,1859 = 1,5524 ft Tinggi larutan ( H ) = Ls + hb = 18,3718 + 1,5524 = 19,9242 ft P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



= 14,7 +



xhl 144



57 ,26914286 x19,9242 ft  22,6239 psia 144



Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16



C-55



ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



0,0697 22,6239 x110 ,2308  1 / 16 = = 3/16 in 16 2(12,750 x0,85  0,6 x22,6239 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 110,2308 + 2 x 3/16 = 110,6058in Pendekatan ke do = 108 in di = do – 2 ts = 108 -2 x 3/16= 107,635= 8,96875ft VT = Vdish + V shell + V dish = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0847 d3 4



1348,2722 ft3 = 122,2106+ 63,1442Ls Ls = 19,4169 ft Ls 19 ,4169 = = 2,16495> 2 ( memenuhi ) di 8,96875



Ls = 2 d = 2 x 8,96875 ft = 17,9375 ft = 215,25 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 8,96875 ft = 107, 625 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,07493 0,885 x22,6239 + 1/16 = = 3/8 in 16 (12,750 x0,85  0,1x22,6239 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 8,96875 = 1,5157 ft = 18,18864 in Tinggi heavy liquid over flow dari datum Z3 = ½ Ls + tinggi tutup = ( ½ + 17,9375 ) + 1, 5157 = 10,4845 ft = 125,8134 in



C-56



Tinggi light liquid over flow dari datum 17,9375 + 1, 5157 = 19,4532 ft = 233,4384 in Sehingga : Z2 =



( Z 1  Z 2 ) 1



2 =



+ Z3



(233,9375  125 ,8134 ) x55,3142 + 125,8134 79,45142875



= 200,7422 ft Settling velocity pada dropled fase terdispersi A =



Ud =







x d2 =



4



m







 107 ,625 in 2 x[ ] = 5,8663m2 4 39,37in / m



x A1



=



27527 ,52753 kg / jam x 5,8663 886 ,0404301 kg / m 3



= 182,2544m/s Kecepatan fase kontinyu Jika Uc < Ud berarti memenuhi syarat Lc = rate volumetric, fase kontinyu, m3/dt Lc =



m







=



2720 ,56899 kg / jam 1 jam x = 5,93798 x 10-4 m3/dt 1272 ,676254 kg / jam 3600



Sehingga : Uc =



Lc 5,93798 x10 4 = a 0,6425759602



= 9,238 x 10-4 < Ud ( memenuhi syarat ) Dimensi pipa



C-57



Diambil inlet velocity = 0,8 m/dt Flow rate =



m







=



29832 ,83405 kg / jam 1 jam = 917 ,359044 kg / jam 3600



9,0335 x 10-3



Luas pipa ( A ) :



flowrate 9,0335 x10 -3 A= = = 1,1129 x 10-2 m2 0,8 0,8 A = π x di2 di = [



1,1129 x10 2 1/2 ] = 0,1191 m = 4,6889 in  /4



Spesifikasi Dekanter III : Fungsi



: untuk memisahkan air pencuci dari metil ester



Tipe



: Horizontal dekanter



Dimensi



: factor korosi (C)



= 3/16



: allowable stress (f)



= 18.750



: factor pengelasan (E)



= 0,8



Tinggi tangki



: 18,3718 ft



Diameter (di)



: 107,635 in = 8,96875ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



14. Pompa Sentrifugal ( L-222 ) Fungsi : Mengalirkan metil ester dari dekanter IV menuju tangki adsorpsi Dasar Perancangan : Tipe : Centrifugal Pump Jumlah : 1 buah



C-58



Bahan konstruksi : Cast Iron Denistas Campuran :



0,8865 kg / m 3 x0,022 lb / gram = 55,722lb/ft3 0,000035 ft 3 / mL



Viskositas Campuran =



= 11,4844 cP x 2,4191



27 ,78191204 lb / ft. jam = 0,0077lb/ft/det 3600 det/ jam



Massa masuk = 33497,9344 kg/jam Rate volumetric ( Qr ) =



m







33497 ,9344 kg / jamx2,2 ft / kg 1322 ,5345 ft 3 / jam = = 3600 det/ jam 55,722 lb / ft 3



= 0,3674 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 164,9112 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus ) = 3,9 x ( 0,3674)0,45 x (55,722)0,13 = 4,1917 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 14 ft Panjang pipa ( L ) = 16,4ft Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Qr 0,3674 ft 3 / det = = 4,1660 ft/det a 0,00371 ft 2



Dxvx 4,026 ftx0,08819 ft / det x55,722 lb / ft 3 0,077 lb / ft. det 



C-59



= 1008,8537 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,00254 4,026 in / 39,37 m / in



f = 0,0096 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0096 x



29,32 4,1660 in x = 0,9051 0,3355 in / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1 ( laminar ) ; Δv = 4,1660 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 14 ft Ws =



=



v2 g p + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



4,1660 + 14 x 1 + 0 + 0,9051 = 14,9698 lb.ft/jam 2 x1x32,174



WHP =



Wsxm 15,44445 = = 0,0772-3 550 550



Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh η pompa = 20% BHP =



0,5760 .10 4 WHP = = 0,368 0,2 pompa



C-60



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 0,368 = = 0,4825 ≈ 0,5 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi



: mengalirkan metil ester dari dekanter IV menuju tangki



adsorpsi Tipe



: pompa sentrifugal



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 0,5 HP



Jumlah



: 1 buah



15. Tangki Adsorpsi ( M-230 ) Fungsi : Menyerap kandungan air yang masih terdapat dalam metil ester. Dasar perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical dilengkapi dengan pengaduk Jumlah : 1 buah Bahan kosntruksi : Carbon Steel Residence time : 60 menit Massa masuk : 28233,54763 kg/jam Densitas Campuran :



0,8258 gram / mLx 0,00220 lb / jam = 55,68514lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



Menentukan Volume Tangki : Volume liquid =



m







C-61



=



29832 ,83405 Kg / jamx 2,2lb / Kgx60 = 1178,6310 ft3 3 55,68514 lb / ft



Vliquid = 80% volume tangki



Vliquid 1178,6310 ft 3 = = 1473,2888ft3 0,8 0,8



Vtangki =



Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



Vconis =



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 1473,2888ft3= 1,337 d3 d = 10,3271 ft3= 123,9252 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 10,3271 ft = 15,4907ft = 185,8878 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 210,3271 = = 2,9812 ft tg1 / 2 tg 60



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 15,4907+ 2,9812 = 18,4719 ft P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



55,6851lb / ft 3 x18,4719 ft = 21,8431 psia 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : = 14,7 +



C-62



Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



21,8431 x123,9252  1 / 16 0,0703 = =3/16 in 16 2(12,750 x0,85 x 21,8431 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 123,9252 + 2 x3/16 = 124,3002 in Pendekatan ke do = 126 in di = do – 2 ts = 126 -2 x3/16 = 125,625 = 10,4688 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



1473,2888 ft3 = 97,1794 + 86,0327 Ls + 86,6239 ft3 Ls = 14,9883 ft Ls 14 ,9883 = = 1,6317 > 1,5 ( memenuhi ) di 10 ,4688



Ls = 1,5 d = 1,5 x 10,4688 ft = 15,7032 ft = 188,4384 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 10,4688 ft = 125,6256 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,8765 0,885 x 21,8431 x125 ,6256 + 1/16 = = 3/16in 16 (12,750 x0,85  0,1x 21,8431 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 10,4688 = 1,7692 ft = 21,2304 in Menentukan tebal tutup bawah standart dished ( thb ) :



C-63



thb



=



=



pixdi 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



1 0,0783 21,8431 x125 ,6256 + = = 3/16 16 2 cos 60(12.750 x0,85  0,6 x21,8431 ) 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) : Hb =



1 / 2d 1 / 2 x10,4688 = = 3,0221 ft = 36,2652 in tg1 / 2 tg 60 



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 1,7692 + 15,7032 + 3,0221 = 20,4945 ft = 245,934 in Perhitungan pengaduk Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 flat blade Diameter impeller ( Da ) = 1/3 x diameter shell = 1/3 x 10,4688 = 3,4896 ft = 41,8752 in Lebar blade ( W ) = 0,17 x Da = 0,17 x 3,4896 = 0,5932 ft = 7,1184 in Panjang blade ( L ) = 1/3 x Da = 1/3 x 3,4896 = 1,1632 ft = 13,9584 in Dari Mc.Cabe gambar 9-13 hal 242 kurva D diperoleh S1 = 0,33 ; S2 = 1 ; S3 = 0,25 ; S4 = 0,25 Kecepatan putar = N =



75 putaran 1menit x = 1,25 putaran/detik 1menit 60 det ik



Viskositas campuran = 7,7592 cP x 2,4191 =



18,77028 lb / jam = 0,0052143 lb/ft.det 3600 det/ jam



NRe =



Da 2 xNx







3,48962 ft 2 x1,25 putaran / det x55,68514 lb / ft 3 = 0,005214 lb / ft. det



NRe = 46582,7132



C-64



Diperoleh Np = 1,5 a  log Nre dimana a = 1 ; b = 40 (Mc.Cabe I hal 244 ) b



m=



=



1  log 46582 ,7132 = 0,0917 40



Nfr =



N 2 xDa 1,252 x3,4896 = = 0,1695 gc 32,174



Np koreksi = Np ( Nfr )m = 1,5 x 0,1695 0,0917 = 1,1768 P=



NpxN 3 xDa 5 x 1,1768 x1,25 3 x3,4896 5 x55,68514 = gc 32,174



P=



2058 ,4731 = 3,7427 HP 550



Grand Lossess ( Kebocoran tenaga akibat poros bearing ) = 10% x P = 10% x 3,7427 = 0,37427 Power input = P + Grand Lossess = 3,7427 + 0,37427 Power input = 3,74854HP Transmition System Lossess



= 20% x Power input



= 20% x 3,74854= 0,7497 HP Total Horse Power



= Power input + Transmition System Lossess



= 3,74854+ 0,7497 = 4,49824 HP = 0,5 HP Menentukan jumlah impeller N=



hlxsg 20,4945 x0,8259 = = 1,7343 ≈ 2 buah 10,4688 dTangki



Spesifikasi Tangki Adsorpsi :



C-65



Fungsi



: menyerap kandungan air yang masih terdapat dalam air



metil ester Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical dilengkapi dengan pengaduk Dimensi



: factor korosi (C)



= 1/16



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



Tinggi tangki



: 20,4945 ft = 245,934 in



Diameter (di)



: 125,625 in = 10,4688 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



16. Pompa Sentrifugal ( L-231 ) Fungsi : Mengalirkan metil ester dari tangki adsopsi menuju filter press I Dasar perancangan : Tipe : Centrifugal Pump Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron Denistas Campuran : Viskositas Campuran =



0,8865 kg / m 3 x0,022 lb / gram = 55,722lb/ft3 3 0,000035 ft / mL = 11,4844 cP x 2,4191



27 ,78191204 lb / ft. jam = 0,0077lb/ft/det 3600 det/ jam



Massa masuk = 33497,9344 kg/jam



C-66



Rate volumetric ( Qr ) =



m







33497 ,9344 kg / jamx2,2 ft / kg 1322 ,5345 ft 3 / jam = = 3600 det/ jam 55,722 lb / ft 3



= 0,3674 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 164,9112 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus ) = 3,9 x ( 0,3674)0,45 x (55,722)0,13 = 4,1917 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 14 ft Panjang pipa ( L ) = 16,4ft Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Kecepatan linear ( v ) =



Qr 0,3674 ft 3 / det = = 4,1660 ft/det a 0,00371 ft 2



Dxvx 4,026 ftx0,08819 ft / det x55,722 lb / ft 3 NRe = 0,077 lb / ft. det  = 1008,8537 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,00254 4,026 in / 39,37 m / in



f = 0,0096 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan :



C-67



Standart elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0096 x



29,32 4,1660 in x = 0,9051 0,3355 in / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1 ( laminar ) ; Δv = 4,1660 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 14 ft Ws =



=



v2 g + Δz x + 14,7 + ΣF 2. .gc gc



4,1660 + 14 x 1 + 14,7 + 0,9051 = 297,6788 lb.ft/jam 2 x1x32,174



Wsxm 297,6788 = = 0,5412-3 550 550 Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh



WHP =



η pompa = 80% BHP =



0,5760 .10 4 WHP = = 0,6765 0,8 pompa



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 0,6765 = = 0,8456 ≈ 1 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentriffugal : Fungsi



: mengalirkan metil ester dari tangki adsorpsi menuju filter



press I Tipe



: pompa sentrifugal



C-68



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 1 Hp



Jumlah



: 1 buah



17. Filter Press I ( P-232 ) Fungsi : Untuk memisahkan kalsium klorida dari metil ester Bahan masuk = 28233,54763 kg/jam = 62243,6791 lb/jam ρ campuran = 56,58892 lb/ft3



62243 ,6791 = 62243,6791 ft3 56,58892



Volume minyak =



Dari Perry’s Ed. 6 hal 19-67 diperoleh : Ukuran normal phate



: 30 in



Luas



: 10,1 ft



Kapasitas phate dan frame



: 0,42 cm.ft/in



Jumlah phate yang dibuat :



1 1099 ,9269 x = 87,2958 = 90 buah 30 0,42



Spesifikasi Filter Press ( H-133 ) Tipe



: Phate dan Frame



Kapasitas



: 1099,9269 ft3



Ukuran



: 30 in



Jumlah Phate



: 90 buah



Jumlah Filter Press



: 1 buah



Bahan konstrksi



: Cast Iron



18. Pompa Sentrifugal ( L-233 ) Fungsi : Mengalirkan metil ester dari filter press I menuju ke storage metil ester.



C-69



Dasar perancangan : Tipe : Centrifugal Pump Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron



0,8865 kg / m 3 x0,022 lb / gram Denistas Campuran : = 55,722lb/ft3 3 0,000035 ft / mL Viskositas Campuran =



= 11,4844 cP x 2,4191



27 ,78191204 lb / ft. jam = 0,0077lb/ft/det 3600 det/ jam



Massa masuk = 33497,9344 kg/jam Rate volumetric ( Qr ) =



=



m







33497 ,9344 kg / jamx2,2 ft / kg 1322 ,5345 ft 3 / jam = 3600 det/ jam 55,722 lb / ft 3



= 0,3674 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 164,9112 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus ) = 3,9 x ( 0,3674)0,45 x (55,722)0,13 = 4,1917 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 14 ft Panjang pipa ( L ) = 16,4ft Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft



C-70



Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Qr 0,3674 ft 3 / det = = 4,1660 ft/det a 0,00371 ft 2



Dxvx 4,026 ftx0,08819 ft / det x55,722 lb / ft 3 0,077 lb / ft. det 



= 1008,8537 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,00254 4,026 in / 39,37 m / in



f = 0,0096 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0096 x



29,32 4,1660 in x = 0,9051 0,3355 in / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1 ( laminar ) ; Δv = 4,1660 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 14 ft Ws =



=



v2 g p + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



4,1660 + 14 x 1 + 0 + 0,9051 = 15,44445 lb.ft/jam 2 x1x32,174



Wsxm 15,44445 = = 0,5760-3 550 550 Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh



WHP =



C-71



η pompa = 20% BHP =



0,5760 .10 4 WHP = = 2,88 0,2 pompa



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 2,88 = = 3,6 ≈ 4 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi



: mengalirkan metil ester dari filter press I menuju ke



storage metil ester. Tipe



: pompa sentrifugal



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 4 Hp



Jumlah



: 1 buah



19. Storage Metil ester ( F-234) Fungsi : Menampung produk metil ester Dasar perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical. Jumlah : 8 tangki Bahan konstruksi : Carbon Steel Residence time : 15 hari Massa masuk : 28163,31805 kg/jam Densitas metanol :



0,7491 g / mLx 0,0020 lb / gram = 47,08628571 lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



C-72



Menentukan volume tangki



m







=



65,7696 kg / jamx2,2lb / kgx30 x 24 jam  2212 ,513756 ft 3 3 47 ,0863 lb / ft



Storage direncankan 2 buah maka Vliquid = 1106,25679 ft3 Vliquid = 80% volume tangki



Vliquid 1106,25679 ft 3  1382,820985 ft3 Vtangki = Vtangki = = 0,8 0,8 Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



Vconis =



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 2351,9396 ft3 = 1,337 d3 d = 12,0695 ft3= 144,8342 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 12,0695 ft = 18,1043 ft = 217,251 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 212 ,0695 = = 3,4841 ft tg1 / 2 tg 60



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 18,1043 + 3,4841 = 21,5884 ft = 259,0608 in P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



C-73



47,14914286 lb / ft 3 x3x21,5854 ft  21,7686 psia 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : = 14,7 +



Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



21,7686 x144 ,8342  1 / 16 0,2081 = = ¼ in 16 2(12,750 x0,85 x 21,7686 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 144,8342 + 2 x ¼ = 145,3342 in Pendekatan ke do = 144 in di = do – 2 ts = 144 -2 x ¼ = 143, 5 = 11,9583 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



2351,9536 ft3 = 144,8412 + 112,2557 Ls + 129,1086 ft3 Ls = 18,5113 ft Ls 18,5113 = = 1,5479 > 1,5 ( memenuhi ) di 11,9583



Ls = 1,5 d = 1,5 x 11,9583 ft = 17,9375 ft = 215,2494 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 11,9583 ft = 143, 5 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,3508 0,885 x 21,7686 x144 ,5 + 1/16 = = 3/8 in 16 (12,750 x0,85  0,1x 21,7686 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) :



C-74



Ha = 0,169 d = 0,169 x 11,9583 = 2,0209 ft 24,2514 in Menentukan tebal tutup bawah conical ( thb ) thb =



pixdi +C 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



=



21,7686 x143,5 + 1/16 2 cos 60 (12,750 x0,85  0,6 x 21,7686 )



=



0,3511 = 3/8 in 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) Hb =



1 / 2d 1 / 2 x11,9583 = = 3,4519 ft = 41,4228 in tg1 / 2 tg 60 



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 2,0209 + 17,9375 + 3,4519 = 23,4103 ft = 280,9236 in Spesifikasi Storage Metil Ester : Fungsi



: menampung metil ester



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical Dimensi



: factor korosi (C)



= 1/16



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



Tinggi tangki



: 23,4103 ft = 280,9236 in



Diameter (di)



: 143, 5 in = 11,9583 ft



Tebal sheel



: ¼ in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



C-75



20. Tangki Penampung Gliserin ( F-301 ) Fungsi : menampung gliserin mentah Dasar perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Carbon Steel Residence time : 30 hari Massa masuk : 7754,805474 kg/jam Densitas methanol :



0,7491 g / mLx 0,0020 lb / gram  47 ,08623 lb / ft 3 3 0,000035 ft / mL



Menentukan volume liquid = m











65,7696 kg / jamx2,2lb / kgx30 x 24 jam  2212 ,512756 ft 3 3 47 ,08628571 lb / ft



Storage direncanakan 2 buah maka Vliquid = 1106,25679 ft3 Vliquid = 80% volume tangki Vliquid 1106 ,25679 ft 3   1382 ,820985 ft 3 Vtangki = 0,8 0,8 Menentukan dimensi tangki :



Vdish = 0,0847 d3 V shell =



Vconis =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



C-76



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 2351,9396 ft3 = 1,337 d3 d = 12,0695 ft3= 144,8342 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 12,0695 ft = 18,1043 ft = 217,251 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 212 ,0695 = = 3,4841 ft tg1 / 2 tg 60



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 18,1043 + 3,4841 = 21,5884 ft = 259,0608 in P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



47,14914286 lb / ft 3 x21,2554 ft  21,7686 psia 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : = 14,7 +



Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



21,7686 x144 ,8342  1 / 16 0,2081 = = ¼ in 16 2(12,750 x0,85 x 21,7686 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 144,8342 + 2 x ¼ = 145,3342 in Pendekatan ke do = 144 in di = do – 2 ts = 144 -2 x ¼ = 143, 5 = 11,9583 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



C-77



2351,9536 ft3 = 144,8412 + 112,2557 Ls + 129,1086 ft3 Ls = 18,5113 ft Ls 18,5113 = = 1,5479 > 1,5 ( memenuhi ) di 11,9583



Ls = 1,5 d = 1,5 x 11,9583 ft = 17,9375 ft = 215,2494 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 11,9583 ft = 143, 5 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,3508 0,885 x 21,7686 x144 ,5 + 1/16 = = 3/8 in 16 (12,750 x0,85  0,1x 21,7686 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 11,9583 = 2,0209 ft 24,2514 in Menentukan tebal tutup bawah conical ( thb ) thb =



pixdi +C 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



=



21,7686 x143,5 + 1/16 2 cos 60 (12,750 x0,85  0,6 x 21,7686 )



=



0,3511 = 3/8 in 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) Hb =



1 / 2d 1 / 2 x11,9583 = = 3,4519 ft = 41,4228 in tg1 / 2 tg 60 



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 2,0209 + 17,9375 + 3,4519 = 23,4103 ft = 280,9236 in



C-78



Spesifikasi Tangki Penampung Gliserin : Fungsi



: menampung gliserin mentah



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical Dimensi



: factor korosi (C)



=¼



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



Tinggi tangki



: 23,4103 ft = 280,9236 in



Diameter (di)



: 143, 5 in = 11,9583 ft



Tebal sheel



: ¼ in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



21. Pompa Sentrifugal ( L-302 ) Fungsi : Mengalirkan gliserin mentah dari tangki gliserin menuju tangki asidulasi. Dasar perancangan : Tipe : Centrifugal Pump Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron Denistas Campuran : Viskositas Campuran =



0,8865 kg / m 3 x0,022 lb / gram = 55,722lb/ft3 3 0,000035 ft / mL = 11,4844 cP x 2,4191



27 ,78191204 lb / ft. jam = 0,0077lb/ft/det 3600 det/ jam



Massa masuk = 33497,9344 kg/jam



C-79



Rate volumetric ( Qr ) =



m







33497 ,9344 kg / jamx2,2 ft / kg 1322 ,5345 ft 3 / jam = = 3600 det/ jam 55,722 lb / ft 3



= 0,3674 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 164,9112 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus ) = 3,9 x ( 0,3674)0,45 x (55,722)0,13 = 4,1917 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 14 ft Panjang pipa ( L ) = 16,4ft Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Kecepatan linear ( v ) =



Qr 0,3674 ft 3 / det = = 4,1660 ft/det a 0,00371 ft 2



Dxvx 4,026 ftx0,08819 ft / det x55,722 lb / ft 3 NRe = 0,077 lb / ft. det  = 1008,8537 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,00254 4,026 in / 39,37 m / in



f = 0,0096 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan :



C-80



Standart elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0096 x



29,32 4,1660 in x = 0,9051 0,3355 in / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1 ( laminar ) ; Δv = 4,1660 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 14 ft Ws =



=



v2 g p + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



4,1660 + 14 x 1 + 0 + 0,9051 = 15,44445 lb.ft/jam 2 x1x32,174



Wsxm 15,44445 = = 0,5760-3 550 550 Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh



WHP =



η pompa = 20% BHP =



WHP 0,5760 .10  4 = = 2,88 0,2 pompa



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 2,88 = = 3,6 ≈ 4 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi tangki Tipe



: mengalirkan gliserin mentah dari tangki gliserin menuju asidulasi : pompa sentrifugal



C-81



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 4 Hp



Jumlah



: 1 buah



22. Tangki Asidulasi ( M-310 ) Fungsi : Untuk membersihkan gliserin mentah Dasar perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical dilengkapi pengaduk. Jumlah : 1 buah Residence time : 15 menit Massa masuk : 7754,805474 kg/jam Densitas Campuran :



0,8258 gram / mLx 0,00220 lb / jam = 55,68514lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



Menentukan Volume Tangki : Volume liquid =



=



m







29832 ,83405 Kg / jamx2,2lb / Kgx60 / 60 jam = 1178,6310 ft3 55,68514 lb / ft 3



Vliquid = 80% volume tangki Vtangki =



Vliquid 1178,6310 ft 3 = = 1473,2888ft3 0,8 0,8



Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



C-82



Vconis =



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 1473,2888ft3= 1,337 d3 d = 10,3271 ft3= 123,9252 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 10,3271 ft = 15,4907ft = 185,8878 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 210,3271 = = 2,9812 ft tg1 / 2 tg 60



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 15,4907+ 2,9812 = 18,4719 ft P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



55,6951lb / ft 3 x18,4719 ft  21,8431 psia 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : = 14,7 +



Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16



pixdi C 2( f .E  9,6 pi) 21,8431 x123,9252  1 / 16 0,0703 = = =3/16 in 16 2(12,750 x0,85 x 21,8431 ) ts =



Standarisasi :do = di + 2 ts = 123,9252 + 2 x3/16 = 124,3002 in Pendekatan ke do = 126 in



C-83



di = do – 2 ts = 126 -2 x3/16 = 125,625 = 10,4688 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



1473,2888 ft3 = 97,1794 + 86,0327 Ls + 86,6239 ft3 Ls = 14,9883 ft Ls 14 ,9883 = = 1,6317 > 1,5 ( memenuhi ) di 10 ,4688



Ls = 1,5 d = 1,5 x 10,4688 ft = 15,7032 ft = 188,4384 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 10,4688 ft = 125,6256 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,8765 0,885 x 21,8431 x125 ,6256 + 1/16 = = 3/16in 16 (12,750 x0,85  0,1x 21,8431 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 10,4688 = 1,7692 ft = 21,2304 in Menentukan tebal tutup bawah standart dished ( thb ) : thb



=



=



pixdi 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



1 0,0783 21,8431 x125 ,6256 + = = 3/16 16 2 cos 60(12,750 x0,85  0,6 x21,8431 ) 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) : Hb =



1 / 2d 1 / 2 x10,4688 = = 3,0221 ft = 36,2652 in tg1 / 2 tg 60 



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 1,7692 + 15,7032 + 3,0221 = 20,4945 ft = 245,934 in



C-84



Perhitungan pengaduk Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 flat blade Diameter impeller ( Da ) = 1/3 x diameter shell = 1/3 x 10,4688 = 3,4896 ft = 41,8752 in Lebar blade ( W ) = 0,17 x Da = 0,17 x 3,4896 = 0,5932 ft = 7,1184 in Panjang blade ( L ) = 1/3 x Da = 1/3 x 3,4896 = 1,1632 ft = 13,9584 in Dari Mc.Cabe gambar 9-13 hal 242 kurva D diperoleh S1 = 0,33 ; S2 = 1 ; S3 = 0,25 ; S4 = 0,25 Kecepatan putar = N =



75 putaran 1menit x = 1,25 putaran/detik 1menit 60 det ik



Viskositas campuran = 7,7592 cP x 2,4191 =



18,77028 lb / jam = 0,0052143 lb/ft.det 3600 det/ jam



NRe =



Da 2 xNx







=



3,4896 2 ft 2 x1,25 putaran / det x55,68514 lb / ft 3 0,005214 lb / ft. det



NRe = 46582,7132 Diperoleh Np = 1,5 m=



=



a  log Nre dimana a = 1 ; b = 40 (Mc.Cabe I hal 244 ) b



1  log 46582 ,7132 = 0,0917 40



Nfr =



N 2 xDa 1,25 2 x3,4896 = = 0,1695 gc 32 ,174



Np koreksi = Np ( Nfr )m = 1,5 x 0,1695 0,0917 = 1,1768 NpxN 3 xDa 5 x 1,1768 x1,25 3 x3,4896 5 x55,68514 P= = gc 32,174



C-85



P=



2058 ,4731 = 3,7427 HP 550



Grand Lossess ( Kebocoran tenaga akibat poros bearing ) = 10% x P = 10% x 3,7427 = 0,37427 Power input = P + Grand Lossess = 3,7427 + 0,37427 Power input =3,74854HP Transmition System Lossess



= 20% x Power input



= 20% x 3,74854= 0,7497 HP Total Horse Power



= Power input + Transmition System Lossess



= 3,74854+ 0,7497 = 4,49824 HP = 0,5 HP Menentukan jumlah impeller N=



hlxsg 20,4945 x0,8259 = = 1,7343 ≈ 2 buah 10,4688 dTangki



Spesifikasi Tangki Asidulasi : Fungsi



: Untuk membersihkan gliserin mentah



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical dilengkapi dengan pengaduk Dimensi



: factor korosi (C)



= 1/16



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



Tinggi tangki



: 20,4945 ft = 245,934 in



Diameter (di)



: 125,625 in = 10,4688 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304



C-86



Jumlah



: 1 buah



23. Pompa Sentrifugal ( L-312 ) Fungsi : Mengalirkan gliserin dari dekanter IV menuju evaporator Dasar perancangan : Tipe : Centrifugal Pump Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron



0,8865 kg / m 3 x0,022 lb / gram = 55,722lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



Denistas Campuran : Viskositas Campuran =



= 11,4844 cP x 2,4191



27 ,78191204 lb / ft. jam = 0,0077lb/ft/det 3600 det/ jam



Massa masuk = 33497,9344 kg/jam Rate volumetric ( Qr ) =



=



m







33497 ,9344 kg / jamx2,2 ft / kg 1322 ,5345 ft 3 / jam = 3600 det/ jam 55,722 lb / ft 3



= 0,3674 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 164,9112 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus ) = 3,9 x ( 0,3674)0,45 x (55,722)0,13 = 4,1917 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 14 ft Panjang pipa ( L ) = 16,4ft



C-87



Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Qr 0,3674 ft 3 / det Kecepatan linear ( v ) = = = 4,1660 ft/det a 0,00371 ft 2



NRe =



Dxvx 4,026 ftx0,08819 ft / det x55,722 lb / ft 3 0,077 lb / ft. det 



NRe =



Dxvx 4,026 ftx0,08819 ft / det x55,722 lb / ft 3 0,077 lb / ft. det 



= 1008,8537 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,00254 4,026 in / 39,37 m / in



f = 0,0096 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0096 x



29,32 4,1660 in x = 0,9051 0,3355 in / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1 ( laminar ) ; Δv = 4,1660 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 14 ft



C-88



Ws =



=



v2 g + Δz x + 14,7 + ΣF 2. .gc gc



4,1660 + 14 x 1 + 14,7 + 0,9051 = 15,44445 lb.ft/jam 2 x1x32,174



Wsxm 15,44445 = = 0,5760-3 550 550 Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh



WHP =



η pompa = 80% BHP =



0,5760 .10 4 WHP = = 0,00072 0,8 pompa



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 0,00072 = = 0,0009 ≈ 0,5 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi



: mengalirkan gliserin dari dekanter IV menuju ke



evaporator Tipe



: pompa sentrifugal



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 0,5 Hp



Jumlah



: 1 buah



24. Dekanter IV ( H-311 ) Fungsi : untuk memisahkan FFA + sabun dari gliserin mentah Dasar perancangan : Tipe : Horizontal dekanter Bahan konstruksi : Carbon Steel



C-89



Massa gliserin = 2600,21473 kg/jam Massa FFA + sabun = 424,1949 kg/jam Densitas campuran



=



1,2553 g / mLx 0,00220 Lb / gram 0,028317 m 3 / ft 3



78,90457143 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,28317 m 3 / ft 3



=



= 1263,916536 kg/m3 Denitas gliserin



=



1.2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 0,000035 ft 3 / mL



=



79,45142857 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram 0,028317 m 3 / ft 3



= 1272,676254 kg/m3 Denitas FFA + sabun



=



Volume liquid



=



VT =



=



1,2649 g / mLx 0,00220 lb / gram 52,67428571 lb / ft 3 x0,45359 lb / gram = 0,000035 ft 3 / mL 0,28317 m 3 / ft 3



m







=



7344 ,593163 kg / jamx2,2lb / kgx10 / 60 jam  34,1301 ft 3 3 78,90457143 lb / ft



VL 0,85 34 ,1301 ft 3  40,1531 ft 3 0,85



VT = Vdish + Vshell + Vdish VT = 0,0847 di3 +



 2 di x Ls + 0,0847 di3 ( Ls =2 d ) 4



40,1531 ft3 = 1,7394 di3 Di = 2,8473 ft = 34,2676 in



C-90



Menentukan tinggi silinder Ls = 2 d = 2 x 2,8746 = 9,6946 ft hb = 0,169 d = 0,169 x 5,6476 = 0,964 ft Tinggi larutan ( H ) = Ls + hb = 5,6946 + 0,9624 = 6,657 ft Pdesign



= Poperasi + Phidrostatik = Poperasi +



= 14,7 +



xhl 144



78,90457143 x 2,1615  18,3477 psi 144



Berdasarkan Brownell & Young, App. D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F = 12.750, E = 0,85, C = 1/16 Menentukan tebal tangki : ts =



=



pixdi C 2( f .E  0,6 pi)



18,3477 x34,1676 0,0643  1 / 16   3 / 16in 2(12.750 x0,85  0,6 x18,3477 ) 16



Standarisasi : do = di + 2 ts = 34,1676 + 2 x 3/16 = 34,5426 in Pendekatan ke do = 12 in di = do – 2 ts = 34-2 x 3/16 = 33,625 = 2,8021 ft VT



= Vdish + Vshell + Vdish = 0,0847 d3 +



 4



di2 Ls + 0,0847 d3



40,1531 ft3 = 3,7270 + 6,1636 Ls Ls = 5,9099 ft



C-91



Ls 9099   2,1091  2(memenuhi ) di 2,8021 Ls = 2d = 2 x 2,8021 ft = 9,6042 ft = 67,2504 in Menentukan tebal tutup standard dished ( tha ) r = d = 2,8021 ft = 33,625 in tha =



0,885 x18,3477 x33,625 f .E  0,1 pi



=



0,885 x18,3477 x33,625  1 / 16 (12 .750 x0,85  0,1x18,3477 )



=



0,0696  3 / 16 16



Tinggi tutup atas ( Ha ) Ha = 0,169 d = 0,169 x 2,8021 = 0,4736 ft = 5,6332 in Tinggi heavy liquid over flow dari datum Z3 = ½ Ls + tinggi tutup = (1/2 x 5,6042 ) + 0,4736 = 3,2757 ft = 89,3084 in Tinggi light liquid over flow dari datum Z1 = Ls + tinggi tutup = 5,6042 + 0,4736 = 6,0778 ft = 72,9336 in Sehingga : Z2 =



=



( Z 1  Z 3 ) 1



2



 Z3



(6,0778  3,2757 ) x52,67428571  3,2757 79,4542857



= 5,1334 ft Selting velocity pada droplet fase terdispersi



C-92



A=



   33,625 in  2 x d2 = x   = 0,5726 m2 4 4  39,37 in / m  m



Ud =



=







xA1



7344 ,593163 kg / jam 3,3045 m / jam x0,7226  3 3600 det/ jam 1.272 ,676254 kg / m



= 0,0009179.10-6 m/s Sehingga : Uc =



Lc 0,0001397 .10 7 = a 0,1236456606



= 0,001129.10-6 < Ud ( memenuhi syarat ) Dimensi pipa Diambil nlet velocity = 0,8 m/dt Flow rate =



m











7344 ,593163 kg / jam x1 jam = 0,001614.10-5 m3/dt 1263 ,916562 kg / jam 3600 dt



Luas pipa ( A ) : A=



flowrate 0,001614 .10 4  = 0,002018.10-5m2 0,8 0,8



A = π x di2  0,002018 .10 5  1/2  = 0,0507.10-3 m = 0,6084 in di =   /4  



Spesifikasi Dekanter IV : Fungsi



: Untuk memisahkan FFA + sabun dari gliserin mentah



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical dilengkapi dengan pengaduk



C-93



Dimensi



: factor korosi (C)



= 3/16



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



Diameter (di)



: 33,625 in = 2,8021 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



25. Pompa Sentrifugal ( L-313 ) Fungsi : Mengalirkan sabun dan FFA dari dekanter IV menuju ke storage soap dan fatty acid. Dasar perancangan : Tipe : Rotary pompa Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron Denistas Campuran :



0,7501 kg / m3x0,022 lb / gram = 47,14914286lb/ft3 0,000035 ft3 / mL



Massa masuk = 288,6125146 kg/jam Rate volumetric ( Qr ) =



=



m







636 ,2751 ft 3 / jam  15,4626 ft 3 / jam 41,1491lb / ft 3



= 0,0043 x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 1,9298 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus )



C-94



= 3,9 x (1,9298)0,45 x (1,6502)0,13 = 8,6113 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 30,8 ft Panjang pipa ( L ) = 34ft Berdasarkan Kern hal 884 tebal 11 didapatkan A = 115 in2 = 0,7986 ft2 di = 12,09 in = 1,0075 ft Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Qr 0,0037 ft 3 / det = = 1,7536 ft/det a 0,00211 ft 2



Dxvx 0,622 ftx1,7536 ft / det x 47 ,14914286 lb / ft 3 0,00152 lb / ft. det 



= 2819,4857 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 2,6.10 4 ε/D = = 0,00254 4,026 in / 39,37 m / in



f = 0,0143 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1 = 1 ΔL = 12,17 + 20,k 8 = 32,97 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc



C-95



= 4 x 0,0143 x



29,32 1,7536 in x = 1,5631 0,622 in / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1 ( turbulen ) ; Δv = 1,7536 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 30,8 ft v2 g p Ws = + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



=



1,7536 + 30,8 x 1 + 0 + 1,5631 = 22,4176 lb.ft/jam 2 x1 / 2 x32,174



Wsxm 32 ,4176 = = 0,0104-3 550 550 x3600 Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh



WHP =



η pompa = 80% BHP =



WHP 0,0104 = = 0,013 pompa 0,2



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 0,013 = = 0,01625 ≈ 0,5 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Sentrifugal : Fungsi



: mengalirkan sabun FFA dari dekanter IV menuju ke



storage soap dan fatty acid Tipe



: pompa sentrifugal



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 0,5 Hp



Jumlah



: 1 buah



26. Storage Soap dan Fatty Acid ( F-314) Fungsi : Menampung FFA + sabun sebagai produk samping Dasar perancangan :



C-96



Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical. Jumlah : 1 buah Residence time : 30 hari Massa masuk : 288,6125146 kg/jam Densitas campuran :



0,7491 g / mLx 0,0020 lb / gram  47 ,08628571 / b / ft 3 0,000035 ft 3 / mL



Menentukan volume tangki : Volume luquid =



m







=



288 ,61255146 kg / jamx2,2lb / kgx15harix24 jam 47,14914286



Vliquid = 85% Volume tangki Vtangki =



Vliquid 4848 ,0438 ft3 = = 5703,5809 ft3 0,8 0,85



Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



Vconis =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



 .di 3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 5703,5809 ft3 = 1,337 d3 d = 16,2155ft3= 194,586 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 16,2155ft = 24,3233 ft = 291,8796 in



Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb )



C-97



hb =



1 / 2d 1 / 216 ,2155 = = 4,6810 ft tg1 / 2 tg 60



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 24,3233 + 4,6810 = 29,0043 ft P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



xhl 144



47,14914286 lb / ft 3 x29,0043 ft = 14,7 +  24,1967 psia 144 Menentukan tebal tangki ( ts) : Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi C 2( f .E  9,6 pi)



24,1967 x194 ,586  1 / 16 0,0761 = =3/16 in 16 2(12.750 x0,85 x24,1967 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 194,586 + 2 x 3/16 = 194,961 in Pendekatan ke do = 192 in di = do – 2 ts = 192 -2 x 3/16 = 191,625 = 15,96875 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



5703,5809 ft3 = 344,9024+ 200,1758 Ls + 307,4395 ft3 Ls = 25,2340 ft Ls 25,2340 = = 1,5802> 1,5 ( memenuhi ) di 15,96875



Ls = 1,5 d = 1,5 x 15,96875 ft = 23,9531 ft = 287,4372 in



C-98



Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 15,96875 ft = 191,625 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,0862 0,885 x 24,1967 x191,625 + 1/16 = = 3/16 in 16 (12.750 x0,85  0,1x24,1967 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 15,96875 = 2,6987 ft = 32,3844 in Menentukan tebal tutup bawah conical ( thb ) thb =



pixdi +C 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



=



24,1967 x191,625 + 1/16 2 cos 60 (12 .750 x0,85  0,6 x 24,1967 )



=



0,0893 = 3/16 in 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) Hb =



1 / 2d 1 / 2 x15,96875 = = 4,6098ft = 55,3176 in tg1 / 2 tg 60



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 2,6987 + 23,9531+ 4,6098 = 31,2616 ft = 375,1392 in Spesifikasi Soap dan Fatty Acid : Fungsi



: Untuk menampung FFA + sabun sebagai produk samping



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical Dimensi



: factor korosi (C)



= 3/16



C-99



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



Tinggi tangki



: 31,2616 in = 375,1392 ft



Diameter (di)



: 191,625 in = 15,96875 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



27. Evaporator ( V-320 ) Fungsi : Memekatkan gliserin Dasar perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical. Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Carbon Steel Residence time : 1 jam Massa masuk : 7055,980648 kg/jam Densitas campuran :



1,0674



g



/mL x 0,0020lb/gram = 67,09371429 lb/ft3



0,000035ft3/mL Menentukan volume tangki : Volume luquid =



m







=



7055 ,980648 kg / jamx2,2lb / kgx60 0,000035 ft3 / mL



Vliquid = 85% Volume tangki Vtangki =



Vliquid 115 ,6827 ft = = 136,0973 ft3 0,8 0,85



C-100



Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



Vconis =



 .di3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 136,0973 ft3 = 1,337 d3 d = 4,6684ft3= 56,0208 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 4,6684ft3= 7,0026 ft = 84,0312 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 24,6684 = = 1,3477ft tg1 / 2 tg 60 



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 7,0026 + 1,3477 = 8,3503ft P design



= P operasi + P hidrostatik = P operasi +



= 14,7 +



ts =



=



xhl 144



67,09371429 lb / ft 3 x8,3503 ft  18,5906 psia 144



pixdi C 2( f .E  9,6 pi)



18,5906 x56,0208  1 / 16 0,0655 = =3/16 in 16 2(12,750 x0,85 x18,5906 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 52,0208 + 2 x 3/16 = 56,3958 in



C-101



Pendekatan ke do = 54 in di = do – 2 ts = 54 -2 x 3/16 = 53,625 = 4,46875 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



136,0973 ft3 = 7,5536+ 15,6762 Ls + 6,7576 ft3 Ls = 7,7698 ft Ls 7,7698 = = 1,7387 > 1,5 ( memenuhi ) di 4,46875



Ls = 1,5 d = 1,5 x 4,46875 ft = 6,7031 ft = 80,4372 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 4,46875 ft = 53,625 in tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,0676 0,885 x18,5906 x58,625 + 1/16 = = 3/16 in 16 (12,750 x0,85  0,1x18,5906 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 4,46875 = 0,7552 ft = 9,0624 in Menentukan tebal tutup bawah conical ( thb ) thb =



pixdi +C 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



=



18,5906 x53,625 + 1/16 2 cos 60(12,750 x0,85  0,6 x18,5906 )



=



0,0683 = 3/16 in 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) Hb =



1 / 2d 1 / 2 x4,46875 = = 1,2900 ft = 15,48in tg1 / 2 tg 60



C-102



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 0,7552 + 6,7031+ 1,2900 = 8,7483 ft = 104,9796 in Menentukan pipa pemanas Tipe : Shell and Tube Factor kekotoran gabungan ( Rd ) = 0,001 J.ft2.F0/BTU ( Kern hal 845 ) Suhu steam masuk = 181,340 C = 358,420F Suhu steam keluar = 181,340 C = 358,420F Suhu air pendingin masuk = 850C = 1850F Suhu air pendingin keluar = 1100C = 2300F Perhitungan : 1)



Neraca massa dan panas ( App A & B ) M = 4,3699 kg/jam = 16,24786 lb/jam Q = m . cP . Δt + M ( Hv- H ) = m.3,2355.( 230-185 ) = 165,24768 ( 430 -250) = 2924,5824 BTU/jam m = 20,087 lb/jam Menghitung ΔtLTMD



2)



Δt1 = 358,42 0F – 230 0F = 128,42 0F Δt2 = 358,420F – 1850F = 173,42 0F ΔtLTMD =



R=



128 ,42  173 ,42 = 149,7952 0F 128 ,42 ln 173 ,42



T 2  T 1 258 ,42  358 ,42 0 = t1  t 2 230  185



C-103



t 2  t1 230  185 =  0,2595 T 1  t1 258 ,42  185



S=



Ft = 1 maka type HE 1-4 Δt = Ft. ΔtLTMD = 1 x 149,7952 = 149,7952 3)



Menghitung suhu caloric Tc = ½ ( T1 + T2 ) = ½ (358,42 0F + 358,42 0F ) = 358,42 0F tc = ½ ( t1-t2 ) = ½ (185 0F + 230 0F ) = 207,5 0F



4)



Trial UD Dari D.Q. Kern table 8 hal 840 untuk medium organic memiliki : UD = 6-60 BTU/j.ft2.0F Dicoba harga UD = 50 BTU j.ft2.0F A=



Q 2924 ,5824 = = 0,39048 ft2 D.t 50 x149 ,7952



Dari D.Q. Kern table 8 hal 843 diperoleh : Pipa 3/4 “ OD BWG 16 a" = 0,1963 ; 1 = 5 ft N1 teoritis =



A 0,39048 = = 0,39784 = 0,5 a"1 (0,1963 )(5)



Dari table 9 ( Kern ) didapat Nt standard = 20 UD koreksi =



20 x50 = 50 BTU j.ft2.0F 20



UD trial > UD koreksi ( memadai ) Kesimpulan sementara :



C-104



Type HE = 1-4 Bagian Shell



Bagian Tube



IDs = 8 in



¾ “ OD BWG 16, di = 0,62”



n' = 1



PT = 1” susunan segiempat



B = 5”



a” = 0,302 in2



De = 0,73



a” = 0,1963 in2



1 = 5 ft



1 = 5 ft



N+1=



1x12 5 x12  12 = B 5



Nt = 20 n=4



C = PT – OD = 1=3/4” = ¼ “



Bagian Shell ( uap metanol )



Bagian Tube (



air ) 5)



as =



IDs.C". B 144 .PT



at



=



Nt  a 1 = n.144



20 x 0,302 4 x144



=



8 x1 / 4 x5 144 x11 / 4



= 0,0105



= 0,06945 ft2 Gs =



M 20,087 = as 0,06945



= 289,22966 lb/jam.ft2



0,62 / 12 x15471 ,3981 0,0015 x2,42



NRet = =



dixGt x 2,42



C-105



= 22024,49086 6)



hio steam = 1.500 ( Kerm fig.15 hal 825 ) ho = jh.



k  Cp.  1/3    0,14     de  k   w 



   0,14 = Φt    w   0,1160   0,65 x1,98  1/3 ho =   . Φt .   0,7312   0,1160  ho = 46,7852 t tw = tc +



hio ( Tc-tc ) hio  hotrial



= 207,5 +



46,7824 (358 ,42  207 ,5)  216 ,0646 F 1500  46,7824



µw = 0,8 ( Kern fig.8 hal 823 )



   0,14  1,98  0,14 Φt =  =   = 1,1353  0,8   w  hio koreksi = hp x Φt = 46,7824 x 1,1353 = 53,1121 Uc =



=



53,1121 x1500  51,2958 53,1121  1500



Rd =



=



hioxho hio  ho



Uc  UDkoreksi UcxUDkoreksi



51,2958  50 51,2958 x50



= 1,2958 > 0,001 j.ft2.0F/ BTU ( memenuhi syarat )



C-106



Spesifikasi Evaporator : Fungsi



: memekatkan gliserin



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical Dimensi



: factor korosi (C)



= 3/16



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



Tinggi tangki



: 8,7483 in = 104,9796 ft



Diameter (di)



: 53,625 in = 4,46875 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



28. Pompa Rotary (L-341) Fungsi : Mengalirkan gliserin dari evaporator menuju cooler Dasar perancangan : Tipe : Rotary Pump Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron Denistas Campuran :



1,2654 kg / m 3 x0,022 lb / gram = 79,53942857lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



Viskositas Campuran : 108,1438 cP x 2,4191 =



261,61067 lb / ft. jam = 0,07267 lb/ft.det 3600 det/ jam



Massa masuk = 108,1438 kg/jam



C-107



Rate volumetric ( Qr ) =



m







10525 ,68113 kg / jamx2,2lb / kg 291,1323 ft 3 / jam = = 3600 det/ jam 79,53942857 lb / ft 3



= 0,0809 ft3/det x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 36,3128gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus ) = 3,9 x (0,0809)0,45 x (47,14914286)0,13 = 2,2216 in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 18,2 ft Panjang pipa ( L ) = 20,8ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-6 hal 6-42 s/d 6-43 Dnominal = 2 ½ in sch 40 Di = 2,469 in Do = 2,88in a = 0,003331ft2 Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Qr 0,0809 ft 3 / det = = 2,4294 ft/det a 0,0333 ft 2



Dxvx 2469 / 12 ftx24294 ft / det x 47 ,14914286 lb / ft 3 0,00152 lb / ft. det 



= 547,0993 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10 4 = 0,0041 2,469 in / 39,37 m / in



C-108



f = 0,0125 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 1 x 0,85 = 0,85 Globe valve = 1 x 10 = 10 Gate valve = 1 x 3,2 = 3,2 Tee = 1x 1,4 = 1,4 ΔL = 15,45 x 20,8 = 36,25 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0125 x



36,25 2,4294 in x = 0,8079 02,469 n / 12 2 x32,174



Dimana : α = ½ ( laminar ) ; Δv = 2,4294 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 18,2ft Ws =



=



v2 g p + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



2,4294 + 30,8 x 1 + 0 + 0,8079= 19,0834 lb.ft/jam 2 x1 / 2 x32,174



WHP =



Wsxm 19,0834 x 23204 ,9166 = = 0,2237 HP 550 550 x3600



Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh η pompa = 20% BHP =



WHP 0,2237   1,1185 HP 0,2 0,2



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa actual =



BHP 1,1185   1,3981  1,5HP motor 0,80



C-109



Spesifikasi Pompa Rotary : Fungsi



: mengalirkan gliserin dari evaporator menuju cooler



Tipe



: pompa rotary



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 1,5 Hp



Jumlah



: 1 buah



29. Cooler (E-335) Fungsi : Untuk mendinginkan glsierin dari evaporator sebelum masuk ke filter press II Jenis : Shell and Tube 1.



Neraca panas Dari perhitungan neraca massa dan panas didapatkan : Rate yang masuk = 10525,68113 kg/jam = 4774,4176 lb/jam Pendingin yang digunakan adalah air Rate air masuk = 470543,7363 BTU/jam Massa air yang dibutuhkan = 23761,85915 kg/jam = 52385,39468 lb/jam



2.



ΔtLTMD Δt1 = 206,0150F – 1220F = 84,0150F Δt2 = 122,86 0F – 860F = 360F ΔtLTMD =



84,015  36 = 56,660F 84,015 ln 36



Ft = 1 maka type HE 1-4 Δt = ΔtLTMD Ft. = 56,66 x 1 = 56,66



C-110



3. Suhu caloric tc = 0,5 x ( t1-t2 ) = ½ (1220F + 860F ) = 1040F Tc = 0,5 ( T1 + T2 ) = ½ (206,0150F + 1220F ) = 164,00750F 7)



4.Menghitung UD Karena umpan lihg ornaics sebagai hot fluid dan air sebagai cold fluid, maka dari Kern, hal 840 tabel 8 didapat harga UD = ( 75-150 ) Btu/ j.ft2.0F Trial UD = 75 Btu/ j.ft2.0F A=



Q 1 =  19,5304 UDtrialxt 75 x179 ,046



Bagian Shell ( gliserin )



Bagian Tube (air )



IDs = 8 in



OD = 0,75”



n' = 4



BWG 16



B = 1,6



1= 6 ft



De = 0,72 in = 0,006 ft



a” = 0,1963 ft2



Tringuhar pitch



Nt = 14 buah



Nt =



A 0,4212  2,21 = ≈ 14 a" xL 0,1936 x6



buah



Nt =



n=4 ID = 0,62 in = 0,0517 ft a’ = 0,302 in 2 = 0,0021 ft2



A 0,4212 = - 2,21 ≈ 14 buah a" xL 0,1936 x6



Dari table 9 hal 842, Kern didapat : Nt standart = 14 Sehingga harga UD koreksi :



C-111



UD =



NtxUDtrial 14x75 = = 75 Nts tan dart 14



Karena UD terletak diantara ( 75-150 ) Btu/ j.ft2.0F, maka kesimpulan sementara HE type = 1-2 Trial B



= (1/5 ) x IDS



= (1/5 ) x 8 = 1,6 N+1=



l 12 x8 = = 45 B 1,6



Evaluasi RD Bagian Shell 1.



C = PT-do = (1,25-0,75 ) in = 0,5 in aS =



=



IDSxBxC PTx144



8 x1,6 x0,5 1,25 x144



= 0,03356ft2 GS =



M 85,97 = as 0,0356



Bagian Tube 5. at” = 0,302 in2 ( tab.10 hal 834,Kern ) at =



=



Ntxat ' 4 x144



14 x0,302 4 x144



= 0,00734 ft2 6. Gt =



m 199 ,25 = a ' 0,00734



= 2414,887664 lb/j.ft2



= 27145,77657 lb/j.ft2



Pada tc = 950F



Pada Tc = 277,9610F



µ = 0,169 cP, cP = 7,0471



µ = 0,9694 lb/ft jam



BTU/hb0F



dexGs NRe = x 2,42



NRe =



=



dixGt







0,0517 x27145 ,77657 0,9694



C-112



=



= 1447,7374



(0,72 / 12 ) x 2414 ,88764 0,169 x2,42



6. jh = 120 ( Fig.28, Kern, hal 838 )



= 354,28 2.



jh = 125 ( Fig.28, Kern, hal 838



7. hi = jh x



) = 120 x 3.



Ho = jh x



= 125 x



k x De



 cpx  1/3    k 



k  cpx  1/3 x  De  k 



0,3623 x  7,7983 x0,169  1/3   0,06  0,3643 



= 975,6362 BTU/jam ft2 0F



0,07 x  7,0471 x0,169  1/3   0,06  0,07 



hio = hi x ( ID/OD ) = 975,6362 x ( 0,62/0,75)



20



= 504,4816 BTU/jam ft F



4.



Uc =



=



5.



hioxho hio  ho



1336 ,6216 x504 ,4816 = 366,2493 j.ft2.0F/Btu 1336 ,6216  504 ,4816



RD =



=



1336,6216



Uc  UD Uc  UD



366 ,2483  75 = 0,01065 > 0,001 ( memenuhi ) 366 ,2483 x75 Evaluasi ΔP



Bagian Shell ( gliserin ) 1.



NRe = 354,28



Bagian Tube ( air ) NRe = 354,28



Dari fig.29, hal 839, Kern



Dari fig.29, hal 839, Kern



Nilai f = 0,0016



Nilai f = 0,0018



C-113



ΔPs =



2.



=



fxGs2 xIDSx( N  1) 5,22 .102 xdexSg



0,0016 (2414 ,88764 )2(8 / 12)(45) 5,22.102 x(0,72 / 12) x0,78



ΔP1 =



3.



= 0,000032 psi ΔPn =



= 0,0001115 psi < 10 psi ( memenuhi )



=



Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal



fxGt2 xLxn 5,22 .102 x(0,62 / 12 ) x1



4 x 4 xv2 Sx2 g



v2 = 0,8 psi 2g



ΔPT = ΔP1 + ΔPn



520 diperoleh



= 0,000032 + 0,8



η pompa = 20%



WHP 0,2237 BHP = = = 1,1185 pompa 0,2



= 0,800032 psi < 10 psi ( memenuhi )



HP Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP = motor



1,1185 = 1,3981 ≈ 1,5 HP 0,80



Spesifikasi Cooler : Fungsi



: Untuk mendinginkan glsierin dari evaporator sebelum



masuk ke filter press II Jenis



: Shell and tube



Rate masuk



: 4774,4176 lb/jam



C-114



Rate air masuk : 470543,7363 BTU/jam Massa air yang dibutuhkan Suhu caloric



: 23761,85915 kg/jam = 52385,39468 lb/jam



: tc = 104 0F



Tc = 164,0075 0F Daya



: 1,5 HP



30. Filter Press II (P-342) Fungsi : Memisahkan gliserin Bahan masuk = 10525,68113 kg/jam = 23204,9167 lb/jam ρ campuran = 80,08 lb/ft3 Volume minyak =



23204 ,9167 = 289,7717 ft3 80,08



Dari Perr’ys Ed. 6 hal 19-67 diperoleh : Ukuran normal phate : 30 in Luas = 10,1 ft Kapasitas phate dan frame : 0,42 cm.ft/in Jumlah phate yang dibuat :



1 289 ,7717 x = 22,9978 = 23 buah 30 0,42



Spesifikasi Filter Press ( H-133 ) Tipe : Phate dan Frame Kapasitas : 289,7717 ft3 Ukuran : 30 in Jumlah Phate : 23 buah Jumlah Filter Press : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron



C-115



31. Pompa Rotary (L-343) Fungsi : Mengalirkan gliserin dari filter press II menuju storage gliserin Dasar perancangan : Tipe : Rotary Pump Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : Cast Iron Denistas Campuran :



1,2740 kg / m 3 x0,022 lb / gram = 80,08lb/ft3 3 0,000035 ft / mL



Viskositas Campuran : 106,2361 cP x 2,4191 =



256 ,996 lb / ft. jam = 0,0714lb/ft.det 3600 det/ jam



Massa masuk = 10525,68113 kg/jam Rate volumetric ( Qr ) =



=



m







10525 ,68113 kg / jamx2,2lb / kg 289 ,1671 ft 3 / jam = 3600 det/ jam 79,53942857 lb / ft 3



= 0,0803 ft3/det x 7,481gal/ft3 x 60 det/menit = 36,0435 gal/det Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 Peter & Timmerhaus ) = 3,9 x (0,0803)0,45 x (47,14914286)0,13 = 2,2164in Direncanakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 18,2 ft Panjang pipa ( L ) = 20,8ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-6 hal 6-42 s/d 6-43



C-116



Dnominal = 2 ½ in sch 40 Di = 2,469 in Do = 2,88in a = 0,003331ft2 Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Qr 0,0803 ft3 / det = = 2,4114 ft/det a 0,0333 ft2



Dxvx 2,469 / 12 ftx2,4114 ft / det x80,08 0,0714 lb / ft. det 



= 556,4613 > 2100 ( aliran laminar ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan ε = 2,6 x 10-4 ε/D =



2,6.10  4 = 0,0042 2,469 in / 39,37 m / in



f = 0,0124 Dari Geankoplis tebel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 1 x 0,85 = 0,85 Globe valve = 1 x 10 = 10 Gate valve = 1 x 3,2 = 3,2 Tee = 1x 1,4 = 1,4 ΔL = 15,45 x 20,8 = 36,25 ft ΣF = 4 x f x ΔL/D x v2/2gc = 4 x 0,0124 x



36,25 2,4114 in x = 0,7897 2,469 n / 12 2 x32,174



Dimana : α = ½ ( laminar ) ; Δv = 0,3333 ft/det ; Δv = 0 ; Δz = 18,2ft Ws =



v2 g p + Δz x + + ΣF 2. .gc gc p



C-117



=



2,4114 + 30,8 x 1 + 0 + 0,7896= 19,1703lb.ft/jam 32,174 Wsxm 19,1703 x 23204 ,9166 = = 0,2247 HP 550 550 x3600



WHP =



Dari Timmerhaus gambar 14.37 hal 520 diperoleh η pompa = 20% BHP =



WHP 0,2247 = = 1,1235 HP pompa 0,2



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80 % Daya pompa aktual =



BHP 1,1235 = = 1,4044 ≈ 1,5 HP motor 0,80



Spesifikasi Pompa Rotary : Fungsi



: mengalirkan gliserin dari filter press II menuju ke storage



gliserin Tipe



: pompa rotary



Jenis pipa : Commercial steel 12” IPS sch 30 Daya



: 1,5 Hp



Jumlah



: 1 buah



32. Storage Gliserin (F-344) Fungsi : Menampung produk samping gliserin Dasar perancangan : Tipe : Silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup bawah conical. Jumlah : 3 buah Residence time : 15 hari



C-118



Massa masuk : 10525,68113 kg/jam 1,2740 g / mLx 0,0020 lb / gram  47 ,08628571 lb / ft 3 3 0,000035 ft / mL Menentukan volume tangki :



Densitas campuran :



Volume luquid =



m







=



10525 ,68113 kg / jamx2,2lb / kgx15harix24 jam 80,08lb / ft3



Vliquid = 89 % Volume tangki



Vliquid 104100 ,143 ft3 = = 122470,7565 ft3 0,85 0,85



Vtangki =



Volume tiap tangki =



122470 ,7565 = 46123,5378 ft3 3



Menentukan dimensi tangki : Vdish = 0,0847 d3 V shell =



 2 di x LS = 1,1775 d3 ( Ls = 1,5 d ) 4



Vconis =



 .di3 24tg1 / 2



= 0,0775 d3 ( α = 1200 )



VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3+ 1,1775 d3 + 0,0775 d3 6123,5378 ft3 = 1,337 d3 d = 16,2155ft3= 199,2492 in Ls = 1,5 d = 1,5 x 16,6041ft = 24,90615 ft = 298,8738 in Tinggi larutan dalam tutup bawah ( hb ) hb =



1 / 2d 1 / 216 ,6041 = = 4,7932ft tg1 / 2 tg 60



tinggi larutan (hl ) = Ls + hb = 24,90615 + 4,7932 = 29,6994 ft P design



= P operasi + P hidrostatik



C-119



= P operasi +



= 14,7 +



xhl 144



80,08lb / ft 3 x 29,6994 ft  31,2162 psia 144



Menentukan tebal tangki ( ts) : Berdasarkan Brownell & Young, App D hal 335 bahan yang digunakan carbon steel SA 135 Grade B dengan F 12,750, E = 0,85, C = 1/16 ts =



=



pixdi  C 2( f .E  9,6 pi)



31,2162 x199 ,2492  1 / 16 0,0805 = =3/16 in 16 2(12.750 x0,85 x31,2162 )



Standarisasi :do = di + 2 ts = 199,2492 + 2 x 3/16 = 199,6242 in Pendekatan ke do = 204 in di = do – 2 ts = 204 -2 x 3/16 = 203,625 = 199,6242 ft VT = Vdish + V shell + Vconis = 0,0847 d3 +



 d2 x Ls = 0,0755d3 4



6123,5378 ft3 = 413,8410+ 266,0317 Ls + 368,8897 ft3 Ls = 23,6286 ft Ls 23,6286 = = 1,5802> 1,5 ( memenuhi ) di 16,6041



Ls = 1,5 d = 1,5 x 16,6041 ft = 24,90615 ft = 298,8738 in Menentukan tebal tutup atas standart dished ( tha ) : r = d = 16,6041 ft = 199,2492 in



C-120



tha =



=



0,885 xpixr +C f .E  0,1 pi



0,0943 0,885 x31,2162 x199 ,2492 + 1/16 = = 3/16 in 16 (12 .750 x0,85  0,1x31,2162 )



Tinggi tutup atas ( Ha ) : Ha = 0,169 d = 0,169 x 16,6041 = 2,8061ft = 33,6732 in Menentukan tebal tutup bawah conical ( thb ) thb =



pixdi +C 2 cos 1 / 2 ( f .E  0,6 pi)



=



31,2162 x199 ,2492 + 1/16 2 cos 60 (12,750 x0,85  0,6 x31,2162 )



=



0,0984 = 3/16 in 16



Tinggi tutup bawah ( Hb ) Hb =



1 / 2d 1 / 2 x16,6041 = = 4,7932ft = 57,5184 in tg1 / 2 tg 60 



Tinggi tangki ( H ) = Ha + Ls + Hb = 2,8061 + 24,90615+ 4,7932 = 32,50545 ft = 390,0654 in Spesifikasi Storage Gliserin : Fungsi



: menampung produk samping gliserin



Tipe



: silinder tegak dengan tutup atas standard dished dan tutup



bawah conical Dimensi



: factor korosi (C)



= 3/16



: allowable stress (f)



= 12.750



: factor pengelasan (E)



= 0,85



C-121



Tinggi tangki



: 32,50545 in = 390,0654 ft



Diameter (di)



: 203,625 in = 199,6242 ft



Tebal sheel



: 3/16 in



Bahan konstruksi : Carbon stell SA 167 Grade 3 type 304 Jumlah



: 1 buah



D-1



APPENDIKS D PERHITUNGAN UTILITAS



Unit utilitas merupakan salah satu bagian yang sangat penting untuk menunjang jalannya proses produksi dalam suatu industri kimia. Unit utilitas yang diperlukan pada pra rencana pabrik biodiesel dari minyak jarak ini yaitu : -



Air yang berfungsi sebagai air proses,air pendingin,air umpan boiler,air sanitasi dan air untuk pemadam kebakaran.



-



Steam yang berfungsi sebagai media pemanas dalam proses produksi.



-



Listrik yang berfungsi untuk menjalankan alat-alat produksi,utilitas, dan untuk penerangan.



-



Bahan bakar untuk mengoperasikan boiler dan generator.



Dari kebutuhan unit utilitas yang diperlukan, maka utilitas tersebut dibagi menjadi 4 unit, yaitu : 1. Unit penyediaan steam 2. Unit penyediaan air 3. Unit penyediaan listik 4. Unit Penyediaan bahan bakar D.1. Unit penyediaan steam Pada pabrik biodiesel dari minyak jarak ini, dari perhitungan bab-bab sebelumnya, kebutuhan steam adalah sebagai berikut :



D-1



D-2



Tabel D.1 Kebutuhan Steam Pabrik Biodisel dari Minyak jarak Nama Alat



Kebutuhan steam ( kg/jam)



Reaktor I (R-110)



1011,6672



Reaktor II (R-120)



4175,4424



Evaporator Gliserin (V-320 )



553,0306



Total



5740,1402



Untuk factor keamanan dan kebocoran direncanakan steam berlebih 20% sehingga steam yang dihasilkan : Kebutuhan steam



= 5740,1402kg.jam x 20% = 1148,02804 kg/jam = 0,03189 kg/detik = 2530,9426 lb/jam



Steam yang digunakan mempunyai kondisi : -



Tekanan 143,27 kPa = 20,78 psia



-



Suhu 1100 C = 2300 F



Dari Savaren hal 171 didapat : Kapasitas Boiler



=



ms (hv hL) 2530 ,9426 (515 ,1320 = 1000 1000



0)



= 1303,7695 lb/jam Air umpan boiler



=



hv hL x 658,251943 960 ,3



= 692,1708lb/jam = 313,9666 kg/jam Air umpan boiler disirkulasi dan diperkirakan 10% hilang selama sirkulasi. Maka make up air umpan boiler = 10% x 313,9666 = 31,3966 kg/jam Maka kebutuhan air umpan boiler total = 1,1 x 313,9666 = 345,3622 kg/jam



D-3



D.2. Unit Penyediaan Air D.2.1. Air Sanitasi Air sanitasi digunakan untuk memenuhi kebutuhan karyawan, laboratorium, taman dan kebutuhan yang lain. Air sanitasi yang diperlukan harus memenuhi syarat kualitas air sebagai berikut : a. Syarat fisik -



Tidak berbau



-



Tidak berasa



-



Berada di bawah suhu udara



-



Warnanya jernih



b. Syarat kimia -



Tidak mengandung zat-zat kimia beracun



-



Tidak mengandung logam berat seperti Pb,As,Cr,Cd,Hg



c. Syarat mikrobiologis -



Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri pathogen



Kebutuhan air sanitasi pada Pra Rencana Pabrik Biodiesel dari Minyak jarak ini adalah : 1. Untuk kebutuhan karyawan Menurut standart WHO kebutuhan air untuk tiap orang = 120 L/ hari Jumlah karyawan pabrik = 172 orang Kebutuhan air = 120 L/hari x 172 = 20.640 L/hari Jumlah jam kerja karyawan pabrik = 8 jam / hari Kebutuhan air per jam = 2580 L/jam = 2580 kg/jam



D-4



2. Untuk laboratorium dan taman Direncanakan kebutuhan air untuk taman dan laboratorium adalah sebesar 50% dari kebutuhan karyawan. Sehingga kebutuhan air untuk laboratorium dan taman : = 50 % x 2580 = 1290 lg/jam Jadi kebutuhan air sanitasi adalah : = 2580 + 1290 = 3870 kg/jam 3. Untuk pemadam kebakaran dan cadangan air Kebutuhan air untuk pemadam kebakaran dan air cadangan direncanakan sebesar 40 % dari kebutuhan air sanitasi. Jadi kebutuhan air santasi total adalah : = 1,4 x 3870 = 5418 kg/jam D.2.2. Air Pendingin Air pendingin yang dibutuhkan digunakan pada alat-alat sebagai berikut : Tabel D.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Peralatan Nama alat Laju alir (kg/jam) Cooler ( E-322 )



23761,85915



Total



23761,85915



Untuk menghemat pemakian air, maka air pendingin yang digunakan didinginkan kembali (disirkulasi) dalam cooling tower. Sehingga tidak perlu dilakukan penggantian air pendingin, kecuali ada kebocoran atau kehilangan karena penguapan. Maka disediakan penambahan air sebesar 20% dari kebutuhan air pendingin.



D-5



Make up untuk kebutuhan air pendingin direncanakan 20% excess, sehingga : Direncanakan banyaknya air pendingin yang disuplay dengan excess 20% Kebutuhan air pendingin = 1,2 x 23761,85915 kg/jam = 4752,3738 kg/jam D.2.3. Air Proses Air proses yang dibutuhkan untuk pabrik biodiesel dari minyak jarak ini dipanaskan sampai 700C melalui fired heater untuk digunakan kembali pada alatalat sebagai berikut : Tabel D.3 Kebutuhan Air Proses Nama alat



Laju alir (kg/jam)



Tangki air asam (M-201)



8387,96183



Washing Column ( D-210 )



2988,8547



Total



11376,8165



Total kebutuhan air yang perlu disuplai pada pra rencana pabrik biodisel dari minyak jarak ini adalah : Tabel D.4 Kebutuhan Air Total Keterangan



Jumlah (kg/jam)



Air umpan boiler



5740,1402



Air sanitasi



5418,0000



Air pendingin



28514,2429



Air proses



11376,8165



Keterangan



51049,2096



Air yang disirkulasi adalah air umpan boiler ( 5740,1402 kg/jam) dan air pendingin (28514,2429 kg/jam) Kehilangan selama sirkulasi diperkirakan 10% Kehilangan selama sirkulasi = 10% x (5740,1402 + 28514,2429 )



D-6



= 3425,4383kg/jam Jadi air yang disirkulasi



= 34254,3831 – 3425,4382 = 30828,9448 kg/jam



Untuk memenuhi kebutuhan air kawasan pra rencana pabrik minyak jarak ini digunakan air kawsan. Jumlah air kawasan yang harus ditambahkan : = air yang hilang selama sirkulasi + air sanitasi + air proses + air = 3425,4383 + 5418 + 11376,8165 = 20220,2548 kg/jam Untuk safety faktor (faktor keamanan) ditambahkan 20 % dari jumlah air ini, sehingga jumlah air kawasan total yang ditambahkan : = 20.220,2548 + (20 % x 20220,2548) = 24.264,3057 kg/jam Sebelum digunakan, air kawasan tersebut masih perlu diproses ( water treatment) untuk memenuhi air sanitasi, air pendingin, air umpan boiler dan juga air proses. SPESIFIKASI ALAT-ALAT PADA UNIT-UNIT UTILITAS 1. BAK AIR KAWASAN ( F-210) Fungsi : Tempat menampung air kawasan Dasar perancangan : Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : beton Residence time : 12 jam Massa air masuk



= 4044,0509 kg/jam



Densitas air



= 997,08 kg/m3



Volume air



=



4044,0509 kg / jamx12 jam = 48,06707 m3 3 997 ,08 kg.m



Direncankan bak akan terisi 80%



D-7



Volume bak



=



48,06707 m 3 = 60,8384m3 0,8



Bak akan dirancang dengan perbandingan : Panjang : lebar : kedalaman = 2 : 1 : 1,5 Maka, volume bak = panjang x lebar x tinggi 102,0201 m3 = 313 1 = 3,2398n m = 3,5 m Lebar 1 = 3,5 m Panjang = 21 = 7 m Kedalaman = 1,51 = 5,25 m 2. POMPA KE BAK KLORINASI ( L-211) Fungsi : Mengalirkan air dari bak air kawasan ke bak klorinasi Dasar perancangan : Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : cast iron Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3 Rate volumetric (Qf) =



=



m



11944 ,5228 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 190,583 ft3/jam = 0,05294 ft3/detik x 7,431 gal/ft3 x 60 detik/menit = 23,7625 gpm Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 x Q 0,45 x ρ 0,13 = 3,9 x ( 0,05294 ) 0,45 x ( 62,6736 ) 0,13



D-8



= 1,78 in Direncakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 36,8 ft Panjang pipa ( L ) = 59,2 ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6.6 hal 6-42 didapatkan Dnominal = 2 in sch 40 Di = 2,067 in Do = 2,375 in a = 0,02330ft2 Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Dxvx



Qf 0,005294 ft 3 / det = = 2,2721 ft/det a 0,02330 ft 2



2,067 / 12 ftx2,2721 ft / det x62,6736 lb / ft 3 = 6,0056 x10 4lb / ft. det



NRe = 40,842,75 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan έ = 2,6 x 10-4 έ/D =



2,6 x10 4 2,067 in / 39,37 m / in



f = 0,008 Dari Genkoplis tabel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 4 x 0,75 =3 Glove valve = 1x 9,5 = 9,5 Gate vslve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1= 1 ∆L = 13,67 + 59,2 = 72,87 ft



D-9



ΣF = 4 x



fx L xv 2 = D 2 gc



ΣF = 4 x



0,008 x72,87 x(2,271) 2 = 1,0861 2,067 in / 12 x 2 x32,174



Dimana : ά = 1 ( aliran turbulen ) : ∆v = 2,26735 ft/det ; ∆p = 0 ; ∆z = 36,8 ft Ws =



v2 2. .gc



z g D gc



(2,271) 2 Ws = 12 x 2 x32,174



WHP =



Wsxm 500



p p



F



(36,81) 0 1 37 ,96633 lb. ft / lbm



37 ,966633 x11944 ,5228 500 x3600



0.229 HP



Dari Timmerhaus 5th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 25% BHP =



WHP pompa



0,229 0.25



0,916



Dari timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80% Daya pompa actual =



WHP pompa



0,916 0,8



1,145



1,5HP



3. BAK KLORINASI ( F-212 ) Fungsi : tempat pembersih air sanitasi dari kuman dengan penambahan Cl2 1 ppm Dasar peracangan : Jumah



: 1 buah



Bahan konstruksi



: beton



Waktu kostruksi



: 5 jam



Massa air masuk



: 5418 kg/jam



D-10



Densitas air



27 ,1693 m 3 33,9617 m 3 0,8 : 997,08 kg/m3



Volume air



:



Volume bak =



5418 kg / jamx5 jam 997 ,08 kg.m 3



27 ,1963 m 3



Direncanakan baka kan terisi 80% 27 ,1693 m 3 Volume bak = 0,8



33,9617 m 3



Bak akan dirancang dengan perbandingan : Panjang : lebar : kedalaman = 2 : 1 : 1,5 Maka, volume bak = panjang x lebar x tinggi 33,9617 m3 = 313 1 = 2,2454 m ≈ 2,5 m Lebar 1 = 2,5 m Panjang = 21 = 5 m Kedalaman = 1,51 = 3,75 m 4. POMPA KE BAK SANITASI ( L-213 ) Fungsi : mengalirkan air dari klorinasi ke bak sanitasi Dasar perancangan : Tipe



: pompa sentrifugal



Jumlah



: 1 buah



Bahan konstruksi



: cast iron



Densitas air



: 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3



Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1620 lb / ftjam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



D-11



Massa masuk = 5418 kg/jam = 11944,5228 lb/jam Rate volumetric ( Qf ) =



m



=



11944 ,5228 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 190,583 ft3/jam = 0,05294 ft3/detik x 7,481 gal/ft3 x 60 detik/menit = 23,7625 gpm Perhitungan diameter pipa : Dopt



= 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 peter & Timmerhaus ) = 3,9 x ( 0,05294 )0,45 x ( 62,6736 )0,13 = 1,78 in



Ketinggian pipa (Z) = 7,6 ft Panjang pipa (L) = 20ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-42 s/d 6-43 didapatkan Dnominal = 2 in sch 40 Di = 2,067 in Do = 2,375 in a = 0,02330 ft2 Kecepatan linear (v) =



NRe =



Dxvx



=



Qf 0,05294 ft 3 / det = = 2,2721 ft/det a 0,02330 ft 2



2,067 / 12 ftx2,2721 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4 lb / ft. det



NRe = 40,842,75 > 2100 ( aliran turbulen) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk cast iron didapatkan ε = 26 x 10-4



D-12



ε/D =



2,6 x10 4 = 0,005 2,067 in / 3937 m / in



f = 0,008 Dari Geankoplis table 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standard elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1 x 1 =1 ΔL = 12,92 + 20 = 32,92 ft 32,92 2,2721 x ΣF = 4 x 0,008 x 2,067 in / 12 2 x32,174



2



0,4900645



Dimana : α = 1 ( aliran turbulen ) ; Δv = 2, 2721 ft/det ; Δp = 0 ; Δz = 7,6 ft Ws =



v2 2. .gc



z.



g gc



p p



F



2



2,2721 Ws = + ( 76,1 x 1 ) + 0 + 0,490645 = 8,170871 lb.ft/lbm 2 x1x32,174 WHP =



Wsxm 550



37 ,96633 x11944 ,5528 550 x3600



0,0493 HP



Dari Timmerhaus 5 th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa actual =



BHP motor



0,1971 0,8



5. BAK SANITASI ( F-214) Fungsi : tempat menampung air sanitasi Dasar perancangan : Jumlah



: 1 buah



0,2462



0,5HP



D-13



Bahan konstrksi



: beton



Waktu tinggal



: 5 jam



Massa air masuk



: 5418 kg/jam



Densitas air



: 997,08 kg/m3



27 ,1693 m 3 33,9617 m 3 Volume bak = 0,8 Densitas air : 997,08 kg/m3



Volume air



:



5418 kg / jamx5 jam 997 ,08 kg.m 3



27 ,1963 m 3



Direncanakan baka kan terisi 80% Volume bak =



27 ,1693 m 3 0,8



33,9617 m 3



Bak akan dirancang dengan perbandingan : Panjang : lebar : kedalaman = 2 : 1 : 1,5 Maka, volume bak = panjang x lebar x tinggi 33,9617 m3 = 313 1 = 2,2454 m ≈ 2,5 m Lebar 1 = 2,5 m Panjang = 21 = 5 m Kedalaman = 1,51 = 3,75 m 6. POMPA AIR SANITASI ( L-215 ) Fungsi : mengalirkan air sanitasi Dasar perancangan : Tipe



: pompa sentrifugal



Jumlah



: 1 buah



Bahan konstruksi



: cast iron



D-14



: 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3



Densitas air



Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1620 lb / ftjam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



Massa masuk = 5418 kg/jam = 11944,5228 lb/jam Rate volumetric ( Qf ) =



=



m



11944 ,5228 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 190,583 ft3/jam = 0,05294 ft3/detik x 7,481 gal/ft3 x 60 detik/menit = 23,7625 gpm Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 ( pers.15 hal 496 peter & Timmerhaus ) = 3,9 x ( 0,05294 )0,45 x ( 62,6736 )0,13 = 1,78 in Ketinggian pipa (Z) = 7,6 ft Panjang pipa (L) = 20ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-42 s/d 6-43 didapatkan Dnominal = 2 in sch 40 Di = 2,067 in Do = 2,375 in a = 0,02330 ft2 Kecepatan linear (v) =



NRe =



Dxvx



=



Qf 0,05294 ft 3 / det = = 2,2721 ft/det a 0,02330 ft 2



2,067 / 12 ftx2,2721 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4lb / ft. det



D-15



NRe = 40,842,75 > 2100 ( aliran turbulen) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk cast iron didapatkan ε = 26 x 10-4 ε/D =



2,6 x10 4 = 0,005 2,067 in / 3937 m / in



f = 0,008 Dari Geankoplis table 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standard elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1 x 1 =1 ΔL = 12,92 + 20 = 32,92 ft 32,92 2,2721 x ΣF = 4 x 0,008 x 2,067 in / 12 2 x32,174



2



0,4900645



Dimana : α = 1 ( aliran turbulen ) ; Δv = 2, 2721 ft/det ; Δp = 0 ; Δz = 7,6 ft Ws =



v2 2. .gc



z.



g gc



p p



F



2



2,2721 Ws = + ( 76,1 x 1 ) + 0 + 0,490645 = 8,170871 lb.ft/lbm 2 x1x32,174 WHP =



Wsxm 550



37 ,96633 x11944 ,5528 550 x3600



0,0493 HP



Dari Timmerhaus 5 th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa actual =



BHP motor



0,1971 0,8



0,2462



0,5HP



D-16



7. POMPA KE KATION EXCHANGER ( L-221) Fungsi : mengalirkan air dari bak kawasan ke kation exchanger Dasar perancangan : Tipe



: pompa sentrifugal



Jumlah



: 1 buah



Bahan konstruksi



: cast iron



Densitas air



: 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3



Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 = Massa masuk



2,1610 lb / ftjam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



: 5418 kg/jam = 11944,5228 lb/jam



Rate volumetric (Qf) =



=



m



11944 ,5228 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 190,583 ft3/jam = 0,05294 ft3/detik x 7,431 gal/ft3 x 60 detik/menit = 23,7625 gpm Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 x Q 0,45 x ρ 0,13 = 3,9 x ( 0,05294 ) 0,45 x ( 62,6736 ) 0,13 = 1,78 in Direncakan : Ketinggian pipa ( Z ) = 36,8 ft Panjang pipa ( L ) = 59,2 ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6.6 hal 6-42 didapatkan



D-17



Dnominal = 2 in sch 40 Di = 2,067 in Do = 2,375 in a = 0,02330ft2 Qf 0,005294 ft 3 / det Kecepatan linear ( v ) = = = 2,2721 ft/det a 0,02330 ft 2



NRe =



Dxvx



=



2,067 / 12 ftx2,2721 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4lb / ft. det



NRe = 40,842,75 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk bahan cast iron didapatkan έ = 2,6 x 10-4 έ/D =



2,6 x10 4 2,067 in / 39,37 m / in



f = 0,008 Dari Genkoplis tabel 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standart elbow = 4 x 0,75 =3 Glove valve = 1x 9,5 = 9,5 Gate vslve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1x 1= 1 ∆L = 13,67 + 59,2 = 72,87 ft ΣF = 4 x



fx L xv 2 = D 2 gc



0,008 x72,87 x(2,271) 2 ΣF = 4 x = 1,0861 2,067 in / 12 x 2 x32,174



D-18



Dimana : ά = 1 ( aliran turbulen ) : ∆v = 2,26735 ft/det ; ∆p = 0 ; ∆z = 36,8 ft Ws =



v2 2. .gc



Ws =



(2,271) 2 12 x 2 x32,174



WHP =



z g D gc



Wsxm 500



p p



F



(36,81) 0 1 37 ,96633 lb. ft / lbm



37 ,966633 x11944 ,5228 500 x3600



0.229 HP



Dari Timmerhaus 5th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 25% BHP =



WHP pompa



0,229 0.25



0,916



Dari timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η motor = 80% Daya pompa actual =



WHP pompa



0,916 0,8



1,145



1,5HP



8. KATION EXCHANGER (D-22A) Fungsi : menghilang ion – ion positif yang menyebabkan kesadahan air Dasar perancangan : Bentuk



: silinder tegak



Jumlah



: 1 buah



Bahan konstruksi



: carbon steel SA 240 grade M tipe 316



Resin yang digunakan adalah Zeolite ( H2Z). Dimana untuk tiap m3 Zeolite dapat menghilangkan 6500-9000 gram hardness Rate



: 627,7843 kg/jam = 1384,0133 lb/jam



Densitas



= 997,08 kg.m3 = 62,2455 lbm/ft3



D-19



Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1610 lb / ftjam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



Massa masuk = 627,7843 kg/jam = 1384,0133 lb/jam Rate volumetric



=



Rateair DensitasAir



1384 ,0133 lb / jam 62,2455 ft 3



22,247 ft 3 / jam



= 0,0018 m3/s = 27,8852 gpm Direncanakan tangki berbentuk silinder dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standard dished, dengan : Kecepatan air (v)



= 5 gpm/ft2



Tinggi bed



= 5 m = 16,404 ft



Luas penampang bed ( A )



=



Q v



27 ,8852 5



= 5,5770 ft3 = 0,5181 m2



Volume bed



= luas bed x tinggi bed = 5,5770 x 16,404 ft = 91,4199 ft3 = 2,5907 m3



Luas A =



xdi 2 4



di2 = 5,5770 x



4 = 7,1044 ft2 3,14



di = 2,6655 ft Direncanakan : H/d = 3 Sehingga : H = 3 x d = 3 x 2,6655 = 7,9965 ft Volume tangki = A x H = 5,5770 ft2 x 7,9965 ft = 44,5965 ft3 = 1,2629 m3 Asumsi :



D-20



Tiap 1 gallon air



= 27,8852 x 10 grain/gall = 278,820 grain/menit = 16.731,12 grain/jam



Dalam 1,2629 m3/H2Z dapat menghilangkan hardness sebanyak : 1,2629 m3 x 7.500 g/m3



= 9,471,3943 g x 7000 grain/lb = 20,8810 lb/ 7000 grain/lb = 146.166,7147 grain



Umur resin =



146.166,71 47 = 8,7362 jam 8,7362



Jadi setelah 8,7362 jam resin harus diregenerasi dengan HCl. 9. ANION EXCHANGER (D-22B) Fungsi : menghilangkan ion – ion negatif yang menyebabkan kesadahan air. Dasar perancangan : Bentuk : silinder tegak Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : carbon steel SA grade M tipe 316 Resin yang digunakan adalah De-acidite (DOH) Direncanakan De-acidite (DOH) dengan kapasitas 10000 g/m3 Rate



: 627,7843 kg/jam = 1384,0133 lb/jam



Densitas



= 997,08 kg.m3 = 62,2455 lbm/ft3



Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1610 lb / ftjam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



Massa masuk = 627,7843 kg/jam = 1384,0133 lb/jam Rate volumetric



=



Rateair DensitasAir



1384 ,0133 lb / jam 62,2455 ft 3



22,247 ft 3 / jam



D-21



= 0,0018 m3/s = 27,8852 gpm Direncanakan tangki berbentuk silinder dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standard dished, dengan : Kecepatan air (v)



= 5 gpm/ft2



Tinggi bed



= 5 m = 16,404 ft



Luas penampang bed ( A )



=



Q v



27 ,8852 5



= 5,5770 ft3 = 0,5181 m2



Volume bed



= luas bed x tinggi bed = 5,5770 x 16,404 ft = 91,4199 ft3 = 2,5907 m3



Luas A =



xdi 2 4



di2 = 5,5770 x



4 = 7,1044 ft2 3,14



di = 2,6655 ft Direncanakan : H/d = 3 Sehingga : H



= 3 x d = 3 x 2,6655 = 7,9965 ft



Volume tangki = A x H = 5,5770 ft2 x 7,9965 ft = 44,5965 ft3 = 1,2629 m3 Asumsi : Tiap 1 gallon air



= 27,8852 x 10 grain/gall = 278,820 grain/menit = 16.731,12 grain/jam



Dalam 1,2629 m3/H2Z dapat menghilangkan hardness sebanyak :



D-22



1,2629 m3 x 7.500 g/m3



= 9,471,3943 g x 7000 grain/lb = 20,8810 lb/ 7000 grain/lb = 146.166,7147 grain



Umur resin =



146.166,71 47 = 8,7362 jam 8,7362



Jadi setelah 8,7362 jam resin harus diregenerasi dengan HCl. 10. BAK AIR LUNAK (F-220) Fungsi : tempat menampung air lunak untuk umpan boiler, air proses dan air pendingin. Dasar perancangan : Jumlah : 1 buah Bahan kontruksi : beton Waktu tinggal : 6 jam Massa air masuk : 997,08 kg/m3 Volume air =



627 ,7843 kg / jamx5 jam = 3,7777 m3 997 ,08 kgm3



Direncanakan bak akan terisi 80% Volume bak =



3,7777 m3 = 4,72217 m3 0,8



Bak akan dirancang dengan perbandingan : Panjang x lebar x kedalaman = 2 : 1 : 1,5 Maka,volume bak = panjang x lebar x tinggi 4,72217 m3 = 31 m3 1 = 1,16325 m ≈ 1,5 m Lebar = 1,5 m



D-23



Panjang = 21 = 3 m Kedalaman = 1,51 = 2,25 m 11. POMPA KE BAK AIR PENDINGIN (L-225) Fungsi : mengalirkan air lunak ke bak air pendingin Dasar perancangan : Tipe : pompa sentrifugal Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : cast iron Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3 Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



Massa masuk 23761,85915 kg/jam =



Rate volumetric ( Qf ) =



=



2,1620 lb / ft. jam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam 10778,3036 lb/jam



m



10778,3036 lb/jam 62,6736 lb / ft 3



= 171,9752 ft3/jam = 0,4477 ft3/detik x 7,481 ga/ft3 x 60 detik/menit = 21,4424 gpm Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 x ( 0,04777 )0,45 x ( 62,6736)0,13 = 1,6983 in Direncanakan :



D-24



Ketinggian pipa (Z) = 42,8 ft Panjang pipa (L) = 58 ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-42 s/d 6-43 didapatkan Dnominal = 3/8 in sch 40 Di = 0,493 in Do = 0,675 in a = 0,00133 ft2 Kecepatan linear (v) =



NRe =



Dxvx



=



Qf a



0,04777 ft 3 / det 0,00133 ft 2



35,8646 ft / det



0,493 / 12 ftx35,8646 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4 lb / ft. det



NRe = 3914,629 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis table 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standard elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1 x 1 =1 ΔL = 12,92 + 58 = 70,92 ft ΣF = 4 x f x



L v2 x D 2 gc 2



ΣF = 4 x 0,015 x



7092 35,8646 = 0,782 x 0,493in / 12 2 x32,174



Dimana : α = 1 ( aliran turbulen ) ; Δv = 0,6970 ft/det ; Δp = 0 ; Δz = 42,8 ft v2 Ws = 2. .gc



z.



g gc



p p



F



D-25



2



Ws =



35,8646 2 x1x32,174



WHP =



Wsxm 550



( 42,8 x 1 ) + 0 + 0,782 = 55,571 lb.ft/lbm



55,571 x10778 ,3086 = 0,302505 HP 550 x3600



Dari Timmerhaus 5th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 10% BHP =



WHP pompa



0,302505 = 3,0250 0,1



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa aktual =



BHP motor



3,0250 0,8



3,7813



4 HP



12. BAK AIR PENDINGIN (F-226) Fungsi : tempat menampung air pendingin Dasar perancangan : Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : beton Waktu tinggal : 5 jam Massa air masuk = 94,8754,7843 kg/jam Densitas air = 997,08 kg/m3 Massa air masuk = 23761,85915 kg/jam Volume air =



23761 ,85915 kg / jamx5 jam = 119,1572 m3 3 997 ,08 kg / m



Direncanakan bak akan terisi 80% 119 ,1572 m 3 Volume bak = 0,8



148,9465 m3



D-26



Bak akan dirancang dengan perbandingan : Panjang x lebar x kedalaman = 2 : 1 : 1,5 Maka,volume bak = panjang x lebar x tinggi 0,5947 m3 = 31 m3 1 = 0,8409 m ≈ 1 m Lebar = 1



=1 m



Panjang = 21



=3m



Kedalaman = 1,51



= 2,25 m



13. POMPA KE PERALATAN (L-227) Fungsi : mengalirkan air pendingin dari bak air pendingin ke peralatan Dasar perancangan : Tipe : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : cast iron Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3 Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



Massa masuk 23761,85915 kg/jam =



Rate volumetric ( Qf ) =



=



2,1620 lb / ft. jam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam 10778,3036 lb/jam



m



10778,3036 lb/jam 62,6736 lb / ft 3



= 171,9752 ft3/jam = 0,4477 ft3/detik x 7,481 ga/ft3 x 60 detik/menit = 21,4424 gpm



D-27



Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 x ( 0,04777 )0,45 x ( 62,6736)0,13 = 1,6983 in Direncanakan : Ketinggian pipa (Z) = 42,8 ft Panjang pipa (L) = 58 ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-42 s/d 6-43 didapatkan Dnominal = 3/8 in sch 40 Di = 0,493 in Do = 0,675 in a = 0,00133 ft2 Kecepatan linear (v) =



NRe =



Dxvx



=



Qf a



0,04777 ft 3 / det 0,00133 ft 2



35,8646 ft / det



0,493 / 12 ftx35,8646 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4 lb / ft. det



NRe = 3914,629 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis table 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standard elbow = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1 x 1 =1 ΔL = 12,92 + 58 = 70,92 ft L v2 x ΣF = 4 x f x D 2 gc



D-28



2



7092 35,8646 = 0,782 x 0,493in / 12 2 x32,174



ΣF = 4 x 0,015 x



Dimana : α = 1 ( aliran turbulen ) ; Δv = 0,6970 ft/det ; Δp = 0 ; Δz = 42,8 ft Ws =



v2 2. .gc



z.



g gc



p p



F



2



35,8646 Ws = 2 x1x32,174 WHP =



Wsxm 550



( 42,8 x 1 ) + 0 + 0,782 = 55,571 lb.ft/lbm



55,571 x10778 ,3086 = 0,302505 HP 550 x3600



Dari Timmerhaus 5th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 10% BHP =



WHP pompa



0,302505 = 3,0250 0,1



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa aktual =



BHP motor



3,0250 0,8



3,7813



4 HP



14. COOLING TOWER (P-228) Fungsi : mendinginkan air Dasar perancangan : Jenis Counter Flow Induced Draft Cooling Tower ( Perry’s,6 th ed.Hal 12-15) Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : carbon steel Waktu tinggal : 1 jam Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3



D-29



Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1620 lb / ft. jam = 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



Massa masuk = 23761,85915 kg/jam = 10778,3086 lb/jam Rate volumetric (Qf) =



=



m



10778 ,3086 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 171,9752 ft3/jam = 0,47777 ft3/detik x 7,481 gal/ft3 x 60 detik/menit = 21,4424 gpm Volume yang dibutuhkan = 3,3373 ft3/jam x 1 jam = 3,3373 ft3 Suhu wet bulb udara ( kelembaban 70%) = 250C Suhu air masuk menara = 450C Suhu air keluar menara = 300C Volume cooling tower = ¼.π.d2.l Jika 1 = 4d, maka : Volume coolinh tower = ¼. π.d2.(4d) 3,3373 ft3 = π.d3 d = 1,020524 ft l = 4d = (1,020524) = 4,082096 Luas cooling tower = ¼.π.d2 = ¼ (3,14) (1,020524)2 = 0,817553 ft2 Dari fig 12-15,Perry’s 6th ed.Hal 12-15 diperoleh : Persentase standart tower performance sebesar 100%,maka : HP fan/luas tower area(ft2) = 0,041HP/ ft2 HP fan = 0,041HP/ft2 x luas tower (ft2)



D-30



= 0,041HP/ft2 x 0,817553ft2 = 0,0335 HP ≈ 0,5 HP



15. POMPA KE DE-AERATOR (L-229) Fungsi : mengalirkan air lunka ke deaerator Dasar perancangan : Tipe : pompa sentrifugal Bahan konstruksi : cast iron Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3 Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1620 lb / ft. jam 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



Massa masuk = 345,3632 kg/jam = 762,2695 lb/jam Rate volumetric ( Qf ) =



=



m



762 ,2695 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 12,1625 ft3/jam = 0,00337 ft3/detik x 7,481 gal/ft3 x 60 detik/menit = 1,5164 gpm Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 x ( 0,00337 )0,45 x ( 62,6736)0,13 = 0,5153 in Direncanakan : Ketinggian pipa (Z) = 42,8 ft



D-31



Panjang pipa (L) = 58 ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-42 s/d 6-43 didapatkan Dnominal = 3/8 in sch 40 Di = 0,493 in Do = 0,675 in a = 0,00133 ft2 Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Dxvx



=



Qf a



0,00337 ft 3 / det 0,00371 ft 2



0,9083 ft / det



0,824 / 12 ftx3,9088 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4 lb / ft / det



NRe = 6508,6078 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk cast iron didapatkan ε = 26 x 10-4 ε/D =



2,6 x10 4 0,824 in / 39,37 m / in



0,012423



f = 0,015 Dari Geankoplis table 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standard elbow 900 = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1 x 1 =1 ΔL = 12,92 + 58 = 70,92 ft ΣF = 12.92 + 44,8 = 57,72 ft ΣF = 4 x f x



L v2 x D 2 gc



D-32



2



57,72 0,8547 x 0,824 in / 12 2 x32,174



ΣF = 4 x 001 x



0,38175



Dimana : α = 1 ( aliran turbulen ) ; Δv = 0,8547 ft/det ; Δp = 0 ; Δz = 35,2 ft Ws =



v2 2. .gc



z.



g gc



p p



F



2



0,9083 Ws = 2 x1x32,174 WHP =



Wsxm 550



( 42,8 x 1 ) + 0 + 0,782 = 64,348 lb.ft/lbm



64,348 x762 ,2695 = 0,01370 HP 550 x3600



Dari Timmerhaus 5th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 10% BHP =



WHP pompa



0,01370 = 1,1370 0,1



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa aktual =



BHP motor



1,1370 0,8



0,17125



0,5HP



16. DE-AERATOR (D-230) Fungsi : menghilangkan gas – gas terlarut dalam umpan boiler dengan pemanasan steam Dasar perancangan : Tipe : silinder horizontal dengan tutup hemispherical Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : carbon steel SA 240 grade M tipe 316 Waktu tinggal : 30 jam Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3



D-33



Massa air masuk = 324,5398 kg/jam = 715,4804 lb/jam Menentukan volume tangki : Volume air =



m



715 ,4804 lb / jamx30 / 60 jam = 5,707989ft3 62,6736



=



Vliquid = 80% Vtangki Vtangki =



Vliquid 5,707989 ft 3 = 0,8 0,8



7,135 ft 3



Menentukan dimensi tangki : Vhemispherical = 0,2618d3 Untuk Ls = 1,5d Vsheell = ¼.π.d2.Ls = 1,1775d3 Vtotal



= Vhemispherical + Vsheell + Vhemispherical = 0,2618d3 + 1,1775d3 + 0,2618d3



7,135ft3 = 1,7001d3 d = 1,6127 ft = 19,3524 in Ls = 1,5d = 2,41905 ft = 29,0286 in Menentukan tinggi liquid: Vliquid



= ½ Vbola + ¼ . π.d2.hl = ½ (4/3. π.r3) + (¼ . π.d2.hl) = 0,2618 d3 + 0,7854 d2.hl



5,707989ft3 = 0,2618 ( 1,6127 ft)3 + 0,7854 ( 1,6127 ft)2 .hl hl = 2,257961 ft = 27,095532 in Pdesign = Poperasi + Phidrostatik = Poperasi +



xhl 144



D-34



= 14,7 +



62,6736 lb / ft3x 2,2580 144



= 15,68274 psi Menentukan tebal tangki : Bahan konstruksi : carbon steel SA 135 grade B F = 12.750 E = 0,85 C = 1/16 ts



=



pixdi C 2( FE 0,6 pi)



=



1 15,68274 x19,3524 2(12750 x0,85 0,6 x19,3524 16



=



1,2242 3in ≈ 16 16



Standarisasi do : Do



= di + 2ts = 19,3524 + 2(3/16) = 19,7274 in



Pendekatan ke do = 20 in Di = do – 2ts = 20 - 2(3/16) = 19,7274 in = 1,6354 ft Menentukan tinggi sheel baru : Vtotal



= Vtutup atas + V shell + V tutup bawah = 0,2618d3 +



Vtotal



= 0,5236d2 +



4



4



.d2.Ls + 0,2618d3



.d2.Ls



D-35



7,135ft



= 0,5236 (1,6354)3 +



Ls



= 2,3075 ft = 27,69 in



4



.(1,6354)2 .Ls



Menentukan tinggi liquid baru : Vliquid = ½ Vbola + ¼.π.d2.hl = ½ (4/3. π.r3) + (¼ . π.d2.hl) = 0,2618 d3 + 0,7854 d2.hl 5,707989ft3 = 0,2618 ( 1,6127 ft)3 + 0,7854 ( 1,6127 ft)2 .hl hl = 2,257961 ft = 27,095532 in Pdesign = Poperasi + Phidrostatik = Poperasi +



= 14,7 +



xhl 144



62,6736 lb / ft3x 2,2580 144



= 15,68274 psi Menentukan tebal tangki : ts



=



pixdi C 2( FE 0,6 pi)



=



1 15,68274 x19,3524 2(12750 x0,85 0,6 x19,3524 16



=



1,2242 3in ≈ 16 16



Menentukan tebal tutup hemispherical : Menentukan tebal tangki : ts



=



pixdi C 2( FE 0,6 pi)



D-36



=



1 15,68274 x19,3524 2(12750 x0,85 0,6 x19,3524 16



=



1,1133 3in ≈ 16 16



17. POMPA KE BOILER (L-231) Fungsi : mengalirkan air dari dearator ke boiler Dasar perancangan : Tipe : pompa sentifugal Bahan konstruksi : cast iron Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3 Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1620 lb / ft. jam 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



Massa masuk = 345,3632 kg/jam = 762,2695 lb/jam Rate volumetric ( Qf ) =



=



m



762 ,2695 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 12,1625 ft3/jam = 0,00337 ft3/detik x 7,481 gal/ft3 x 60 detik/menit = 1,5164 gpm Perhitungan diameter pipa : Dopt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 x ( 0,00337 )0,45 x ( 62,6736)0,13 = 0,5153 in Direncanakan : Ketinggian pipa (Z) = 42,8 ft



D-37



Panjang pipa (L) = 58 ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-42 s/d 6-43 didapatkan Dnominal = 3/8 in sch 40 Di = 0,493 in Do = 0,675 in a = 0,00133 ft2 Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Dxvx



=



Qf a



0,00337 ft 3 / det 0,00371 ft 2



0,9083 ft / det



0,824 / 12 ftx3,9088 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4 lb / ft / det



NRe = 6508,6078 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk cast iron didapatkan ε = 26 x 10-4 ε/D =



2,6 x10 4 0,824 in / 39,37 m / in



0,012423



f = 0,015 Dari Geankoplis table 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standard elbow 900 = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17 Tee = 1 x 1 =1 ΔL = 12,92 + 58 = 70,92 ft ΣF = 12.92 + 44,8 = 57,72 ft ΣF = 4 x f x



L v2 x D 2 gc



D-38



2



57,72 0,8547 x 0,824 in / 12 2 x32,174



ΣF = 4 x 001 x



0,38175



Dimana : α = 1 ( aliran turbulen ) ; Δv = 0,8547 ft/det ; Δp = 0 ; Δz = 35,2 ft Ws =



v2 2. .gc



zg P gc



Ws =



v2 2. .gc



z.



Ws =



0,9083 2 x1x32,174



g gc



F



p p



F



2



WHP =



Wsxm 550



( 42,8 x 1 ) + 0 + 0,782 = 64,348 lb.ft/lbm



64,348 x762 ,2695 = 0,01370 HP 550 x3600



Dari Timmerhaus 5th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 10% BHP =



WHP pompa



0,01370 = 1,1370 0,1



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa aktual =



BHP motor



1,1370 0,8



0,17125



0,5HP



18. BOILER (Q-232) Steam yang digunakan mempunyai suhu 110 0C (230 0F) dan tekanan 143,27 kPa (20,78 psia). Karena temperatur steam yang digunakan < 210 0C dan tekanan < 18 bar, maka dipilih boiler tupe fire tube boiler dengan efisiensi 80% (Ulrich hal 109) Kebutuhan steam = 311,41776 kg/jam = 686,5516 lb/jam Dari Savaren W.H., “Steam Air and Gas Power”, pers 172, halaman 140 :



D-39



Power Boiler (HP) =



ms x( H v H 1 ) Hx34,5



Dimana : ms



= laju steam yang dihasilkan



Hv



= entalpi uap pada 110 0C = 1157,1 Btu/lb



H1



= entalpi liquid pada 110 0C = 198,32 Btu/lb



H



= entalpi air pada 212 0F = 970,3 Btu/lb



34,5



= angka penyesuaian pada penguapan 34,5 hp/lb air/jam pada 212 0F



menjadi uap kering. HP =



686 ,5516 x(11571 ,1 198 ,32) = 19,66378 hp (970 ,3)(34,5)



Dari Savern hal 171 didapat : Kapasitas boiler =



ms (hv hL ) 686 ,5516 (1157 ,1 198 ,32 ) = 1000 1000



Kapasitas boiler = 686,251943 lb/jam Bahan bakar yang digunakan adalah minyak bakar dengan heating value sebesar 19.410 Btu/lb (Perry’s 6th ed.. hal 9-18) Efisiensi boiler = 80 % (Ulrich, hal 109) Kebutuhan bahan bakar : mf =



m s (hv hL ) 686 ,5516 (1157 ,1 198 ,32) = = 42,39129 lb/jam xHV 0,80 19.410



mf = 19,22856 kg/jam Menghitung perpindahan panas boiler dan jumlah tube : Heating value surface bolier



= 10 ft2/hp boiler (Savaren,hal 126)



Pipa yang digunakan



= 2 in IPS



Panjang tube



= 16 ft



D-40



Luas permukaan linear(a”)



= 0,662 ft2/in.ft



Jumlah tube



= A/(a”x L)



Dimana : A = luas perpindahan panas boiler = 10 x hp boiler A = 10 x 19,66378 hp = 196,6378 ft2 Jumlah tube yang dibutuhkan : Nt =



A a" xL



196 ,6378 ft 2 = 20 tube 0,662 x16



19. POMPA KE FIRED HEATER (L-223) Fungsi : mengalirkan air dari bak air lunak ke fired heater. Dasar perancangan : Tipe : pompa sentifugal Bahan konstruksi : cast iron Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3 Viskositas air = 0,8937 cP x 2,4191 =



2,1620 lb / ft. jam 6,0056 x 10-4 lb/ft.dt 3600 dt / jam



Massa masuk = 11376,8165 kg/jam = 5160,4921 lb/jam Rate volumetric ( Qf ) =



=



m



5160 ,4921 lb / jam 62,6736 lb / ft 3



= 82,3391 ft3/jam = 0,02287 ft3/detik x 7,481 gal/ft3 x 60 detik/menit = 10,26631 gpm Perhitungan diameter pipa :



D-41



Dopt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 x (10,26631)0,45 x ( 62,6736)0,13 = 0,5153 in Direncanakan : Ketinggian pipa (Z) = 42,8 ft Panjang pipa (L) = 58 ft Berdasarkan Perry’s 6 th table 6-42 s/d 6-43 didapatkan Dnominal = 3/8 in sch 40 Di = 0,493 in Do = 0,675 in a = 0,00133 ft2 Kecepatan linear ( v ) =



NRe =



Dxvx



=



Qf a



0,02287 ft 3 / det 0,00211 ft 2



10,8904 ft / det



0,824 / 12 ftx10,8904 ft / det x62,6736 lb / ft 3 6,0056 x10 4 lb / ft / det



NRe = 5457,0670 > 2100 ( aliran turbulen ) Dari Geankoplis gambar 2.10-3 hal 88 untuk cast iron didapatkan ε = 26 x 10-4 ε/D =



2,6 x10 4 0,824 in / 39,37 m / in



0,012423



f = 0,015 Dari Geankoplis table 2.10-1 hal 93 untuk sambungan valve didapatkan : Standard elbow 900 = 3 x 0,75 = 2,25 Globe valve = 1 x 9,5 = 9,5 Gate valve = 1 x 0,17 = 0,17



D-42



Tee = 1 x 1 =1 ΔL = 12,92 + 58 = 70,92 ft ΣF = 12.92 + 44,8 = 57,72 ft L v2 x ΣF = 4 x f x D 2 gc 2



57,72 10,8904 x 0,0518 in / 12 2 x32,174



ΣF = 4 x 001 x



0,38175



Dimana : α = 1 ( aliran turbulen ) ; Δv = 0,8547 ft/det ; Δp = 0 ; Δz = 35,2 ft Ws =



v2 2. .gc



z.



g gc



p p



F



Ws =



v2 2. .gc



z.



g gc



p p



F



2



0,9083 Ws = 2 x1x32,174 WHP =



Wsxm 550



( 42,8 x 1 ) + 0 + 1,1809 = 4,4048 lb.ft/lbm



4,4048 x5160 ,4921 = 0,0115 HP 550 x3600



Dari Timmerhaus 5th ed. Gambar 12-17 hal 516 diperoleh η pompa = 10% BHP =



WHP pompa



0,0115 = 0,1148 0,1



Dari Timmerhaus gambar 14.38 hal 521 diperoleh η pompa = 80% Daya pompa aktual =



BHP motor



0,1148 0,8



0,1435



20. FIRED HEATER (E-224) Fungsi : memanaskan air untuk air pencuci



0,5HP



D-43



Dasar perancangan : Tipe : double radiant section Jumlah : 1 buah Bahan konstruksi : carbon steel SA grade M tipe 316 Fluks Average Furnace : 12000BTU/jam.ft2



(Kern,table 19.2 hal 712)



Faktor perubahan panas overall : 0,57



(Kern,fig.19.15 hal 700)



Efisiensi overall (η) = 75%



(Kern, hal 702)



Suhu air masuk = 30 0C = 86 0F Suhu air keluar = 70 0C = 158 0F Densitas air = Densitas air = 0,99708 g/mL = 62,6736 lb/ft3 Massa air masuk = 11376,8165 kg/jam = 5160,4921 lb/jam Perhitungan :



Q . Acp



2 x fluks average = 2 x 12000 = 24000 BTU/jam.ft2



Jika factor perubahan panas overall (z) = 0,57,maka



Q . Acp.z



24000 = 42,105,2632 BTU/ jam.ft2 0,57



Kebutuhan bahan bakar untuk fired heater dipenuhi dengan menggunakan minyak bakar dengan heating value sebesar 19410BTU/lb (Perry’s 6 th hal 9-18) sehingga Mf =



m.Cp. T 5160 ,4921 x1,01x(158 86) = n.heatingvalue 0,75 x19410



Mf = 2,8075 lb/jam = 1,2734 kg/jam Panas yang dihasilkan bahan bakar : Qf = Mf x HV = 2,8075 lb/jam x 19410 BTU/lb = 54493,570 BTU/jam Jika efisiensi 75%, maka :



D-44



Qf =



54493 ,570 = 72658,1 BTU/jam 0,75



Dari Kern hal 702 didapatkan bahwa terdapat 17,44 lb udara dalam setiap 1 lb bahan bakar, sehingga udara yang dibutuhkan : = 2,8075 lb/jam x 17,44 = 48,9628 lb/jam Panas yang keluar = QA = m x λ QA



= 48,9628 lb/jam x 1,002 BTU/lb = 49090,1033 BTU/jam



Qw



= 2% x Qf = 2% x 72658,1 = 1453,162 BTU/jam



Qnett



= Qf + QA - QW = 72658,1+ 49090,1033 – 1453,162 = 107215,0413 BTU/jam



Jika sentalpi gas = 476 BTU/lb maka QG



= entalpi gas x (m bahan kabar + m udara ) = 476 (2,8075 + 48,9628 ) = 24642,6628 BTU/jam



Sehingga panas overall yang diperoleh sebesar Q



=Qnett - QG = 107215,0413 –24642,6628 = 82572,3785



Jika panjang tube (L) = 16 ft Pipa yang digunakan = 2 in nominal pipa IPS Luas permukaan pipa (A) = L x OD x π = 16 x 2/12 x 3,14 = 8,3733 ft2 Jumlah pipa (Nt)



=



Q fluksaveragexA



=



82572,3785 = 0,8218 ≈ 1 buah 12000 btu / ft2 x8,3733 ft2



D-45



Jarak dari pusat ke pusat = 8,5 in sehingga Acp per pipa =



8,5 x16 12



11,3333 ft2



Rasio jarak pusat ke pusat terhadap diameter =



8,5 12



4,25



Dari Kern,fig 19-11 total α adalah 0,575 Sehingga αAcp total



= jumlah pipa x Acp per pipa = 1 x 6,5166 = 6,5166



Refractory surface : End wall



= 2 x 15 x 10 = 300 ft2



Side wall



= 10 x 15 = 150 ft2



Bridge wall



= 10 x 15 = 150 ft2



Floor and arch = 2 x 15 x 15 = 450 ft2 AT = 300 + 150 + 150 + 450 = 1050 FT2 AR



= AT – (αAcp) = 1050 – 6,5166 = 1043,4834



Ag 1043 ,4834 = = 160,127 . Acp 6,5166 Ratio = 15 x 15 x 10 = 1,5 x 1,5 x 1,5 Tinggi fired heater : T = 2/3 (3√15 X 15 X 10) =8,7358 FT = 2,66 M



D.3 Unit Pengadaan Listik Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listik diperoleh dari listrik dari PLN dan generator set. Kebutuhan listik di pabrik metil ester ini digunakan untuk penerangan pabrik, peralatan proses produksi, peralatan utilitas dan lainnya



D-46



Perincian kebutuhan listik dibagi menjadi : a. Listrik untuk peralatn proses produksi b. Listrik untuk daerah pengolahan air c. Listrik untuk penerangan pabrik A.Listrik untuk Peralatan Proses Tabel D.5 Pemakaian Listrik Pada Peralatan Proses No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32.



Nama Alat Pompa Sentrifugal Mixer Dekanter I Pompa Sentrifugal Reaktor I Pompa Sentrifugal Reaktor II Dekanter II Pompa Sentrifugal Tangki Air Asam Washing Column Dekanter III Pompa Sentrifugal Tangki Adsorpsi Pompa Sentrifugal Filter Press I Pompa Sentrifugal Storage Metil Ester Tangki Gliserin Pompa Sentrifugal Tangki Asidulasi Dekanter IV Pompa Sentrifugal Pompa Sentrifugal Storage Soap And Fatty Acid Evaporator Cooler Pompa Rotary Filter Press II Pompa Rotary Storage Gliserin Storage Metanol Total



Kode Alat L-102 M-103 H-111 L-105 R-110 L-112 R-120 H-211 L-122 M-201 D-210 H-211 L-222 M-230 L-231 P-232 L-233 F-234 F-301 L-302 M-310 H-311 L-312 L-313



Jumlah 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1



Power ( HP ) 0,5 0,5 0,5 14 20 4 4,4 0,5 80 0,5 0,5 0,5 4 1 3 1 3 0,5 1,5 1 0,5 0,5 1,5 0,5



F-314



1



0,5



V-320 E-335 L-341 P-342 L-343 F-344 F-101



1 1 1 1 1 1 1 32



1 1 1,5 2 1,5 1,5 1,5 154,5



D-47



B. Listrik untuk Daerah Pengolahan air Pemakaian listrik untuk daerah pengolahan air ( water treatment ) Table D.6. Pemakaian Listrik pada Daerah pengolahan Air No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.



Nama Alat Pompa ke bak klorinasi Pompa ke bak sanitasi Pompa air sanitasi Pompa ke kation exchanger Pompa ke bak air pendingin Pompa air pendingin ke peralatan Cooling tower Pompa ke deaerator Pompa ke boiler Pompa ke fired heater Total



Kode Alat L-211 L-213 L-215



Jumlah 1 1 1



Power ( HP ) 1,5 0,5 0,5



L-221



1



0,5



L-225



1



4



L-233



1



0,5



P-227 L-229 L-231 L-223



1 1 1 1 10



0,5 0,5 0,5 0,5 10



Jadi kebutuhan total untuk motor penggerak sebesar : = ( 10 + 32 ) = 42 hp = 42 hp x 0,7475 kW Hp = 31,395 kW C. Listrik untuk penerangan Pemakaian listrik untuk penerangan dapat diperoleh dengan mengetahui luas bangunan dan area lahan yang diperlukan dengan menggunakan rumus : L=



A.F ............................................................... ( Sjamsu Amril, hal 174 ) U .D



Dimana : L



= lumen outlet



A



= luas daerah



D-48



F



= foot candle



U



= koefisien utilitas = 0,8



D



= efisiensi penerangan rata – rata = 0,75



Tabel D.7 Pemakaian Listrik untuk Penerangan 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.



Bangunan Parkir tamu Pos keamanan Parkir pegawai Taman Aula Kantin Perkantoran &TU Poliklinik Mushola Ruang proses produksi Ruang Ka.pabrik Ruang bahan baku Garasi Bengkel Pemadan kebakaran Ruang generador Ruang bahan bakar Laboratorium Gudang prod. samping Ruang produk utama Areal pengolahan air Areal peng. limbah Halaman dan jalan Areal perluasan Total



M2 45 40 90 600 400 40 500 50 50 2400 20 225 100 150 80 225 225 150 200 450 1200 500 1160 5600 14.500



Ft2 484,36 430,5 968,73 6458,19 4305,46 430,55 5381,82 538,18 538,18 25832,76 215,27 2421,82 1076,36 1614,55 862,09 2421,82 2421,82 1614,55 2152,73 4843,64 12916,38 5381,82 12485,83 60276,43 156072,91



Candel 5 10 5 10 10 10 15 15 10 25 25 15 10 10 15 15 15 15 10 10 20 20 10 5



Lumen 4036,37 7175,77 8072,74 107636,49 71757,66 7175,77 134545,61 13454,56 8969,71 1076364,86 5381,82 40363,68 17939,41 40363,68 17939,41 40363,68 21527,30 60545,52 60545,52 40363,68 430545,95 179394,14 208097,21 502303,60 3163167,24



a. Untuk penerangan pada daerah Pos keamanan, Aula, Kantin, Perkantoran, Poliklinik, Mushola, Ruang kepala pabrik dan Laboratorium digunakan lampu daylight 40 Watt/buah. Total lumen



= 7.175,77 + 71.757,66 + 7.175,77 + 134.545,61 + 13.454,56 + 8.969,71 + 5.381,82 + 40.363,68 = 288.824,57



D-49



Lumen output lampu daylight = 1600 288 .824 ,57 = 180,5 ≈ 181 buah 1600



Lampu daylight yang dibutuhkan =



b. Untuk penerangan pada daerah lain digunakan lampu jenis mercury 250 Watt/buah Total lumen = 3.163,24 – 288.824,57 =



2.874.342,6



Lumen output lampu mercury = 10.000 2.874.342, 67 = 287,43 ≈ 288 buah 10000



Lampu mercury yang dibutuhkan



=



Kebutuhan listrik untuk penerangan



= ( 181 x 40 ) + ( 288 x 250 ) = 79.240 Watt = 79,24 kW = 106,2626 hp ≈ 107 Hp



Maka total kebutuhan listrik yang diperlukan : Untuk penerangan pabrik = 79,24 kWh Untuk peralatan dan utilias



= 31,395 kWh



Total



= 110,635 kWh



Beban listrik = 110,635 kWh Beban terpasang = 130 kWh Jika digunakan Generador Set dengan esfisiensi 80% Maka tenaga genset yang dibutuhkan :



110,635 kWh = 138,30 kWh 0,8



Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar Bahan Bakar digunakan pada boiler, fired heater dan generator set



D-50



1. Kebutuhan bahan bakar boiler :



ms hv hL = xHV



mf =



ms (hv hL) 2530 ,9426 (515 ,1320 = 1000 0,80 x19410



0)



= 83,9624



lb/jam mf = 38,0851 kg/jam mf =



83,9624 lb / jam 1liter x = 48,2422 L/jam 3 49,29lb / ft 0,03531 ft 3



2. Kebutuhan bahan bakar fired heater : Mf =



m.Cp. T 5160 ,4921 x1,01x(158 86) = n.heatingvalue 0,75 x19410



mf = 2,8075lb/jam = 1,2734 kg/jam mf =



1,2734 kg / jamx 2,2064 lb / kg 1liter x = 1,6130L/jam 3 49,29lb / ft 0,03531 ft 3



3. Kebutuhan bahan bakar generator set : Kapasitas Generator Set = 162,5 kWh Sebagai bahan bakar Generator Set digunakan Diesel Oil yang mempunyai (Perry’s,3 rd ed, table 9-18 )



heating value = 19.410 Btu/lb Kebutuhan bahan bakar Generator Set : = 162,5 kWh .



1hp 0,7457 kWh



42,4 BTU / menit 1hp



= 9239,64 BTU/menit Efisiensi generator = 80 % Kebutuhan bahan bakar =



9.239 ,64 x60 = 35,7019 lb/jam = 16,1943 kg/jam 19 .410 x0,8



Jika diperlukan listrik padam 3 kali dalam sebulan selama 5 jam, maka kebutuhan bahan bakar Generator Set :



D-51



=



3k ali 5 jam 35,7019 lb / jam 1liter x x x = 307,6970 L/bulan 3 3 bulan k ali 49,29lb / ft 0,03531 ft



= 0,4274 L/jam Jadi kebutuhan bahan bakar total : = 48,2422 L/jam + 1,6130L/jam + 0,4274 L/jam = 50,2826 L/jam = 1206,7824 L/hari Direncanakan untuk membuat tangki penyimpan bahan bakar dengan spesifikasi sebagai berikut : Fungsi : menampung bahan bakar yang diperlukan untuk pembakaran pada boiler Fired heater, dan generator set Bahan : Cast Iron Waktu tinggal : 7 hari Rate volumetric : 623,5822 L/hari Volume bahan bakar = 7 x 1206,7824 = 8447,4768 L Tangki terisi 80% sehingga : Volume tangki =



8447,4768 = 10559,346 L 0,8



= 10559,346 L x 0,035313 ft3/L = 372,8505 ft3 Direncanakan tangki bahan bakar dengan kapasitas 372,8505 cutt.



E-1



APPENDIKS E ANALISA EKONOMI



A. Metode Penaksiran Harga Penaksiran harga peralatan tiap tahun mengalami perubahan sesuai dengan kondisi ekonomi yang ada. Untuk penaksiran harga peralatan, diperlukan indeks harga yang dapat digunakan untuk mengkonversi harga peralatan pada masa lalu, sehingga diperoleh harga alat saat ini, dengan menggunakan persamaan : Cx = Ck .



Ix Ik



(Peters,Timmerhaus & West. 5 th ed, hal 236)



Dimana : Cx



= taksiran harga alat saat ini



Ck



= taksiran harga alat pada tahun k



Ix



= indeks harga saat ini



Ik



= indeks harga pada tahun k



Sedangkan untuk mengestimasi harga alat yang sama dengan kapasitas yang berbeda dapat digunakan persamaan : HA = Ha .



CA CB



n



( Peters,Timmerhaus & West. 3 th ed, hal 166)



Dimana : HA



= harga alat A



HB



= harga alat B



CA



= kapasitas alat A



CB



= kapasitas alat B



n



= eskponen, dapat dilihat pada tabel 5, hal 167 Peters,Timmerhaus



E-1



E-2



Indeks harga alat pada pra rencana pabrik biodiesel dari minyak jarak dengan proses transesterifikasi didasarkan pada Peters &Timmerhaus 5 th ed, hal 238 Table E.1. Indeks Harga Alat No 1. 2. 3. 4. 5.



Tahun ( y )



Indeks Harga (x )



1998



389,5



1999



390,6



2000



394,1



2001



394,3



2002



390,4



Kenaikan harga tiap tahun dan indeks harga merupakan fungsi linear, maka dapat digambarkan dalam grafik sebagai berikut. Dari grafik didapat persamaan : y = 0,2171x + 1974 Indeks harga pada tahun 2009 ( y = 2009 ) 2009 = 0,2171 x + 1914 x = 437,5864 Jadi indeks harga alat pada tahun 2009 adalahg 437,5864 B. Harga Peralatan Dengan menggunakan persamaan – persamaan pada metode penaksiran harga, didapatkan harga peralatan proses seperti pada tabel E.2 dan harga peralatan utilitas pada tabel E.3. Contoh perhitungan peralatan : Nama alat



: Storage gliserin



E-3



Bahan konstruksi



:Cast Iron



Volume tangki



: 1382,82 ft3 = 39,16m3



Dari Peters, Timmerhaus & West, fig. 12-55, hal 557 : Harga storage tahun 2002 = $ 30.000 Indeks harga tahun 2002 = 390,4 Harga storage gliserin pada tahun 2009 adalah : =



indekstahun2009 x harga tahun 20002 indekstahun20009



=



437 ,5864 x$30 .000 390 ,4



= $ 33.626,004 ≈ $ 33.700 = Rp.337.000.000 (asumsi : $ 1 = 10.000 pada tahun 2009) Tabel E.2.Harga Peralatan Proses No



Alat



Kode Alat



Jumlah



Harga Satuan Thn 2009$/Unit



Harga Total $



Harga Total IDR



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18



Storage Metanol Pompa Metanol Mixer Dekanter I Pompa sentrifugal Reaktor I Pompa sentrifugal Reaktor II Dekanter II Pompa sentrifugal Tangki Air Asam Washing column Dekanter III Pompa sentrifugal Tangki Adsorpsi Pompa sentrifugal Filter Press I Pompa sentrifugal



F 101 L 102 M 103 H 111 L 105 R 110 L 112 R 120 H 211 L 122 M 201 D 210 H 311 L 222 M 230 L 231 P 232 L 233



1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1



303.700 20.250 404.850 50.600 20.920 101.660 20.920 101.660 50.600 20.920 101.200 104.015 50.600 20.920 60.725 20.920 105.250 20.920



303.700 20.250 404.850 50.600 20.920 101.660 20.920 101.660 50.600 20.920 101.200 104.015 50.600 20.920 60.725 20.920 105.250 20.920



3.037.000.000 220.500.000 4.048.500.000 506.000.000 209.200.000 1.016.600.000 209.200.000 1.016.600.000 506.000.000 209.200.000 1.012.000.000 1.040.150.000 506.000.000 209.200.000 607.250.000 209.200.000 1.052.500.000 209.200.000



E-4



19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32



Storage Metil Ester Tangki Gliserin Pompa sentrifugal Tangki Asidulasi Dekanter IV Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal Storage Soap & Fatty Acid Evaporator Cooler Pompa Rotary Filter Press II Pompa Rotary Storage Gliserin



F 234 F 301 L 302 M 310 H 311 L 312 L 313



1 1 1 1 1 1 1



402.600 30.400 20.920 60.725 50.600 20.920 20.920



402.600 30.400 20.920 60.725 50.600 20.920 20.920



4.026.000.000 304.000.000 209.200.000 607.250.000 506.000.000 209.200.000 209.200.000



F 314



1



50.600



50.600



506.000.000



V 320 E 335 L 341 P 342 L 343 F 344



1 1 1 1 1 1 32



105.700 40.850 20.920 105.250 20.920 303.700 1.854.655



105.700 40.850 20.920 105.250 20.920 303.700 1.854.655



1.057.000.000 408.500.000 209.200.000 1.052.500.000 209.200.000 3.037.000.000 1.017.455.000



Tabel E.3 Harga Peralatan Utilitas No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18



Alat Bak Penampung Air Kawasan Pompa Bak Klorinasi Bak Klorinasi Pompa Bak Sanitasi Bak Sanitasi Pompa Air Sanitasi Pompa Kation Excanger Kation Excanger Anion Excanger Bak Air Lunak Pompa Air Pendingin Bak Air Pendingin Pompa Peralatan Cooling Tower Pompa Deaerator Daerator Pompa Fired Heater Fired Heater



Jumlah



Harga Satuan Thn 2009$/Unit



Harga Total ($)



F 210



1



30.370



30.370



33.700.000



L 211 F 212 L 213 F 214 L 215 L 221 D 222a D 222b F 220 L 225 F 226 L 227 P 228 L 229 F 230 L 223 E 224



1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 18



20.920 30.370 20.920 30.370 20.920 20.920 34.300 34.300 30.370 20.920 30.370 20.920 50.600 20.920 50.050 20.920 70.600 559.120



20.920 30.370 20.920 30.370 20.920 20.920 34.300 34.300 30.370 20.920 30.370 20.920 50.600 20.920 50.050 20.920 70.600 559.120



29.200.000 33.700.000 29.200.000 33.700.000 29.200.000 29.200.000 143.000.000 143.000.000 33.700.000 29.200.000 33.700.000 29.200.000 56.000.000 29.200.000 50.500.000 29.200.000 76.000.000 970.600.000



Kode Alat



Harga Total IDR



E-5



Harga peralatan



= Harga peralatan proses + Harga peralatan utilitas = Rp 1.017.455.000 + Rp 970.600.000 = Rp 1.988.055.000



Dengan faktor keamanan 20 % harga peralatan, maka: Harga perlatan total



= Rp 1.988.055.000 + (0,2 x Rp 1.988.055.000) = Rp 2.385.666.000



C. Perhitungan Harga Bahan Baku Harga Bahan Baku 1. Biji Jarak Pagar Harga



= Rp1.000,-/kg



Kebutuhan



= 27.619,2053 kg/jam



Biaya per tahun



= 27.619,2053 kg/jam x Rp1.000,-/kg x 24 jam/hari x 300 hari/tahun



Total



= Rp 198.858.278.160,-/tahun



2. Metanol ( CH3OH ) Harga



= Rp.1.500,-/kg



Kebutuhan



= 5.671,0889 kg/jam = 5.671,0889 kg/jam x 24 jam/hari x Rp.1.500,-/kg x 300 hari/ta hun



Total



= Rp 61.247.760.120,-/tahun



3. NaOH Harga



= Rp.6.000,-/kg



Kebutuhan



= 25,1691 kg/jam = 25,1691 kg/jam x Rp.6.000,-/kg x 24 jam/hari



E-6



x 300 hari/tahun Total



= Rp.1.087.305.120,-/tahun



4. HCL Harga



= Rp.3.000,-/kg



Kebutuhan



= 373,6572 kg/tahun = 373,6572 kg/tahun x Rp.7.000,-/kg x 24 jam/hari x 300 hari/tahun



Total



= Rp.8.070.995.520 ,-/tahun



5. Activated Carbon Bleacing Harga



= Rp.5.000,-kg



Kebutuhan



= 390,0322 kg/tahun = 390,0322 kg/tahun x Rp.5.000,-kg x 24 jam/hari x 300 hari/tahun



Total



= Rp.14.041.159.200,-/tahun



Total harga bahan baku pertahun = Rp 198.858.278.160 + Rp 61.247.760.120 + Rp. 1.087.305.120 Rp. 8.070.995.520 + Rp. 1.087.305.120 = Rp. 23.199.459.840 Harga Jual Produk 1. Metil Ester Produk metil ester/tahun = 27.722,2222 kg/tahun Harga/kg



= Rp.18.000,-



Penjualan metil ester/tahun = 27.722,2222 kg/jam x Rp.8.000



E-7



= Rp 1.596.800.000.000 kg/jam Harga Pengemasan



= Rp 10.000,-/drum x 200.000 kg/tahun x 1 drum/50 kg = Rp 40.000.000,-/jam



2. Gliserin Produk gliserin



= 2.600,2147 kg/jam = 18.721.546 kg/tahun



Harg /kg



= Rp. 30.000,-



Total Penjualan Gliserin = 18.721.546 kg/tahun x Rp.30.000 = Rp 561.646.375.200 Harga Pengemasan



= Rp 10.000,-/drum x 18.721.546 kg/tahun x 1 drum/50 kg = Rp 3.744.309.200.,-/tahun



Total penjualan per tahun



= Rp. 1.596.800.000.000 + Rp 561.646.375.200,= Rp. 2.158.446.375.200



Total biaya pengemasan



= Rp. 40.000.000,- + Rp. 3.744.309.200,= Rp. 3.784.309.200,-



D. PERHITUNGAN BIAYA UTILITAS Kebutuhan Air. Kebutuhan air



= 24.264,3057 kg/jam = 174.703.001 kg/tahun



Harga air/kg



= Rp.25,00-



Biaya kebutuhan air = 174.703.001 kg/tahun x Rp.25,00-/kg = Rp. 4.376.575.026



E-8



Kebutuhan Listrik Total kebutuhan



= 110,635 kWh



Beban listrik terpasang



= 130 kWh



Biaya beban per bulan



= Rp.25.000,-/kVA



Biaya listrik perbulan



= Rp.25.000,- x 130 x 12 = Rp.39.000.000,-



Biaya penggunaan listrik : Waktu beban puncak



= Rp.425,-/kWh ( pk.18.00-22.00 )



Luar waktu beban puncak



= Rp.350,-/kWh ( pk.22.00-18.00 )



Biaya penggunaan listrik : = ( Rp.425 x 4 x 110,635 x 350) + ( Rp.350 x 20 x 110,635 x 350) = Rp.336.883.575,Biaya listrik terpakai per tahun = Biaya beban + biaya penggunaan listrik = Rp.39.000.000,- + Rp. 336.883.575,= Rp.375.883.575,Kebutuhan bahan bakar Harga bahan bakar per liter



= Rp.4000,-/lt



Kebutuhan bahan bakar per tahun = bahan bakar boiler + bahan bakar heater + bahan bakar generator = 1.206,7824 L/hari = 362.034,72 L/tahun Biaya bahan bakar pertahun = 362.034,72 L/tahun x Rp.4000,= Rp. 1.448.138.880 L/tahun



E-9



Kebutuhan Tawas Kebutuhan tawas/jam = 2,5866 kg/jam Harga tawas/Kg



= Rp 2.500



Biaya tawas/tahun



= 2,5866 kg/jam x Rp 2.500 x 24 jam/hari x 300/hari = Rp 46.558.800,-/kg



Total biaya utilitas per tahun



= Rp. 4.376.575.026 + Rp. 375.883.575 + Rp.1.448.138.880 + Rp 46.558.800 = Rp.6.247.156.281,-



E. Perhitungan Harga Tanah Dan Bangunan Luas tanah



= 250.000 m2



Luas bangunan



= 120.000m2



Harga tanah



= Rp.300.000,-/m2



Harga tanah



= 250.000 m2 x Rp. 120.000,-/m2 = Rp.3.000.000.000,-



Harga bangunan = 150.000 m2 x Rp.250.000,-/m2 = Rp. 3.750.000.000 Total harga tanah dan bangunan = Rp. 3.000.000.000. + Rp. 3.750.000.000,= Rp. 6.750.000.000,F. Perhitungan Gaji Karyawan Tabel E.4 Daftar Upah Karyawan No 1 2



Jabatan Direktur Utama Direktur Produksi danTeknik



Jumlah 1 1



Gaji/bulan ( Rp) 15.000.000 10.000.000



Total ( Rp ) 15.000.000,00 10.000.000,00



E-10



13 14



Direktur Administrasi dan Keuangan Sekretaris Kepala Litbang Karyawan Litbang Kepala Departemen Quality Control Kepala Departemen Produksi Kepala Departemen Teknik Kepala Departemen Pemasaran Kepala Departemen Keuangan dan Akuntansi Kepala Departemen Sumber Daya Manusia Kepala Departemen Umum Kepala Divisi Produksi



15



Karyawan Divisi Produksi



16



Kepala Divisi Bahan Baku



17



Karyawan Divisi Bahan Baku



18



Kepala Divisi Utilitas



19



Karyawan Divisi Utilitas



20



Kepala Divisi Bengkel dan Perawatan Karyawan Divisi Bengkel dan Perawatan Kepala Divisi Quality Control Karyawan Divisi Quality Control Kepala Divisi Pengedalian Proses Karyawan Divisi Pengedalian Proses Kepala Divisi Kesehatan Karyawan Divisi Kesehatan Kepala Divisi Ketenagakerjaan Karyawan Divisi Ketenagakerjaan Kepala Divisi Pembelian Karyawan Divisi Pembelian Kepala Divisi Penjualan Karyawan Divisi Penjualan Kepala Divisi Promosi Periklanan Staff Divisi Promosi Periklanan Kepala Divisi Research Marketing StaffResearch Marketing Kepala Divisi Keuangan Staff Divisi Keuangan Kepala Divisi Akuntasi Staff Divisi Akuntasi



3 4 5 6 7 8 9 10 11 12



21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41



1



10.000.000



10.000.000,00



3 1 2 1 1 1 1



2.500.000 4.000.000 3.000.000 4.000.000 4.000.000 4.000.000 4.000.000



7.500.000,00 4.000.000,00 6.000.000,00 4.000.000,00 4.000.000,00 4.000.000,00 4.000.000,00



1



4.000.000



4.000.000,00



1



4.000.000



4.000.000,00



1 1 5 15 1 2 8 1 3 5 1



4.000.000 4.000.000 2.500.000 1.600.000 3.000.000 2.000.000 1.250.000 3.000.000 2.000.000 1.400.000 3.000.000



4.000.000,00 4.000.000,00 12.500.000,00 24.000.000,00 3.000.000,00 4.000.000,00 10.000.000,00 3.000.000,00 6.000.000,00 7.000.000,00 3.000.000,00



4



1.400.000



5.600.000,00



1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 4 1 2 1 2 1 2 1 2



3.000.000 2.000.000 3.000.000 2.000.000 4.000.000 2.000.000 3.000.000 1.600.000 3.000.000 1.600.000 3.000.000 1.600.000 3.000.000 1.600.000 4.000.000 2.000.000 3.000.000 2.000.000 3.000.000 2.000.000



3.000.000,00 4.000.000,00 3.000.000,00 4.000.000,00 4.000.000,00 4.000.000,00 3.000.000,00 3.200.000,00 3.000.000,00 3.200.000,00 3.000.000,00 6.400.000,00 3.000.000 3.200.000,00 4.000.000,00 4.000.000,00 3.000.000,00 4.000.000,00 3.000.000,00 4.000.000,00



E-11



42 43 44 45 46 47 48



Kepala Divisi Humas Staff Divisi Humas Kepala Divisi Personalia Staff Divisi Personalia Kepala Divisi Administrasi Staff Divisi Administrasi Kepala Divisi Transportasi



49



Staff Divisi Transportasi



50 51 52 53 54



Kepala Divisi Keamanan dan Keselamatan Staff Divisi Keamanan dan Keselamatan Kepala divisi kebersihan Staff Divisi Kebersihan Dokter Total



1 2 1 2 1 4 1 2 3



3.000.000 1.600.000 3.000.000 1.600.000 3.000.000 1.600.000 3.000.000 1.600.000 1.300.000



3.000.000,00 3.200.000,00 3.000.000,00 3.200.000,00 3.000.000,00 6.400.000,00 3.000.000,00 3.200.000,00 3.900.000,00



1



3.000.000



3.000.000,00



12



1.600.000



19.200.000,00



1 5 1 131



2.000.000 1.500.000 3.000.000



2.000.000,00 7.500.000,00 3.000.000,00 301.200.000,00



Total gaji karyawan perbulan = Rp. 301.200.000,Karyawan per tahun = Rp. 301.200.000,- x 12 = Rp. 3.614.400.000,-



STEAM



HW



2



NaOH



7



TEMPERATUR



6



ALIRAN CAIR



5



M 103



M 130 CaCl2 11



ALIRAN



4



WASTE



3



SC



WASTE



2



STEAM



1



HW



HOOT WATER



No



SIMBOL



KETERANGAN



27



F 324



STORAGE GLISERIN



26



L 323



POMPA



25



P 322



FILTER PRESS II



24



L 321



POMPA



23



V 320



EVAPORATOR



22



L 312



POMPA



21



H 331



DEKANTER IV



20



M 310



TANGKI ASIDULASI



19



L 302



POMPA



18



F 301



TANGKI GLISERIN



17



F 234



STORAGE METIL ESTER



16



L 233



POMPA



15



P 232



FILTER PRESS I



14



L 231



POMPA



13



M 230



TANGKI ASIDULASI



12



L 212



POMPA



11



H 211



DEKANTER III



10



D 210



WASHING COLUMN



9



L 122



POMPA



8



H 121



DEKANTER II



7



R 120



REAKTOR II



6



L 112



POMPA



5



H 111



DEKANTER I



4



R 110



REAKTOR I



3



M 103



MIXER



2



L 102



POMPA METANOL



1



F 101



STORAGE METANOL



No



KODE



NAMA ALAT



STEAM CONDENSAT STEAM



LC



LC



RC M 230 3



7



LC



LC



16



6



1



D 210



TC



RC LI



TC



F 234



15



RC



R 120



R 110



P 232



LI



10



LI



12



E 151 L 233



14 L 231



F 101 LI



8 H 111



H 121



H 211 L 122



L 112



L 102



L 212



9



4



13



5



22 21



V 320



HCL



FC F 324 P 322 TC



17



18



L 323



M 310



F 301



L 321



20 19



WASTE



H 331 L 302 L 312 SC



Neraca Massa (Kg/jam) Nomor Aliran Komponen 1 CH3ONa



111,8634



Metanol



5.534,62



2



4



5



6



7



8



9



10



89,4907



268,4722



11



12



13



14



15



16



17



18



19



20



1.226,53



1.037,94 19,7700



21



22



JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG



111,8634



H2O NaOH



3



82,8576



2.204,98



881,9923



29.832,83



553,4619



1.322,988



7,6372



7,5608



0,0763



3,7293



65,8894 276,8557



255,0485



0,1221



0,1160



13,4236



0,0763



12,0930



0,1221



3,2944



3,2944



410,2123



21,5901



21,5901



21,5901



276,8557



276,8557



276,8557



276,8557



276,8557



Trigliserida



276,8557



SABUN



135,1702



128,4117



6,7585



6,7585



6,7585



Unsaponific



419,4783



419,4783



419,4783



419,4783



419,4783



139,2554



8.333,33



268,4722



7,3292



7,3292



414,2881



414,2881



6,9627



268,4721 0,1221



1.226,53 0,1221



276,8557



27,6302



414,2881



413,4595



0,0061



19,7700



19,7700



410,2123



410,2123



274,6299



274,6299



4.716,002



FLOWSHEET PRA RENCANA PABRIK BIODIESEL DARI MINYAK JARAK



DIRANCANG OLEH 414,2881



ALBERTUS WISANGKOLI HCL



54,6282



NaCL



020 501 0001



1.037,93 3.209,47



3.209,47



3.209,47



3.209,47



3.209,47



3.209,47



139,8261



139,8261



2.600,22



2.600,22



2.600,22



2.600,22



2.600,22



7.880,66



6.867,40



10.525,69



2.600,22



DISETUJUI OLEH DOSEN PEMBIMBING FFA



139,8261



Gliserin



2.720,57



Metil Ester



27.527,5



TOTAL



5.646,48



82,8576



33.498



139,8261 2.584,54



3.602,51



139,8261



136,0284



136,0284



136,0284



27.527,5



27.527,5



27.777,78



28.366,63



58.342,65



669,0546



29.832,81



139,8261 7,6361



658,6875



139,8261



8,0380



8,0380



27.777,78



27.777,78



28.914,31



8.387,96



32.123, 77



8,0380



3.479,63



8,0380 27.777,78



27.777,78



27.722,22



28.511,98



28.737,52



28.218,99



7.880,66



1.037,93



Ir. BAMBANG POERWADI, MS Ir. TAUFIK ISKANDAR



PROSES PRODUKSI



25



L 244



POMPA SANITASI



24



F 243



BAK SANITASI



23



L 242



POMPA KLORINASI



22



F 240



BAK KLORINASI



21



L 241



POMPA AIR BERSIH III



20



P 230



COOLING TOWER



19



L 232



BAK AIR PENDINGIN



18



L 234



POMPA AIR BERSIH II



17



Q 220



BOILER



16



L 225



PENAMPUNG AIR DEMIN



15



L 221



POMPA DEARATOR



14



D 222



DEARATOR



13



F 224



PENAMPUNG AIR LUNAK



D-225A



STEAM + O2+ GAS IMPURITIS



D-222



Al2(SO4)3.10H2O Gas



D-225B



FUEL OIL UDARA Q-220 H-217 L-221



BLOW DOWN



F-224 L-223



F-218



F 213



F-215



M-210



L-214



L-216



D 225b ANION EXCHANGER



11



D 225a CATION EXCHANGER



10



L 226



POMPA AIR BERSIH I



9



F 218



BAK AIR BERSIH



8



H 217



SAND FILTER



7



H 210



CLARIFIER



6



L 216



POMPA BAK SKIMER



5



F 215



BAK SKIMER



4



L 214



POMPA BAK SENDIMENTSI



3



F 213



BAK SENDIMENTASI



2



L 212



POMPA AIR SUNGAI



1



H 211



FILTER AIR



NO



KODE



NAMA ALAT



P-230 L-226



L-212



12



DRAINASE



PROSES PRODUKSI



L-211 F-232 L-231 L-234



Air sungai F-240



H-211



L-241



Cl2



AIR SANITASI



F-243 L-242



L-244



PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG UNIT PENGOLAHAN AIR PRA RENCANA PABRIK MINYAK JARAK DIRENCANAKAN OLEH



DISETUJUI DOSEN PEMBIMBING :



Albertus Wisangkoli 020.501.0001



Ir. Bambang Poerwadi.MS. Ir. Taufik Iskandar.