![Redesign Heat Exchanger Tipe Shell and Tube Dari Tipe Plate and Frame [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/redesign-heat-exchanger-tipe-shell-and-tube-dari-tipe-plate-and-frame.jpg)
3 0 513 KB
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
BAB I PENDAHULUAN I.1. SEJARAH Pembangunan PT. Indo Acidatama Tbk. dimulai sejak tahun 1983 sedangkan pendiriannya baru direalisasikan pada Juni 1987 dengan fasilitas pemerintah dalam rangka Penanaman Modal Dalam Negeri (PMDN) dan berstatus sebagai badan hukum perseroan terbatas (PT). Pabrik dibangun di atas tanah seluas 11 hektare dengan kapasitas terpasang 18.000 kL etanol/tahun, asam asetat 12.000 ton/tahun, dan etil asetat sebesar 4.500 ton/tahun. Berbagai upaya modifikasi dan ekspansi dilakukan sehingga dalam satu dasawarsa kapasitas produksi etanol menjadi yang terbesar di Indonesia dengan luas lahan 22 hektare. Pendirian pabrik ini diresmikan oleh Presiden Republik Indonesia pada 20 Juli 1989. Awalnya, perseroan bernama PT. Indo Alkohol Utama, kemudian tahun 1986 berubah nama menjadi PT. Indo Acidatama Chemical Industry dengan etanol sebagai produk utama dan bergerak dalam bidang industri agro kimia. Pabrik ini melakukan merger dengan PT. Sarasa Nugraha Tbk. pada 4 Oktober 2005 dan tercatat di Bursa Efek Indonesia dengan kode SRSN pada group industri dasar dan kimia. Tanggal 30 Juni 2006 berubah menjadi PT. Indo Acidatama Tbk. hingga saat ini. Alat industri kimia dirancang oleh Krupp Industrie Technics GmBH Jerman Barat, sedangkan teknologi proses kimia diperoleh dari Hull AG Jerman Barat. Pemasangan mesin dan peralatan seluruhnya dilakukan oleh putra Indonesia dibawah supervisi dari Industrie Technics GmBH Jerman Barat. Investasi pendirian pabrik ini sebesar Rp. 48.517.304.000,00. Pembangunan pabrik selesai secara bertahap sebagai berikut : 1
Unit etanol selesai pada November 1988
2
Unit asam asetat selesai pada Maret 1989
3
Unit etil asetat selesai pada Maret 1989
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta 1
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Pabrik ini merupakan pabrik etanol dengan kapasitas terbesar di Indonesia dan merupakan pabrik etanol integrated pertama di Asia Tenggara. Sebutan pabrik etanol integrated diberikan karena selain memproduksi etanol, juga memproduksi asam asetat, asetaldehide dan etil asetat, tetapi khusus saat ini PT. Indo Acidatama Tbk hanya memproduksi asam asetat dan asetaldehide apabila ada permintaan pasar. Unit etanol mulai berproduksi pada bulan Desember 1988 dengan mutu terbaik di Asia Tenggara. Unit asam asetat dan etil asetat mulai berproduksi pada bulan Juni 1989 dan perluasannya mulai berfungsi sejak Maret 1995. Pembangunan pabrik PT. Indo Acidatama Tbk. dengan dukungan peralatan serba modern mampu mengolah tetes tebu (molasses) yang merupakan hasil samping pabrik gula menjadi produk-produk kimia yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Produk kimia tersebut dipakai sebagai bahan dasar dari industri-industri lainnya. PT. Indo Acidatama Tbk. memakai bahan baku tetes sebanyak 142,8 Kton/tahun. Ekspor perdana telah terealisir 5 Desember 1988 sebanyak 1500 kL etanol ke Jepang dan dilepas oleh Direktur Jenderal Bea Cukai saat itu. I.2. LOKASI DAN TATA LETAK PT Indo Acidatama Tbk. terletak di Jalan Raya Palur km 10, Dusun Jangganan, Desa Kemiri, Kecamatan Kebakkramat, Kabupaten Karanganyar, Jawa Tengah, sekitar 15 km ke arah timur laut dari kotamadya Surakarta. Sebelah utara pabrik berbatasan dengan Jalan Desa Kemiri, sebelah selatannya berbatasan dengan Sungai Sroyo Jaten, sebelah baratnya berbatasan dengan PT SWA IV, dan sebelah timurnya berbatasan dengan persawahan penduduk. Berikut ini beberapa pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik, baik dari segi ekonomi maupun segi sosial. 1. Penyediaan Bahan Baku Bahan baku tetes tebu mudah diperoleh dari hasil samping pabrik gula di Pulau Jawa, terutama Jawa Tengah dan Jawa Timur, seperti pabrik gula Madukismo, Sumberharjo, Sragi, dan Pangkah. 2. Transportasi Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta 2
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Transportasi darat untuk bahan baku dan pemasaran produk mudah dilakukan dengan truk container/bulk sebab pabrik ini terletak di dekat Jalan Raya Palur yang merupakan jalan menuju Semarang dan Surabaya yang merupakan kota-kota besar yang memiliki pelabuhan untuk kegiatan ekspor-impor. 3. Pemasaran Lokasi PT Indo Acidatama Tbk. tidak jauh dengan berbagai macam pabrik yang membutuhkan produknya, sehingga memudahkan pemasaran produk etanol dan etil asetat. 4. Tenaga Kerja Kebutuhan tenaga kerja mudah terpenuhi. Tenaga kerja tidak terampil dan tidak terdidik diperoleh dari sekitar pabrik, tenaga kerja terampil diperoleh dari lulusan sekolah kejuruan, sedangkan untuk tenaga kerja terdidik dapat diperoleh dari perguruan tinggi yang banyak terdapat di Jawa Tengah dan DIY. 5. Utilitas Kebutuhan air mudah terpenuhi karena daerah sekitar pabrik bukan daerah yang sulit air. Kebutuhan air dipenuhi dari air tanah (artesian source) yang berada dalam lokasi pabrik. Kebutuhan listrik dipenuhi dari suplai PLN dengan gardugardu utama yang melintas sekitar pabrik dan diesel generator sebagai cadangan. Bahan baku untuk menghidupkan ketel diperoleh dari Pertamina Cilacap. Kebutuhan telekomunikasi diperoleh dari PT Telkom. 6. Pembuangan Limbah Limbah pabrik berwujud gas dan cair. Limbah gas berupa CO 2 yang merupakan hasil dari unit fermentasi, gas hasil pembakaran bahan bakar untuk diesel dan ketel serta gas CH 4 dari area tangki penampungan limbah cair pabrik. Limbah cair berupa stillage yang merupakan sisa hasil penyulingan pada unit etanol dan air buangan proses (luther water). Gas CO2 telah diolah menjadi CO2 cair oleh PT Sama Mandiri yang merupakan anak perusahaan PT Indo Acidatama Tbk. Gas hasil pembakaran relatif tidak berbahaya bagi lingkungan sehingga dapat langsung dibuang ke atmosfer melalui cerobong asap. Gas metana (CH 4) yang menjadi hasil samping dari tangki penampungan limbah cair ditampung untuk dijadikan bahan bakar boiler.
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta 3
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
7. Cuaca Cuaca di area pabrik cukup baik yaitu kondisi udara tidak terlalu panas dan tidak terlalu dingin. Hal ini sangat menunjang bagi proses fermentasi terutama bagi pertumbuhan yeast. Tata letak PT Indo Acidatama Tbk. secara garis besar terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu 1 Bagian tangki penyimpanan bahan baku, 2 Bagian kantor, 3 Bagian proses, 4 Bagian utilitas, bengkel, dan gudang, 5 Bagian pengolahan limbah.
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta 4
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Gambar 1.Tata Letak PT Indo Acidatama Tbk.
Gambar 1. Tata Letak Pabrik Acidatama Tbk.
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta 5
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Keterangan Gambar :
21 Menara pendingin
1A. Mess
22 Tangki penyimpanan air
1B. Mess
proses
2
Gedung joglo
3
Jembatan timbang
4
Kantor
5
Gudang
6
Penerimaan molasses
7
Garasi
26 Steam boiling house
8
Kantor laboratorium
27 Penyimpanan nitrogen
9
Stasiun pengapalan
28 Tangki bahan bakar
10 Kantin
23 Raw water pit dan water tower 24 Tempat kerja 25 Voltage distribution transformer
29 Unit molding
11 Penyimpanan tetes tebu
30 Chlorine dosing dan panel
12 Asam asetat area 400 dan 500 13 Etil asetat area 500 14 Penyimpanan produk area 500
cooling tower 31 Analysisshelter 32 Chimney foundation 33 Keamanan 34 Bak anaerob I
15 Drum produk
35 Bak anaerob II
16 Tangki produksi area 400
36 Bak anaerob III
17 Ruang kontrol
37 Bak anaerob IV
18 Area destilasi Ethanol
38 Bak maturasi
19 Fermentasi area 400
39 Gudang kapur dan pemroses
20 Blowerhouse
netralisasi pH
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta 6
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
I.3. SPESIFIKASI BAHAN Bahan baku utama adalah molasses atau tetes tebu yang merupakan hasil samping dari pabrik gula. Bahan baku ini mudah diperoleh dari pabrik – pabrik gula yang meliputi Jawa, Lampung dan mengimport dari luar negeri. 1. Spesifikasi Bahan Baku Bahan baku tetes yang dipakai dalam produksi di pabrik ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut: Total sugar ( TS ) Kekentalan 2. Spesifikasi Produk
: 55 % w/w : 85 0 Brix
Produk – produk yang dihasilkan PT.Indo Acidatama Tbk adalah sebagai berikut: a
Ethanol PT. Indo Acidatama memproduksi etanol yang berkualitas etanol super prima bebas dari methanol, asetal dehyde dan logam berat. Kegunaan • • • •
etanol antara lain: untuk industri minuman, kosmetik, parfum, dan cigarette. untuk melarutkan lemak, resin, oil dan hydrocarbon. bahan baku pembuatan acetal dehyde, acetic acid dan ethylene. untuk kebutuhan industri farmasi, jamu dan rumah sakit. Spesifikasi dari produk etanol yang dihasilkan adalah sebagai berikut: Kadar ethanol
: 96.5 % volume
Waktu uji permanganat
: min. 30 menit
Fussel oil
: min. 2 mg/L
Asetaldehid
: maks. 2 mg/L
Asam asetat
: maks. 4 mg/L
Basa dan Furfural
: tak terdeteksi
Metil Ester
: maks. 20 mg/L
Abu
: maks. 5 mg/L
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
7
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
PT. Indo Acidatama Tbk merupakan penghasil ethanol dengan kapasitas
b
terbesar di Indonesia. Sisa penguapan : maks. 0.005 % berat Ethyl acetat Kegunaan dari ethyl acetat adalah sebagai bahan pelarut cat plastic dan untuk kebutuhan industri farmasi, cat, percetakan dan lain-lain. Spesifikasi
c
dari produk yaitu: Kadar etil asetat Keasaman Warna Titik nyala Kandungan air (20 0C) Asetaldehid
: 100 % berat : maks. 0.5 mL/Kg : maks. 8 APHA : -4 0C : 3.3 % berat
Etanol, Asam Asetat dan Ethyl acetat merupakan produk utama sedangkan Asetaldehid merupakan produk intermediet di PT. Indo Acidatama Tbk. Spesifikasi dari produk ini adalah sebagai berikut: Kadar asetaldehid Ethanol Air Aseton Asam asetat Besi Sisa penguapan Warna
: min. 99.9 % berat : maks. 0.08 % berat : maks. 0.05 % berat : maks. 0.05 % berat : maks. 0.05 % berat : maks. 1 ppm : maks. 10 ppm : maks. 15 APHA
Di samping itu proses produksi dalam PT Indo Acidatama Tbk. menghasilkan produk samping berupa gas CO2 yang selanjutnya diolah dan dipasarkan oleh PT Sama Mandiri dan pada saat ini telah dikembangkan pula pengolahan limbah padat menjadi pupuk kompos yang telah mencapai tahap pemasaran kepada konsumen. I.4. UNIT PROSES DAN KAPASITAS Dewasa ini unit proses dan total kapasitas produksi PT. INDO ACIDATAMA Tbk. dan data-data teknis lainnya dapat diringkas sebagai berikut:
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
8
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Tabel 1. Unit Proses dan Kapasitas Produksi Kapasitas / Supplier Tahun
Unit proses Molasses / tetes tebu
tahun 337.750 kL
Etanol
Etil asetat
42.000 kL
7.500 ton
mesin
Jenis produk
penyelesaian
dan kadar Mash
1988
kadar Etanol
KruppGermany
12 % bv Etanol super
Krupp-
1988
Germany Krupp-
1989
Germany
prima 96,5 % bv Etil asetat 100 % bw
I.5. FASILITAS PENUNJANG Fasilitas penunjang yang telah dimiliki oleh PT Indo Acidatama Tbk. untuk mendukung proses produksi adalah : 1
Unit Utilitas
2
Unit Penerimaan dan Penyimpanan Bahan Baku
3
Unit Pengepakan Produk (shipping) dan Penyimpanan Produk
4
Unit Moulding untuk menghasilkan jerigen plastik (volum @ 30 Liter) sebagai kemasan
5
Pengolahan dan Pengendalian Air dan Limbah
6
Unit Hydrant / Alat Penanggulangan Kebakaran
7
Laboratorium (meliputi laboratorium mikrobiologi, PC, dan QA)
8
Bengkel (workshop) dan Pergudangan
9
Jembatan Timbang
10 Perkantoran dan Safety/Security 11 Poliklinik 12 Unit kendaraan dan transportasi I.6. STRUKTUR ORGANISASI DAN MANAJEMEN
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
9
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
PT. INDO ACIDATAMA Tbk. pada tahun 2012 memiliki jumlah tenaga kerja sebanyak 364 orang. Perincian tenaga kerja di PT. Indo Acidatama Tbk. adalah sebagai berikut. a.
Tenaga kerja sarjana S2
:
4 orang
b.
Tenaga kerja sarjana S1
: 43 orang
c.
Tenaga kerja sarjana muda
: 47 orang
d.
Tenaga kerja SMU/sederajat
: 188 orang
e.
Tenaga kerja SLTP/sederajat
: 34 orang
f.
Tenaga kerja SD
: 48 orang
Pembagian jam kerja di PT Indo Acidatama Tbk. berdasarkan status karyawan, dibedakan menjadi karyawan shift dan karyawan day shift. a
Karyawan shift
Karywan shift berhubungan langsung dengan proses produksi. Jam kerja dibagi menjadi tiga shift.
b
Shift I (pagi)
: jam 07.00-15.00
Shift II (siang)
: jam 15.00-23.00
Shift III (malam)
: jam 23.00-07.00
Karyawan day shift Karyawan ini tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, antara
lain karyawan administrasi, sekretariat, perbekalan, gudang dan lain-lain. Jam kerja karyawan diatur sebagai berikut. Hari Senin-Jumat
: jam 08.00-17.00
Jam Istirahat
: jam 12.00-13.00
Hari libur nasional dan sabtu-minggu merupakan hari libur BAB II DESKRIPSI PROSES FERMENTASI (AREA 200) II.1. BAHAN BAKU Bahan baku berupa molasses (tetes tebu) yang merupakan hasil samping pabrik gula mengandung sukrosa, glukosa, fruktosa, dan non sugar solid. Sebelum
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
10
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
masuk ke dalam unit penyimpan dilakukan analisa dan penimbangan, analisa tetes di Laboratorium Baku Mutu dan penimbangan beban muatan tangki di jembatan timbang yang berada di bagian depan pabrik. Untuk standart minimum untuk tetes yang akan digunakan sebagai bahan baku adalah kekentalan 85o brix dan kadar gula 55%. Pengumpanan dilakukan melalui screen dan hopper dengan bantuan screw pump (pompa ulir). Jumlah tangki penyimpan di area ini ada empat buah, dengan kapasitas masing-masing 6000 m3. Tetes dikirim ke unit fermentasi (area 200) sebagai bahan baku pembuatan mash dengan bantuan screw pump II.2. TAHAPAN FERMENTASI Unit fermentasi bertujuan untuk proses fermentasi tetes menjadi mash yang mengandung alkohol dengan kadar sekitar 12%. Tetes tebu difermentasi menggunakan yeast Saccharomyces cereviceae strain Kyowa. Unit ini terdiri dari tiga
tahap,
yaitu
pembibitan
yang
dilakukan
di
seed
fermenter,
pengembangbiakan yang dilakukan di pre fermenter, dan tahap fermentasi di main fermenter. 1. Tangki Seed Fermenter Tangki seed fermenter ini berfungsi sebagai tempat pembibitan yeast. Seed fermenter disterilisasi terlebih dahulu dengan steam sebelum digunakan. Molasses yang telah dipompa dengan screw pump dicampur dengan air proses dari hopper process water di dalam mixer, kemudian diumpankan ke dalam seed fermenter menggunakan hose pipe. Nutrien (urea dan TSP) juga diumpankan ke dalam seed fermenter untuk mencukupi kebutuhan nutrisi mikroorganisme di dalamnya. Tahap selanjutnya, molasses, air proses, dan nutrien disterilisasi dengan steam, kemudian didinginkan dengan jaket pendingin sampai bersuhu 32oC, kemudian yeast diinokulasikan. Proses yang terjadi di dalam tangki seed fermenter berjalan secara aerob. Udara mengalir melalui blower BA 226 dan dilewatkan saringan bakteri BF 229 untuk mencegah kontaminasi dengan udara luar. Karbon dioksida yang terbentuk dialirkan ke pipa yang tercelup dalam air yang
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
11
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
terdapat di dalam siphon FB 210. Waktu inkubasi dilakukan selama 14 jam. Yeast culture sebanyak 16 liter diambil untuk digunakan sebagai inokulum batch. Yeast culture dari tangki seed fermenter ini diumpankan ke dalam tangki pre fermenter yang berfungsi sebagai tempat pembiakan yeast. 2. Tangki Pre Fermenter Pre fermenter berfungsi sebagai tempat pembiakan yeast, terdiri dari dua buah tangki. Tangki pre fermenter disterilisasi terlebih dahulu dengan steam sebelum digunakan. Molases dan air proses dari mixer diumpankan ke dalam pre fermenter. Nutrien yang diumpankan adalah urea dan TSP. Media dipasteurisasi, kemudian didinginkan dengan sistem surface area sampai 32oC, kemudian yeast culture ditransfer dari seed fermenter ke pre fermenter dengan bantuan hose pipe. Proses yang terjadi dalam pre fermenter berlangsung secara aerob dengan waktu inkubasi selama 16 jam. 3. Tangki Main Fermenter Main fermenter berfungsi sebagai tempat fermentasi utama, terdiri dari enam buah tangki. Tangki dibersihkan dengan air dan disterilisasi terlebih dahulu dengan steam sebelum digunakan, kemudian didinginkan dengan blower. Pengisian tangki mula-mula dilakukan dengan air proses selama 15 menit, dilanjutkan dengan molasses yang berlangsung sampai menit ke-25. Selama pengisian dengan molasses, pengisian dengan air proses tetap berjalan. Yeast culture ditransfer dari pre fermenter secara gravitasi, sementara pengisian dengan molasses dan air proses tetap berjalan. Aerasi udara dilakukan selama 4 jam dari mulai pengisisan. Nutrien berupa urea diumpankan ke dalam tangki. Pengisian dilakukan secara bertahap dengan interval waktu tertentu di antara tiap-tiap tahap. Suhu fermentasi dijaga konstan pada 34oC dengan bantuan heat exchanger tipe plate and frame. Fermentasi dilakukan selama 36 s.d. 48 jam. Mash yang dihasilkan dialirkan terlebih dahulu ke hopper FC 230, kemudian dipompakan ke area 300 (distillation plant).
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
12
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Deskripsi proses ini untuk menjelaskan gambar proses fermentasi di halaman selanjutnya.
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
13
H E
H E
Main fermente r
Main fermente r
Main fermente r
ste am
Pre ferme nter
mi xe r
Pre ferme nter
wat er
mol ase Proc s ess
ste am
Seed ferm enter
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
H E
blo we r
ho pp er
Gambar 2. Diagram Blok pada Unit Fermentasi
II.3. SPESIFIKASI ALAT 1. Seed Culture Tank (FB 209 A, B, C) Fungsi : Tempat yang digunakan untuk pembiakan awal dari suatu yeast. Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
14
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Bentuk : Silinder tertutup tegak yang dilengkapi dengan sparger dan jacket cooler. Spesifikasi : a. Bahan : Stainless steel b. Tinggi shell :2 m c. Diameter dalam : 1,3 m d. Tebal shell :4 mm e. Volume : 2,65 m3 Kondisi operasi a. b. c. d. e.
:
Sterilisasi tangki Sterilisasi medium Kekentalan Waktu fermentasi: 14 Kondisi aerob
Umpan
: suhu 100-101 0C : suhu 99-100 0C : dari 17 0brix hingga tinggal 8 0brix jam : 32 0C
: Tetes tebu / Molasses
Bahan pembantu : Urea, anti foam agent, yeast dari lab 2. Pre Fermenter (FB 211, 212) Fungsi : Sebagai tempat untuk pembiakan lanjutan dari yeast. Bentuk : Silinder tertutup tegak yang dilengkapi dengan sistem pendingin surface area dan sparger. Spesifikasi : a. Bahan : Stainless steel b. Tinggi shell : 600-632,5 cm c. Diameter shell : 3,8 m d. Tinggi atap khonis : 0,5 m e. Tebal shell :4 mm f. Volume : 68 m3 Kondisi operasi a. b. c. d. e. Umpan
:
Sterilisasai tangki Pasteurisasi medium Kekentalan Waktu fermentasi Kondisi aerob
: suhu 97-100 0C : suhu 75-80 0C : dari 200brix hingga tinggal 8 0brix : 16-20 jam : 32 0C
: Tetes tebu / Molasses
Bahan pembantu : Steam, urea, anti foam agent, mash dari seed culture Produk
: Mash yang mengandung yeast sesuai yang diinginkan untuk fermentasi di main fermenter
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
15
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
3. Main Fermenter (FB 213, 214, 215, 216, 217 dan 218) Fungsi : Sebagai tempat untuk fermentasi gula menjadi alkohol Bentuk : Silinder tegak tertutup yang dilengkapi dengan sparger dan heat exchanger plate and frame yang ada di luar tangki Spesifikasi : FB 213, 214,215,217 a. Bahan : Carbon steel b. Tinggi shell : 9,8 m c. Diameter shell : 10,35 m d. Tinggi atap khonis : 1,6 m e. Tebal shell : 6-8 mm f. Volume efektif : 830 m3 FB 216, 218 a. Bahan : Carbon steel b. Tinggi shell : 11,3 m c. Diameter shell : 10,35 m d. Tinggi atap khonis : 1,6 m e. Tebal shell : 6-8 mm f. Volume efektif : 880 m3 Kondisi operasi : a. Sterilisasi tangki : suhu 100 0C b. Kondisi : an aerob c. Kekentalan : dari 23 0brix hingga tinggal 110brix d. Waktu fermentasi : 48 jam e. Suhu : 32 0C f. pH : 4,6-4,8 Umpan : Tetes tebu / Molasses Bahan pembantu : Steam dan anti foam agent Produk : Mash yang mengandung alcohol 8 % 4. Mixing Equipment (MX 208) Fungsi : Mencampur tetes dengan air proses Jenis : Inline mixer Kondisi operasi : a. Kapasitas Tetes : 20-25 m3 / jam Air : 65-85 m3 / jam b. Tekanan : 5 bar abs c. Motor : 2,2 kW, 1420 RPM, 3 phase 5. Blower (BA 226 dan 227) Fungsi : Mensuplay udara ke seed dan pre fermenter dari bagian atas Jenis : Rotary lobe blower Kondisi operasi : Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
16
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
BA 226 a. Flow b. Tekanan keluar
: 1100 m3 / jam : 1,6 bar
BA 227 a. Flow : 635 m3 / jam b. Tekanan masuk :1 bar c. Tekanan keluar : 1,9 bar Motor : 30 kW, 37 A, 3000 RPM, 3 phase 6. Head Exchanger (HE 213, 214, 215, 216, 217 dan 218) Fungsi : Mendinginkan mash dari pre fermenter Jenis : Plate and frame Jumlah : 6 buah Kondisi operasi : a. Tekanan maksimal : 13 bar b. Suhu maksimal : 55 0C 7. Pompa (P 201, 202, 203 dan 204) A. P 201 Fungsi : Mengalirkan tetes tebu ke mixer Jenis : Screw pump Jumlah : 1 buah Kondisi operasi : a. Kecepatan : 55-319 Rpm b. Suhu : 25-35 0C c. Viskositas :5 CP d. Kapasitas : 7-30 m3 / jam e. Tekanan keluar : 3 bar Motor : 7,5 kW , 1450 Rpm, 3 phase B. P 202 Fungsi : Mengalirkan air proses ke mixer Jenis : Screw pump Jumlah : 1 buah Kondisi operasi : a. Kecepatan : 68-144 Rpm b. Suhu : 25-35 0C c. Kapasitas : 22-90 m3 / jam d. Tekanan keluar : 2 bar Motor : 15 kW, 1445 Rpm, 3 phase C. P 203 Fungsi : Mengalirkan air proses ke fermenter Jenis : centrifugal pump Jumlah : 1 buah Kondisi operasi : Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
17
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
a. Kecepatan : 2900 RPM b. Kapasitas : 22-90 m3 / jam c. Tekanan maksimum : 10 bar Motor : 18,5 kW, 2930 Rpm, 3 phase D. P 204 Fungsi : Mengalirkan air proses ke mixer Jenis : Screw pump Jumlah : 1 buah Kondisi operasi : a. Kecepatan : 68-144 Rpm b. Suhu : 25-35 0C c. Kapasitas : 22-90 m3 / jam d. Tekanan keluar : 2 bar Motor : 15 kW, 2930 Rpm, 3 phase 8. Hopper (FC 206 dan 207) Fungsi : Untuk menampung tetes/air proses untuk didistribusikan ke fermenter Bentuk : Silinder tegak terbuka Kondisi operasi : a. Kapasitas : 8,5 m3 b. Diameter : 2,4 m c. Tinggi : 1,88
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
18
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
BAB III TUGAS KHUSUS REDESIGN HEAT EXCHANGER SHELL AND TUBE DARI TIPE PLATE AND FRAME III.1. LATAR BELAKANG PT Indo Acidatama Tbk ini selain memproduksi etanol integrated, juga memproduksi asam asetat, asetaldehid dan etil asetat, tetapi khusus saat ini PT Indo Acidatama Tbk hanya memproduksi asam asetat dan asetaldehid apabila ada permintaan pasar. Unit Fermentasi dalam PT. Indo Acidatama Tbk. adalah unit proses awal pada pembuatan etanol, sehingga perlu diperhatikan kualitasnya. Dimana dalam proses fermentasi menggunakan bahan baku berupa molasses dan adanya bantuan mikroba yaitu yeast Saccharomyces cereviceae strain Kyowa, dengan ditambahkan urea dan TSP sebagai nutrient. Pada unit Fermentasi terdapat 3 jenis fermenter, pada tahap awal pembiakan yeast di lakukan dalam seed fermenter, dilanjutkan dalam pre fermenter dan terakhir pada main fermenter. Pada main fermenter ini menggunakan alat perpindahan panas berupa HE tipe plate and frame. Suhu yang baik untuk yeast Saccharomyces cereviceae strain Kyowa sekitar 32-36 oC. Heat exchanger adalah alat perpindahan panas yang digunakan untuk memanaskan/mendinginkan fluida tanpa adanya perubahan massa. Biasanya, medium panas yang dipakai adalah fluida yang dipanaskan sebagai fluida panas dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Namun dalam proses fermentasi ini, panas timbul karena adanya aktivitas mikroba (yeast). Penukar panas dirancang agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien.
III.2. TUJUAN
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
19
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Tujuan tugas khusus ini adalah merancang ulang heat exchanger untuk membandingkan luas transfer panas heat exchanger pada unit Fermentasi tipe plate and frame dengan shell and tube. III.3. RUANG LINGKUP Merancang ulang heat exchanger pada unit Fermentasi dengan menggunakan perhitungan yang terdapat pada buku Process Heat Transfer, Donald Q. Kern, untuk mendapatkan nilai A (luas perpindahan panas), Rd (dirt factor) dan pressure drop. III.4. LANDASAN TEORI 1. Perpindahan Panas Perpindahan panas dari suatu zat ke zat lain berupa penyerapan atau pelepasan panas, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Panas sendiri adalah salah satu bentuk energi. Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak musnah, contohnya hukum kekekalan massa dan momentum, yang artinya panas tidak dapat hilang. Energi hanya berubah bentuk dari bentuk yang pertama ke bentuk yang ke dua. 2. Pengertian Heat Exchanger Fungsi penukar panas yang dipergunakan di industri lebih diutamakan untuk menukarkan energi dua fluida yang berbeda temperaturnya. Pertukaran energi dapat berlangsung melalui bidang atau permukaan perpindahan panas yang memisahkan kedua fluida atau secara kontak langsung (fluidanya bercampur). Energi yang dipertukarkan akan menyebabkan perubahan temperatur fluida (panas sensibel) atau kadang dipergunakan untuk berubah fasa (panas laten). Laju perpindahan energi dalam penukar kalor dipengaruhi oleh kecepatan aliran fluida, sifat-sifat fisik (viskositas, konduktivitas termal, kapasitas kalor spesifik, dan lain-lain), beda temperatur antara kedua fluida, dan sifat permukaan bidang perpindahan panas yang memisahkan kedua fluida. 3. Macam-macam Heat Exchangers berdasarkan profil konstruksi permukaan . Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
20
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Berdasarkan profil konstruksi permukaaan dibagi 4 jenis penukar panas, yaitu: a Tipe tabung dan pipa (shell and tube). Jenis ini terdiri dari suatu tabung dengan diameter cukup besar yang di dalamnya berisi seberkas pipa dengan diameter relatif kecil. Salah satu fluida yang dipertukarkan energinya dilewatkan di dalam pipa atau berkas pipa sedang fluida yang lainnya dilewatkan di luar pipa atau di dalam tabung. Dibawah ini contoh gambar heat exchanger :
Gambar 2 . Fixed Head 1-2 Exchanger (Kern, 1983) b
Tipe pipa bersirip (Fins and tube). Pada umumnya penukar panas jenis pipa bersirip ini dipergunakan untuk fluida cair dan gas dimana fluida gas
c
dilalukan di luar pipa, yaitu bagian yang bersirip. Tipe pelat (plate heat exchanger). Penukar panas jenis ini terdiri dari pelatpelat yang sudah dibentuk dan ditumpuk-tumpuk sedemikian rupa sehingga alur aliran untuk suatu fluida akan terpisahkan oleh pelat itu sendiri
d
terhadap aliran fluida satunya serta dipisahkan dengan gasket. Tipe spiral (spiral heat exchanger). Penukar kalor tipe spiral, dimana arah aliran fluida menelusuri pipa spiral dari luar menuju pusat spiral atau sebaliknya dari pusat spiral menuju ke luar. (Wafi, Ahmad dkk, 2011)
4. Analisa Kerja Heat Exchanger a) Koefisien Overall Heat Transfer (U) Menyatakan mudah atau tidaknya panas berpindah dari fluida panas ke fluida dingin dan juga menyatakan aliran panas menyeluruh sebagai gabungan proses konduksi dan konveksi. Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
21
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
b) Fouling Factor (Rd) Adalah angka yang menunjukkan hambatan akibat adanya kotoran yang terbawa fluida yang mengalir di dalam Heat Exchanger. Fouling adalah peristiwa terakumulasinya padatan yang tidak dikehendaki di permukaan Heat Exchanger yang berkontak dengan fluida kerja, termasuk permukaan heat transfer. Peristiwa tersebut adalah pengendapan, pergerakan, korosi, polimerisasi dan proses biologi. Penyebab terjadinya fouling adalah adanya pengotor berat yaitu kerak keras yang berasal dari hasil korosi dan adanya pengotor berpori yaitu kerak lunak yang berasal dari dekomposisi kerak keras. Akibat fouling ini, mengakibatkan kenaikan tahanan heat transfer, sehingga meningkatkan biaya investasi, operasi dan perawatan. c) Pressure Drop (ΔP) Ukuran untuk mengetahui sejauh mana fluida dapat mempertahankan tekanan yang dimilikinya selama fluida mengalir. Disebabkan oleh friksi aliran dengan dinding dan pembelokan aliran. Jika ΔP terlalu besar aliran menjadi melambat sehingga tenaga pompa yang dibutuhkan menjadi besar. Namun bila ΔP terlalu rendah maka perpindahan panas tidak sempurna. (Wibawa,Indra )
III.5. DATA LAPANGAN DAN DESAIN 1. Data Lapangan Data-data berupa variabel proses yang diambil pada tanggal 2-27 Juni 2014 yang akan digunakan untuk mengevaluasi heat exchanger, yaitu : a. Laju alir fluida produksi
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
22
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Mash (Etanol)
: 22.046 lbm/jam
b. Suhu masuk dan keluar heat exchanger Mash (Etanol) in : 40 oC Mash (Etanol) out : 34 oC Water cooler in
: 29 oC
Water cooler out : 33 oC Data alat HE tipe plate and frame Jumlah Plate
: 109 buah
Luas transfer
: 53,5 m2
Tabel 2. Data Design Data
Mash (etanol)
Air
1
Debit, lbm/jam
22.046
33.069
2
Suhu masuk, oC
40
29
3
Suhu keluar, oC
34
33
4
Heat Capacity, Cp (BTU/lbm F)
0,92
0,9997
5
Density, ρ (gr/ml)
1,427
0,99653945
6
Viscosity, µ (Pa s)
0,000786
0.000894
7
Thermal conductivity, k (Btu.ft/hr.ft2.oF)
0,095491
0.359
III.6. Pengolahan Data Dari data yang diperoleh baik data primer maupun data sekunder kemudian dilakukan pengolahan melalui perhitungan sesuai dengan metode yang terdapat dalam buku Process Heat Transfer, Donald Q. Kern. a. Untuk menghitung heat balance (Q), menggunakan persamaan :
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
23
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Q = W x C x ΔT ……………………………………………
(1)
b. Menghitung ΔT LMTD terkoreksi (ΔT ΔT LMTD terkoreksi = ΔT LMTD x Ft LMTD =
( T 1−t 1 )−(T 2−t 2 )
ln(T 1−t 1 )/(T 2−t 2) ………………………………
Nilai R dan S digunakan untuk mencari Ft pada fig. 19, kern R=
T 1−T 2 t 2−t 1 …………………………………………………. (3)
S=
t 2−t 1 T 1−t 1 ………………………………………………….. (4)
c. Menghitung flow area tube side (at) N t .ao at= …………………………………………... n
……..
(5) d. Laju alir massa fluida pada tube side (Gt) Gt=
W a t ……………………………………………………. (6)
e. Menghitung bilangan Reynolds pada tube side (Ret) Ret=
D . Gt ………………………………………………… µ (7)
f. Menghitung koefisien perpindahan panas konveksi inside (Ht)
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
24
( 2)
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Ht= jH x
k D
Cp x µ µ /µw 0.14 x( )1/3 x ( ) …………………….. k
(8) g. Menghitung temperature wall (tw) tw = tc +
hs /φs hio /φt +h s /φ s
x (Tc - tc) ………………………….
(9) h. Menghitung flow area shell side (as) as=
ID x C x B …………………………………………….. 144 PT ( 10 )
i. Menghitung laju alir massa fluida pada shell (Gs) Gs =
W as …………………………………………………….. ( 11 )
j. Menghitung bilangan Reynolds pada shell side (Res) Res=
D s . Gs ………………………………………………… µ ( 12 )
k. Menghitung koefisien perpindahan panas konveksi outside (Hs) Hs= jH x
k Ds
x(
Cp x µ )1/3 x φs…………………………..…. k
( 13 ) l. Menghitung harga luas perpindahan panas total pada desain (AO) AO= jumlah tubex panjang tubex luas permukaan per panjang tube (tabel 10, kern) …………………………………………... m. Menghitung harga clean overall coeffisien (Uc)
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
25
( 14 )
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Uc=
hio x hs hio +h s ……………………………………………….. ( 15 )
n. Menghitung harga design overall coeffisien (Ud) Ud=
Q A x ∆t
…………………………………………………
( 16 ) o. Menghitung harga dirt factor (Rd) Rd=
U c −U d Uc x Ud
…………………………………………………
( 17 ) p. Menghitung pressure drop (ΔP) Pada shellside ΔPs=
f . G2s . Ds .(N +1) 5.22 x 1010 x Ds x s x φs ………………………………
( 18 )
Pada tube side ΔPt=
f . G2t . L .n 5.22 x 1010 x Dt x s x φ t ……………………………….
( 19 )
III.7. Hasil Perhitungan Data Desain Heat Exchanger Hasil perhitungan yang didapat dari data desain Heat Exchanger. Tabel 3. Hasil Perhitungan Data Desain Heat Exchanger
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
26
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
No .
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
Data
Pada shell side, water cooler
27
Pada tube side, Etanol (mash)
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
1
Total Flow, lbm/hr
30.515.03
2
Q, BTU/hr
219.049,1
219.049,1
4
Number of passes
1
2
5
Inside Diameter, in
21,25
0,652
6
Baffle Spacing, in
5
-
7
Number of tube/shell, ft
-
270
8
OD x length, ft2
-
0,75 x 16
9
BWG
-
18
10
Tube pitch
-
1
11
Viskositas, µ (lbm/ft.hr)
1,089
2,057
13
ΔLMTD terkoreksi, oF
7,506
7,506
14
flow area, a (ft2)
0,1844
1,2525
15
mass velocity, G (lbm/ft2.hr)
165.427,3
17.601,6
16
Reynolds number, Re
12.026,02
464,926
17 18 19 22 23 24
22.046
Faktor perp. panas, jH (fig.28 dan 24, kern) Koef perpindahan panas, h (BTU/hr.ft2.oF) Koef perpindahan panas, hio (BTU/hr.ft2.oF)
35
11
102,59
102,94
-
2916,811
Pressure drop, ΔP (psi)
1,719
0,008802
Clean overall coeffisien, Uc (BTU/hr.ft2.oF) Design overall coeffisien, Ud (BTU/hr.ft2.oF)
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
99,1053 75
28
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
25 26
Dirt factor, Rd (hr.ft2.oF/BTU) Luas area transfer, A (m2)
0,003243 78,017
III.8. Pembahasan Dari perhitungan didapatkan luas transfer sesungguhnya (A),nilai ΔP(pressure drop) pada shell maupun pada tube, nilai dari Ud(design overall coefficient), nilai dari Uc(clean overall coefficient) dan Rd (dirt factor). 1. Luas area transfer a. shell and tube (A) : 78,017
m2 = 848,016 ft2
b. plate and frame(A): 53,5
m2
Luas area pada shell and tube lebih besar dari pada plate and frame, sehingga apabila menggunakan shell and tube, luas area transfer menjadi pertimbangan. 2. ΔP(pressure drop) a. Shell side Nilai ΔP pada shell side adalah sebesar 1,7198 psi b. Tube side Nilai ΔP pada Tube side adalah sebesar 0,0088 psi Penurunan tekanan baik yang terjadi di dalam shell maupun tube tidak boleh melebihi dari batas pressure drop yang diijinkan yaitu sebesar 10.0 psi. 3. Fouling factor (Rd) Harga Rd (fouling factor) pada heat exchanger berdasarkan hitungan adalah sebesar 0,003243 hr.ft2.F/Btu dan sedikit melebihi batas yang diijinkan yaitu sebesar 0.003 hr.ft2.F/Btu. Nilai Rd yang melebihi Rd yang diijinkan menunjukkan bahwa mulai terjadi endapan dalam heat exchanger. Hal ini akan mengurangi kinerja dari heat exchanger, karena harga Rd yang melebihi yang diijinkan akan menghambat panas yang terjadi antara masing-masing fluida. Nilai Rd sendiri dipengaruhi oleh nilai Ud(design overall coefficient) dan nilai dari Uc(clean overall coefficient).
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
29
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
4. Uc(clean overall coefficient) dan Ud(design overall coefficient) Harga Uc yang didapat dari hasil perhitungan adalah Btu/hr.ft2.oF
99,1053
dan harga Ud adalah 75 Btu/hr.ft2.oF. Uc adalah koefisien
perpindahan panas menyeluruh pada awal heat exchanger, biasanya ditentukan oleh besarnya tahanan konveksi hs dan hio. Ud adalah koefisien perpindahan panas menyeluruh setelah terjadi pengotoran pada heat exchanger, harga Ud lebih kecil daripada harga Uc. Nilai Uc dan Ud berpengaruh dalam kinerja heat exchanger terutama pada harga Rd (fouling factor). Jika harga Uc naik maka harga Rd akan naik dan sebaliknya, begitu pula dengan harga Ud, jika harga Ud naik maka harga Rd akan turun dan sebaliknya.
BAB IV PENUTUP IV.1. Kesimpulan Dari perhitungan, dapat diketahui bahwa :
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
30
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
1. Heat exchanger tipe shell and tube memiliki luas area transfer panas lebih besar dari pada luas area transfer panas tipe plate and frame, sehingga tetap dipilih tipe plate and frame dikarenakan semakin besarnya luas area transfer panas berbanding lurus dengan besarnya konstruksi dari heat exchanger. 2. Heat exchanger tipe plate and frame lebih menguntungkan, karena biaya operasional, biaya perawatan dan harga alatnya juga lebih murah. IV.2. Saran Pada heat exchanger diketahui luas area transfer shell and tube lebih besar daripada plate and frame maka sebaiknya dipertimbangan kembali penggunaan shell and tube pada unit fermentasi ini dikarenakan luas lahan yang sudah tidak dapat diperbesar. Dan untuk nilai Rd yang melewati batas yang diijinkan maka heat exchanger ini perlu dilakukan pembersihan (cleaning) untuk menghilangkan endapan-endapan yang terbentuk didalam heat exchanger tersebut. Sehingga heat exchanger tersebut bisa beroperasi secara optimal kembali.
DAFTAR PUSTAKA Kern, D.Q. 1965. “Process Heat Transfer”. Mc Graw-Hill Book Company. Singapore .
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
31
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Perry, Robert H. and Green, Don W. 2008. “ Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”. Mc Graw-Hill Book Company. United State of America. Yaws, Carl.L.1999. “Chemichal Properties”. Mc Graw-Hill Book Company. Singapore . Wafi, Ahmad,dkk. 2011. “Rancang Bangun Heat Exchanger Shell And Tube Single Phase”. Fakultas Teknik. Prodi D3 Teknik Mesin. Universitas Diponegoro. Semarang. Wibawa Dwi, Indra. Fakultas Teknik. Prodi S1 Teknik Kimia.Universitas Lampung. Lampung.
LAMPIRAN HEAT EXCHANGER
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
32
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Data desain
:
No .
Data
Mash (etanol)
Air
1
Debit, Ton/jam
10
15
2
Suhu masuk, oC
40
29
3
Suhu keluar, oC
34
33
4
Heat Capacity, Cp (BTU/lbm F)
0,92
0,997
5
Density, ρ (gr/ml)
1,427
0,99653945
6
Viscosity, µ (Pa s)
0,000786
0.000894
7
Thermal conductivity, k (Btu.ft/hr.ft2.oF)
0,095491
0.359
Asumsi
:
: 75 BTU/hr ft2oF
Ud
dari Tabel 8 kern, Ud : 75-150 BTU/hr
ft2oF Heat balance Q
= W.Cp.(T1 – T2)
= w.cp.(t2 – t1)
Mash (etanol) : Q
= 22.046
=
lbm BTU x 0,92 x 10,8 F hr lbm F
219.049,1
BTU hr
Water : Q
=
30.515
lbm BTU x 0,9997 x 7,2 F hr lbm F
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
33
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
=
219.049,1
Btu hr
Δt
( T 1−t 1 )−(T 2−t 2 ) LMTD =
ln
T 1−t 1 T 2−t 2
=
( 104−84,2 ) −(93,2−91,4) 104−84,2 ln 93,2−91,4
=
18 2,397
= 7,5065 oF R
S
=
T 1−T 2 t 2−t 1
=
t 2−t 1 T 1−t 1
104−93,2
= 91,4−84,2 = 1,5 =
91,4−84,2 104−84,2
= 0,364
Ft (temperature difference factor) : 0.94 (fig 18, kern) Δt
= LMTD x Ft = 7,5065 x 0,94 = 7,056 oF
Tc and tc tc
=
t 1 +t 2 2
=
84,2+ 91,4 = 84,2 oF 2
Tc
=
T 1 +T 2 = 2
104 +93,2 = 98,6 oF 2
Luas Transfer
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
34
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
A
=
Q mash Ud x ∆ T 219.049,1
=
75
BTU hr
BTU x 7,056 ℉ ft 2 hr ℉
= 20.608,68 ft2 Jumlah Pipa Nt
=
A Ao L ft 2 x 16∈¿ ¿ ft 2 20.608,68 ft ¿
0,1963 =
= 252,8 ft Melihat tabel 9 kern dengan jumlah pipa di atas, maka dipilih : Nt
: 270
Pass
:1
SHELL SIDE ID
: 21,25 in
Baffle space
:5
in
BWG
: 18
ao
: 0,334
in2
Length : 16
in
Ao
: 0,1963
ft2/in
OD
: 0,75 in
Pitch
:1
in
ID
: 0,652 in
TUBE SIDE
A terkoreksi =
Nt x L x Ao
ft 2 = 270 x 16∈ x 0,1963 ¿ = 848.016 ft2
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
35
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Cold fluid(air), shell side Flow area, as =
=
ID x C x B 144 PT 21,25 x (1−0,75 ) x 5 144 x 1
= 0,1844 ft2 Mass vel, Gs =
W as 3
=
=
219.049,1
ft hr
0,1844 ft 2 165.427,3
lbm 2 ft hr
Viskositas cold fluid pada tc = 84,2 F = 0,45 centipoise = 1,089
Reynold, Res = De
D e .G s µ
= 0,95 in (fig.28,kern) =
12∈¿ 0,95∈x 1 ft ¿
= 0,07916 ft 0,07916 ft x 165.427,3
Res
=
1,089
lbm 2 hr ft
lbm ft hr
= 12026,02 jH
= 35
(fig. 28, kern)
pada tc = 96,8 oF Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
36
lbm ft hr
, (fig.14)
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
lbm ft hr
µ = 0,89 cp = 2,1538
cp = 0,77
BTU lbm F
(fig.16 kern)
(fig. 4 kern)
BTU k = 0,082
hr ftsq(
= 3,4086
k De
= jH x
(fig. 1 kern) BTU
Cp x µ (( )1/3) k
hs
F ) ft
x(
=
F ) ft
Cp x µ )1/3 x φs k
35 x 0,082 hs/φs
hr ftsq(
BTU
x 3,4086 BTU
F hr ftsq ( ) ft 0,0791 ft
ft hr ftsq F
BTU hr ft sq F
= 123,5728
Hot fluid, tube side, Flow area, ao = 0,334 ft2 (table 10, kern) at
=
N t x ao 144 n
=
270 x 0.334 ¿ 144 x 1
2
= 1,2525 ft2 Mass vel, Gt
=
W at
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
37
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
lbm hr 1,2525 ft 2
22.046
=
17691,6
=
lbm hr ft 3
Viskositas pada Tc = 98,6 F µt = 0,85 centipoise = 2,057
D . Gt µ
Reynold, Ret = D
lbm ft hr
= 0,652/12 = 0.05433 ft (tabel 10, kern) 0.05433 ft x 17691,6
Ret
=
2,057
lbm 2 hr ft
lb hr ft
= 464,926 jH
= 11 (fig. 24, kern)
pada Tc 98,6 oF BTU cp = 0,83 lbm F
(fig. 4 kern )
BTU k = 0,079
((
ht
F hr ft sq ( ) ft
Cp x µ )1/3) k = jH x
(fig. 1 kern )
= 7,2038 k D
BTU ft hr ftsq F
cxµ x( k )1/3 x φt
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
38
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
BTU
11 x 0,079
ht φt
=115,217
hio φt
ht φt
=
=
F ) ft 0,05433 ft
hr ft sq(
=
=
x 7,2038 BTU
ft hr ftsq F
x φt
Btu 2 hr ft ℉
x
ID OD
115,217
Btu 21,25 x 2 hr ft ℉ 0,75
3264,488
BTU hr ft 2 ℉
Tube wall temperature tw
= tc +
hs /φo hio /φt +h s /φo
x (Tc - tc) 123,5728
= 84,2 oF +
3264,488
BTU 2 hr ft ℉
BTU BTU +123,5728 2 hr ft ℉ hr ft 2 ℉
= 84,725 oF cold fluid, shell side,( air ) Pada tw : 84,725 oF µw = 1,7 centipoise = 4,114 lbm/ft.hr (fig, 14 kern)
φs
=
µ µw ¿ ¿ ¿
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
39
x (14,4 oF)
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk 0,14
lbm 1,089 . hr ft ( ) = lbm 4,114 . hr ft = 0,8302
hs
=
hs φs
x φs
BTU x 0,8302 = 123,5728 hr ft 2 ℉ =
102,59
Btu hr ft 2 ℉
Hot fluid, tube side,(mash) Pada tw : 84,725 oF µw = 1,9 centipoise = 4,598 lbm/ft.hr φt
(fig. 14 kern)
µ = ( µw )0.14 lb ft hr lb 4,598 ft hr ¿ ¿ ¿ 2,057 =
= 0,893
ht
=
=
ht φt
x φt
115,217
BTU x 0,893 2 hr ft ℉
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
40
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
=
Hio
=
=
=
102,946 hio φt
Btu hr ft 2 ℉
x φt
3264,488
BTU x 4,598 hr ft 2 ℉
2916,811
Btu 2 hr ft ℉
Clean overall coefficient, Uc : Uc
=
hio x hs hio +h s Btu Btu x 102,591 2 hr ft ℉ hr ft 2 ℉ Btu Btu 2916,811 +102,591 2 hr ft ℉ hr ft 2 ℉
2916,811
=
=
99,105
Btu hr ft 2 ℉
Design overall coefficient, Ud : Ao
= 0.1963 in2
(table 10, kern)
Total surface, A
=
Nt x L x Ao
= 270 x 16 x 0.1963 = 848,016 ft2 =
Ud
78,17 m2
=
Q A x ∆t
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
41
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk
Btu hr 2 848,016 ft x 7,056 ℉ 219049,1
=
=
75
Btu 2 hr ft ℉
Dirt factor, Rd : Rd
U c −U d = Uc x Ud Btu Btu −7 5 2 hr ft ℉ hr ft 2 ℉ Btu Btu 99,105 x75 2 hr ft ℉ hr ft 2 ℉ 99,105 =
= 0,00324 hr.ft2.oF/BTU Rd yang diijinkan = 0,003hr.ft2.oF/BTU Pressure drop Cold fluid, shell side,water ,tc = 84,2 oF Res
= 11221,39
Ds
=
f
= 0.0026 ft2/in2
(fig 29, kern)
s
= 0,82
(fig 6, kern)
N+1
=
=
21,25 =1,2708 ft 12
12 x
L B
12 x
16 5
= 38,4
ΔPs
=
f . G2s . D .( N +1) 5.22 x 1010 x D❑ x s x φ s
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
42
Makalah Kerja Praktek PT Indo Acidatama Tbk 2
=
0,0026 x 165427,3 x 1,27083 x 38,4 5.22 x 1010 x 0,079167 x 082 x 0,8302
= 1,719 psi Allowable ΔPs = 10.0 psi Hot fluid, tube side,mash Tc = 98,6 Ret
= 464,926
f
= 0.0018 ft2/in2
(fig 26, kern)
s
= 0,8
(fig 6, kern) 2
ΔPt
f .G t . L . n
=
5.22 x 10 x s x D x φ t
=
0.0018 x 12026,022 x 16 x 2 5.22 x 1010 x 0,8 x 0,05433 x 0,893
10
= 0.008802 psi Allowable ΔPt = 10.0 psi
Prodi Teknik Kimia UPN Veteran Yogyakarta
43
