Pra Rencana Pabrik Methanol Dari Sampah Kapasitas 15.000 Tontahun

PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARI SAMPAH

KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN

SKRIPSI

Disusun Oleh :

M.Sulkan 0205010006

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

2008

PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARISAMPAH KAPASITAS 15000 TON/ TAHUN

Skripsi

Skripsi penelitian ini disusun sebagai salah satu untuk mendapatkan gelar Sarjana TeknikUniversitas Tribhuwana Tunggadewi

Oleh : M.Sulkan

02.05.01.0006

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

2008

LEMBAR PERSETUJUAN

PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARISAMPAH KAPASITAS 15000 TON/ TAHUN

skripsi

Oleh:

M.Sulkan Nim.0205010006

Menyetujui Menyetujui Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Bambang Ismuyanto, MS Susy Yuniningsih, ST.MT. Tanggal : .......................... Tanggal : ..........................

Mengetahui Dekan Fakulats Teknik Ketua Program Studi Nawir Rasidi, ST.MT SP.Abrina Anggraini, ST.MTTanggal : .......................... Tanggal : ..........................

BERITA ACARA UJIAN SKRIPSI

FAKULTAS TEKNIK

Nama : M.Sulkan

NIM : 0205010006

Jurusan/Prog.Studi : TEKNIK /TEKNIK KIMIA S-1

Judul Skripsi : PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARI

SAMPAH

Dipertahankan dihadapan tim penguji skripsi jenjang Strata Satu (S-1) pada

Hari : JUM’AT

Tanggal : 14 MARET 2008

Nilai : A

Dosen Pembimnbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Bambang Ismuyanto, MS Susy Yuniningsih, ST.,MT NIP.131616317 NIP.Y.101.8500.092

Anggota Penguji

Penguji Pertama Penguji Kedua

Ir. Bambang Ismuyanto, ST Zuhdi Maksum, ST NIP.131616317 NIP.Y.103.9000.210

KATA PENGANTAR

Segala puji kepada Allah yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya.

Karena hanya dengan petunjuk dan bimbingan-Nya, kami dapat menyelesaikan

penyusunan skripsi dengan judul “ Pra Rencana Pabrik methanol dari Sampah “

Penyusunan skripsi ini adalah salah satu syarat untuk mendapatkan gelar

Sarjana Teknik. Berbagai pihak telah membantu, atas bantuan dan bimbingan

penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Abrina anggraini,ST.,MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas

Tribhuwana Tunggadewi Malang. Saya mengucapkan banyak trimakasih atas

kemudahan yang di berikan dalam menyelesaikan Tugas Perancangan Pabrik

Kimia ini.

2. Bpk. Ir. Bambang Ismuyanto, MS selaku dosen pembimbing I. Saya ucapkan

terima kasih banyak atas bimbingannya dan arahan dalam menyusun Tugas

Perancangan Pabrik Kimia.

3. Ibu Susy Yuniningsih, ST.,MT selaku dosen pembimbing II. Saya ucapkan

terima kasih banyak atas bimbingannya dan arahan dalam menyusun Tugas

Perancangan Pabrik Kimia.

4. Bpk. Zuhdi Maksum,ST.selaku Dosen Penguji. Saya ucapkan terima kasih

banyak atas masukannya, arahan dan tambahan ilmu pengetahuan yang di

berikan dalam menyusun Tugas Perancangan Pabrik Kimia.

5. Bpk. Nawir Rasidi, ST.,MT.selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Tribhuwana Tunggadewi Malang. Kami ucapkan terima kasih banyak atas

saran, tambahan pengetahuan serta kemudahan dalam menyusun Tugas

Perancangan Pabrik Kimia ini.

6. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Kimia Universitas Tribhuwana

Tunggadewi Malang.

7. Bpk. Prof. DR. Ir Wani Hadi Utomo, selaku Rektor Universitas Tribhuwana

Tunggadewi Malang.

8. Teman – teman angkatan 2002, terima kasih atas do’a dan dukungannya.

9. Semua pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi ini yang tidak

dapat kami sebutkan satu persatu.

Skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh sebab itu saran dan kritik sangat

kami harapkan. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi kita semua, amien.

Malang,14 Maret 2008

Penulis

SURAT PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : M.Sulkan

NIM : 0205010006

Jurusan/Prog.Studi : TEKNIK /TEKNIK KIMIA S-1

Skripsi yang berjudul :PRA RENCANA PABRIK METHANOL DARI

SAMPAH.

Merupakan karya tulis yang saya buat sendiri dan menurut perhitungan

sendiri, Skripsi Perancangan Pabrik Kimia ini tidak mengandung bagian atau

karya tulis yang pernah di tulis oleh orang lain, kecuali literature yang dimuat

didalam naskah Skripsi Perancangan Pabrik Kimia ini.

Apabila ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar, maka saya

sanggup dan bersedia menerima sangsi akademik apapun dari Universitas

Tribhuwana Tunggadewi Malang.

Malang, 14 Maret 2008

M.Sulkan.

ABSTRAKSI

Metanol ( metil alkohol ), CH3OH adalah suatu liquida yang berwarna

netral dan berbau seperti pada alcohol umumnya. Metanol merupakan suatu

liquida yang beracun, apabila diminum disamping akan menyebabkan kebutaan

dan kematian. Metanol juga dinamakan alkohol kayu, karena didapat kondensat

asam pyroligneous. Dengan menggunakan pemurnian distilasi yang bertingkat

alkohol kayu mempunyai bau yang khas dan tajam, kebanyakan meracuni aceton,

asam asetat dan alkyl alkohol.

Pembuatan metanol dilakukan dengan proses konversi síntesis gas. Mula – mula

diadakan pemisahan sampah untuk memisahkan sampah dari bahan – bahan

seperti logam, gelas, keramik, mika, seng dan sebagainya. Kemudian dilakukan

proses pengeringan dari sampah dimaksudkan untuk menghilangkan kadar air

pada sampah sehingga memudahkan terjadinya pembakaran sampah pada proses

selanjutnya. Pada alat dilengkapi dengan Belt Conveyer untuk menggangkut

sampah, dimana prosesnya berjalan secara kotinyu dan pengeringananya berjalan

secara adiabatik. Pengeringannya menggunakan udara panas dengan suhu masuk

121 oC dan suhu operasi 65,56 oC . Keluar dari dryer suhu sampah 150 oC.

Selanjutnya proses pembakaran dalam gasifier yang dimaksudkan untuk

mendapatkan gas – gas karbon monoksida dan hydrogen. Suhu sampah masuk

gasifier 150 oC, sedangkan suhu operasi pada suhu gasifier 593 oC. Pembakaran

dilakukan tidak sempurna dengan menggunakan oksigen. Prosesnya berlangsung

secara batch. Bermacam – macam gas yang dihasilkan, dilewatkan pada pipa

bagian atas sedangkan abu dari pembakaran dikeluarkan pada bagian bawah. Suhu

gas yang keluar dari gasifier adalah 593 oC kemudian dialirkan ke water heat

boiler untuk mendinginkan gas – gas dari pipa gasifier. Pendinginan dilakukan

dengan menggunakan air umpan boiler pada suhu 593 oC . Setelah dilakukan

pendinginan gas masuk ke shift converter untuk meningkatkan jumlah gas

hydrogen dan menurunkan jumlah gas karbon monoksida agar didapatkan

konversi yang lebih tinggi. Untuk menurunkan jumlah gas CO digunakan steam

sehingga gas CO akan bereaksi dengan steam membentuk gas CO2 dan H2. gas

keluar reaktor shift converter 365oC type dari reaktor adalah Fixed Bed Reaktor.

Karena disini suhu gas yang keluar dari shift converter terlalu tinggi, maka untuk

ini diadakan cooler II. Keluar dari cooler II maka didapat suhu gas keluar 60 oC.

Pendinginan digunakan air dari refrigerant dengan suhu air masuk 30 oC sedang

suhu air keluar 35 oC. Kemudian proses penyerapan dimaksudkan untuk

menyerap gas karbondioksid dan juga gas – gas selain karbon monoksid dan

hydrogen yang mungkin ada. Penyerapan dilakukan dengan menggunakan larutan

MEA 30 % berat yang disediakan pada tangki reservoir MEA. Suhu gas masuk

kolom absorber 140 oC, pemasukannya pada bagian bawah kolom sedangkan

pemasukan larutan MEA pada bagian puncak kolom. Gas yang tidak terserap akan

keluar pada bagian atas kolom yang terdiri dari karbon monoksid, hydrogen dan

gas lain (sedikit gas CO2) sedangkan gas CO2 yang terserap akan teriakat dengan

laruatan MEA akan turun kebawah, karena merupakan phase berat dengan suhu

60 oC. Agar larutan MEA yang digunakan dapat dipakai kembali, maka perlu

dilengkapi kolom stripper dengan cara dilakukan recycle dari larutan MEA yang

terpakai untuk mengikat CO2, untuk ini di perlukan steam suhu masuk 121 oC.

begitu seterusnya sampai larutan MEA sudah tidak mampu untuk mengikat gas C.

Kemudian proses Konversi dalam Kolom Reaktor Metanol, proses ini

dimaksudkan untuk mengkonversikan gas – gas karbon monoksid dan hydrogen.

Gas – gas karbon monoksid dan hydrogen yang dihasilkan dari puncak kolom

absorber dialirkan menuju ke kolom reaktor untuk dikonversikan. Suhu operasi

direaktor adalah 148 oC dengan tekanan 15 psi (1,0204 atm) setelah dikonversikan

gas yang dihasilkan dari reaktor ke kondensator untuk diadakan perubahan fase.

Kemudian masuk ke Flash Drum pada suhu 80 oC, untuk dipisahkan gas dengan

liquidnya. Gasnya akan keluar pada bagian puncak kolom dengan suhu 135 oC,

sedangkan liquidnya akan turun ke bawah dengan suhu 60 oC. Yang mana gasnya

akan keluar pada bagian atas, sedangkan fase beratnya merupakan liquid methanol

akan turun ke bawah. Selanjutnya masuk ke kolom distilasi. Proses ini

dimaksudkan untuk menurunkan methanol dari heavy alcohol dan air. Pemisahan

dilakukan berdasarkan pada titik didih, pada proses ini methanol yang lebih

volatile dengan titik didih 64,75 oC, kemudian heavy alcohol setelah itu air. Gas

yang keluar pada bagian atas kolom masuk ke kondensor untuk diadakan

perubahan fase menjadi liquid methanol. Sedangkan residunya akan keluar pada

bawah kolom. Metanol yang telah dikondensasikan masuk ke accumulator dengan

konversi 12,5 ( tanpa recycle ).

Pabrik methanol ini direncanakan akan didirikan di Sukolilo Surabaya

Jawa Timur pada tahun 2008 dengan kapasitas 15.000 ton/tahun dengan waktu

operasi 24 jam/hari selama 330 hari/tahun. Utilitas yang digunakan meliputi air,

steam, listrik, bahan bakar, refrigerant.Bentuk perusahaan adalah Perseroan

Terbatas (PT), dengan struktur organisasi garis dan staf. Dari perhitungan analisa

ekonomi diperoleh TCI = Rp 113.217.873.900 ; ROIAT = Rp 31,26% ; POT =

2,25 tahun ; BEP = 49,13% ; dan IRR = 33,39%. Berdasarkan hasil analisa

ekonomi tersebut maka dapat disimpulkan bahwa pabrik methanol layak

didirikan.

DAFTAR ISI

Kata Pengantar …………………………………………………………..…........i

Daftar Isi………………………………………………………………………....iii

Lembar Persetujuan………………………………………………...….……......v

Daftar Gambar……………………………………………………..…………….x

Daftar Tabel……………………………………………….……….…………….ix

BAB I PENDAHULUAN....................................................................................I-1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES....................................................II-1

BAB III NERACA MASSA………………………………………..………...III-1

BAB IV NERACA PANAS……………………………………...…………...IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN………………………..………………V-1

BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA…………………..……………VI-1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA................VII-1

BAB VIII UTILITAS…................................................................................VIII-1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK........................................IX-1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN………………………..……………X-1

BAB XI ANALISA EKONOMI......................................................................XI-1

BAB XII KESIMPULAN...............................................................................XII-1

DAFTAR PUSTAKA

APPENDIKS

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Blok Diagram Proses Konversi Sintesis Gas.............................II-2

Gambar 9.1. Peta Lokasi Pabrik Methanol………………………...…..…IX-16

Gambar 9.2. Tata Letal Pabrik Methanol…………………..…………….IX-12

Gambar 9.3. Tata Letal Peralatan Proses Pabrik Methanol…………….IX-14

Gambar 10.1. Struktur Organisasi Pabrik Methanol……………..…........X-16

Gambar 11.1. Break Even Point (BEP) Pabrik Methanol………………....XI-9

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Perkembangan Import Methanol di Indonesia………..…………I-3

Tabel 7.1. Instrumentasi Pabrik Methanol………………………………..VII-3

Tabel 7.2. Alat – alat Keselamatan Kerja………………………………...VII-11

Tabel 10.1. Jadwal Kerja Karyawan Pabrik……………….………………X-10

Tabel 10.2. Daftar Jumlah Karyawan............................................................X-14

Tabel 11.6.1. Cash Flow untuk NPV selama 10 tahun................................XI-11

Tabel 11.6.2. Cash Flow untuk IRR..............................................................XI-12

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Tinjauan umum

Sampah adalah semua material yang di buang dari kegiatan rumah tangga,

perdagangan, industri, dan kegiatan pertanian. Sampah yang berasal dari kegiatan

rumah tangga dan perdagangan di kenal dengan limbah municipital yang tidak

berbahaya. Di negara-negara berkembang komposisi sampah terbanyak adalah

sampah organik, sebesar 60-70%, dan sampah anorganik sebesar kurang lebih

30%. Dampak negatif yang di timbulkan dari sampah yang tidak dikelola dengan

baik adalah sebagai berikut:

a. Gangguan kesehatan:

- Timbulan sampah dapat menjadi tempat pembiakan lalat yang dapat

mendorong penularan infeksi

- Timbulan sampah dapat menimbulkan penyakit yang terkait dengan tikus

b. Menurunnya kualitas lingkungan

c. Menurunnya estitika lingkungan

- Timbulan sampah yang bau kotor dan berserakan akan menjadikan

lingkungan tidak indah untuk di pandang mata.

d. Terhambatnya pembangunan negara.

Pengelolaan sampah berlangsung dengan baik dan mencapai tujuan yang

diinginkan, maka setiap kegiatan pengelolaan sampah harus mengikuti filosofi

penglolaan sampah yaitu bahwa sampah semakin sedikit dan semakin dekat

sampah di kelola dari sumbernya, maka pengelolaannya akan menjadi lebih

mudah dan baik, serta lingkungan yang terkena dampak juga semakin sedikit.

Pengelolaan sampah yang dilakukan memberikan banyak manfaat

diantaranya adalah:

a. Menjaga keindahan, kebersihan lingkungan

b. Tidak memerlukan tempat pembuangan yang luas

c. Mengurangi biaya angkut sampah ke tempat pembuangan sampah.

d. Mengurangi beban Pemda dalam mengelola sampah.

Sampah apabila di biarkan tidak di kelola dapat menjadi ancaman yang

serius bagi kelangsungan lingkungan tersebut. Sebaliknya apabila di kelola

dengan baik, sampah memiliki potensial, seperti penyediaan lapangan pekerjaan

dan masih banyak lagi.

Untuk itulah kami berusaha semaksimal mungkin untuk dapat

memanfaatkan sampah dalam industri kimia. Kami membuat prarencana pabrik

berjudul “ pembuatan methanol dari sampah”.

Garis besar pembuatan methanol dari sampah adalah sebagai berikut:

Mula-mula diadakan pemisahan sampah untuk memisahkan sampah dari bahan-

bahan seperti logam, gelas, keramik, mika, seng, dan sebagainya. Kemudian

digiling atau di rajang , dan setelah itu di masukkan kedalam alat pembakaran

yang di sebut “gasifer”. Ke dalam alat ini selama pembakaran berlangsung,

dimasukkan pula oksigen dalam jumlah tertentu.Oksigen yang di masukkan dalam

alat pembakaran ini akan dapat mengatur proses pembakaran gas-gas kemudian di

alat pembakaran ini akan dapat mengatur proses pembakaran. Gas yang terjadi

dialirkan kedalam Water heat boiler yang selanjutnya dialirkan kedalam alat

Shiftkonverter. Setelah itu kedua gas ( carbon monoxide dan hydrogen )

dikonversikan menjadi methanol dalam alat converter, dan dilakukan proses

selanjutnya. Menurut penelitian hasil yang diperoleh dari 3,5 – 4,5 ton sampah

adalah rata – rata 1 ton methanol( Austin, 1984 ).

Pendirian pabrik methanol ini diharapkan dapat berguna untuk kelancaran

perkembangan industri di Indonesia, terutama industri – industri yang

menggunakan methanol sebagai bahan baku maupun bahan penunjang. Selain itu

pendirian pabrik methanol untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan export.

Methanol banyak digunakan dalam industri – industri : folmadehide, cat,

tinta, lem, bahan kimia buatan ( misal : metal amine, metal klorida, metal

methacrylate ) dan banyak digunakan sebagai pelarut, bahan bakar dan industri –

industri lainnya.

Table Import by commodity and country of origin

Tahun 1999-2003

Tahun New weight Cif Value ( US$ )

1999

2000

2001

2002

2003

97.983.858

118.841.584

115.152.273

91.299.442

59.526.072

12.320.053*

20.011.350*

21.469.063*

14.703.941*

15.350.683*

BPS ( Biro Pusat Statistik 2003 )

1.2. Macam – macam sampah

1.2.1. Penggolongan sampah

Dari penggolongan ini dapat didasarkan atas beberapa yaitu : komposisi,

bentuk, lokasi, proses terjadinya, sifat dan jenisnya.

a. Penggolongan sampah berdasarkan asalnya

Sampah dapat dijumpai di segala tempat dan hampir di semua kegiatan.

Berdasarkan asalnya, maka sampah dapat digolongkan sebagai berikut :

a) Sampah dari kegiatan industri pabrik

b) Sampah dari kegiatan pertanian

c) Sampah dari kegiatan rumah tangga, termasuk sampah dari asrama,

rumah sakit, hotel.

d) Sampah dari kegiatan perdagangan, misalnya sampah dari pasar

e) Sampah dari kegiatan pembangunan

f) Sampah dari jalan raya.

b. Penggolongan sampah berdasarkan komposisinya

Pada suatu kegiatan mungkin akan menghasilkan jenis sampah yang sama,

sehingga komponen penyusunnya juga sama, misalnya : sampah logam, kertas

ataupun daun – daunan. Setidak – tidaknya apabila tercampur dengan bahan –

bahan lainnya maka sebagian besar komponennya akan seragam. Karena itu

berdasarkan komposisinya, sampah dibedakan menjadi dua macam :

a) Sampah seragam

Sampah dari kegiatan industri pada umumnya termasuk dalam golongan

ini. Sampah dari kantor sering hanya terdiri dari kertas, karton, kertas

karbon, dan masih dapat digolongkan dalam golongan sampah seragam.

b) Sampah yang tidak seragam atau campuran

Misalnya sampah yang berasal dari pasar, ataupun berasal dari tempat

umum

c. Penggolongan sampah berdasarkan bentuknya

Sampah dari rumah makan pada umumnya merupakan sisa – sisa makanan

yang bentuknya berupa cairan ataupun yang berupa seperti bubur. Sedang

beberapa pabrik menghasilkan sampah berupa gas, uap air, debu ataupun

sampah yang berbentuk padatan. Dengan demikian berdasarkan bentuknya

terdapat tiga macam sampah :

a) Sampah berbentuk padatan ( solid ), misalnya : daun, kertas, kaleng,

karton.

b) Sampah berbentuk cairan ( termasuk bubur ), misalnya : bekas air pencuci,

bahan cairan yang tumpah, limbah industri banyak juga yang berbentuk

cairan atau bubur, misalnya blotong ( tebu ) yaitu sampah yang berasal

dari pabrik tebu.

c) Sampah yang berbentuk gas, misalnya : karbon dioksida, ammonia dan gas

– gas lain.

d. Penggolongan sampah berdasarkan lokasinya

Baik di kota maupun diluar kota, banyak dijumpai sampah yang

bertumpuk – tumpuk. Berdasarkan atas lokasinya sampah dapat dibedakan :

a) Sampah kota atau urban, yaitu sampah yang terkumpul dikota besar

b) Sampah daerah, yaitu sampah yang terkumpul di daerah luar kota,

misalnya di desa d idaerah pemukiman pantai.

e. Penggolongan sampah berdasarkan proses terjadinya

Berdasarkan atas proses terjadinya, dibedakan antara lain :

a) Sampah alami, yaitu sampah yang terjadi karena proses alami, misalnya

rontoknya daun – daun di sekitar rumah.

b) Sampah non alami, yaitu sampah yang terjadi karena perbuatan manusia.

f. Penggolongan sampah berdasarkan sifatnya.

Terdapat dua macam sampah yang sifatnya berbeda yaitu :

a) Sampah organik yang terdiri dari daun – daunan, kayu, kertas, karton, sisa

– sisa makanan, buah dan sayur.

Sampah organik adalah sampah yang mengandung unsur – unsur senyawa

organik, dan oleh karenanya tersusun oleh unsur – unsur karbon, nitrogen

dan oksigen.

b) Sampah anorganik yang terdiri dari atas kaleng plastik, besi, dan logam –

logam lainnya, gelas, mika atau bahan – bahan yang tidak tersusun oleh

senyawa – senyawa organik.

g. Penggolongan sampah berdasarkan jenisnya :

Berdasarkan atas jenisnya, sampah dapat digolongkan menjadi sembilan

golongan yaitu :

a). Sampah makanan ( sisa makanan termasuk ternak )

b). Sampah kebun ( pekarangan )

c). Sampah plastik, karet dan kulit.

d). Sampah kain

e). Sampah logam

f). Sampah gelas dan keramik

g). Sampah berupa abu dan debu.

1.3. Karakteristik Sampah

Karakteristik sampah adalah sifat – sifat sampah yang meliputi sifat –

sifat fisis, kimiawi, dan biologinya.

Kalau ditinjau secara fisis, adalah sukar untuk merinci sifat – sifat sampah,

terutama sampah yang berbentuk padatan. Ini disebabkan sampah padatan salalu

tidak homogen, lain dengan yang berbentuk cairan, lebih mudah diadakan

identifikasi sifat – sifat fisisnya. Demikian pula apabila diadakan peninjauan

secara biolagis, sedemikian jauh masih sedikit atau boleh dikatakan belum ada

publikasi tentang sifat – sifat biologis sampah, baik yang padatan maupun cairan.

Sedangkan hasil penelitian yang mengungkapkan sifat – sifat kimia sampah juga

jarang dijumpai.

Sampah padatan mempunyai beberapa sifat dan sifat – sifat tersebut

sangat bervariasi, tergantung komponen – komponennya. Kekhasan sampah dari

berbagai tempat atau daerah serta jenisnya berlainan sehingga memungkinkan

sifat – sifat yang berbeda. Sampah kota untuk di kota negara Indonesia ( Negara

sedang berkembang ) agak berbeda susunannya dengan sampah di kota negara

maju.

1.4. Sejarah Metanol

Metanol ( metil alkohol ), CH3OH adalah suatu liquida yang berwarna

netral dan berbau seperti pada alcohol umumnya. Metanol merupakan suatu

liquida yang beracun, apabila diminum disamping akan menyebabkan kebutaan

dan kematian. Metanol juga dinamakan alkohol kayu, karena didapat kondensat

asam pyroligneous. Dengan menggunakan pemurnian distilasi yang bertingkat

alkohol kayu mempunyai bau yang khas dan tajam, kebanyakan meracuni aceton,

asam asetat dan alkyl alkohol.

Pada tahun 1661, Robert Boyle menemukan metanol dalam bentuk

bahan yang netral, tetapi persamaannya tidak ditetapkan sampai tahun 1834.

Berthelot membuat metanol pada tahun 1857 dengan jalan saponifikasi dari metil

chlorida. Selama hampir satu abad methanol yang dihasilkan Berthelot selalu

terbuat hanya dari asam pyroligneus dengan jalan distilasi kayu. Kira – kira tahun

1923 metanol yang pertama dibuat dari hydrogen dan karbonmonoksida. Proses

ini lambat laun dikembangkan dari metode distilasi kayu. Sampai sekarang jumlah

alkohol kayu yang diproduksi kurang lebih dari 0,003% total methanol yang

diproduksi. Sejarah methanol sintesis yang terbuat dari monoksida dan hydrogen

mendapat suatu tentangan yang ditandai dengan gugatan – gugatan yang pro dan

kontra yang tidak dapat kesepakatan. Peristiwa ini didasarkan keterangan –

keterangan yang tidak resmi, yang dinyatakan dalam literatur.

Mengikuti keberhasilan pressure syntesis dari ammonia, penyediaan

reaksinya di bawah tekanan antara karbonmonoksida dan hydrogen yang diambil

di laboratorium ammonia Badsche Anilinund Soda Fabrik ( BASF ). Dalam tahun

1913, perusahaan swasta yang didirikan di Jerman, yang memperlakukan karbon

monoksida dengan hydrogen, atau komponen yang banyak mengandung

hydrogen, seperti metana, digunakan katalis, chromium, cobalt, manganese,

molybdenum, osmium, pallalium, titanium, zinc atau oxide – oxide atau

kompenen – komponen yang lainnya. Komponen yang dihasilkan antara lain

liquid hidrokarbon, alkohol jenuh atau tidak jenuh, aldehid, aseton, asam – asam

dan lain – lainnya tergantung pada katalis dan kondisi operasinya. Hal ini

dilakukan di Jerman, Inggris dan Amerika Serikat selama periode 1914 – 1916,

penunjukan yang dilakukan adalah karbon monoksida lebih banyak dari hydrogen,

tekanan dibatasi pada range 300 – 420 0C. Pada perang dunia I dilakukan

beberapa penyelidikan.

Pada tahun 1921, George Patart, di Perancis menyatakan penutupan

pabrik oksigen, khususnya methanol, dengan reaksi karbon monoksida dan

hydrogen dengan perbandingan 2 : 1 pada suhu 300 – 600 0C dan tekanannya

antara 150 – 200 atm, yang menggunakan katalis logam oksida – oksida lainnya

dan garam – garam lain yang dikenal berhubungan dengan reaksi hidrogenasi.

Dengan suatu pernyataan yang dinyatakan di Jerman dan Perancis pada

tahun 1923 katalis BASH yang tertutup, dengan bahan – bahan konstruksi dan

reaksi di bawah tekanan karbon monoksida dan hydrogen, yang kemudian

dinyatakan dengan kelebihan oksigen, dengan maksud dari hasil komponen

oksigen, yang menyangkut methanol dan juga untuk pabrik pemurnian methanol.

Kenyataan ini semua dianggap benar selama tahun 1924. Menurut hasil Van’t

Hoff dan Le Chatelier reaksi pembentukan methanol adalah :

CO + 2H2 CH3OH ( 3 volume ) ( 1 volume )

Sintesis methanol pertama yang diperdagangkan di produksi di Leuna,

dengan reaksi water gas pada 400 0C dan tekanan 200 atm. Katalis yang

digunakan oleh Badische tidak dinyatakan, tetapi katalis yang dipakai dari oxida –

oxida zinc dan chromium. Import pertama dari bahan yang rendah yang

disebabkan suatu kerusakan. Selanjutnya ada kabar dari sintesa menjadi suatu

kenyataan, pada tahun 1926 ketika E.I DUPONT DE NEMOURS & CO, Inc dan

COMMERCIAL SOLVENT CORPORATION meresmikan penyelidikan kerja.

Proses yang digunakan pabrik tersebut berbeda jauh dengan yang lain dan juga

pengembangannya dari BASH. Dalam proses yang modern dengan tekanan

medium, methanol dihasilkan dari reaksi katalitik karbon monoksida dengan

hydrogen. Reaksi ini berjalan efektif pada tekanan 100 – 600 atm dan temperature

250 – 400 0C. secara umum proses ini memanpatkan atau mengumpulkan gas –

gas yang diperlukan yaitu dengan perbandingan 2 bagian hydrogen dan 1 bagian

karbon monoksida, campuran tersebut dimurnikan denangan menghilangkan gas –

gas yang tidak dikehendaki misalnya : sulfur. Campuran karbon monoksida dan

hydrogen tersebut dikompresikan dengan tekanan yang diijinkan, gas tersebut

terus dikompresikan melewati sebuah katalis dengan sirkulasi dan kondensasi

methanol produk yang telah terbentuk diambil dan dimurnikan.

(Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design)

1.5. Bahan Baku dan Produk

1.5.1. Spesifikasi Bahan Baku

Bahan baku untuk pembuatan methanol adalah :

- Sampah

Sampah diperoleh dari sampah kota.

Komposisi umumnya sampah kota :

- Serat kasar : 41 – 61%

- Lemak : 3 – 9%

- Abu : 4 – 20%

- Air : 30 – 60%

- Amoniak : 0,5 – 1,4 mgr/gr

- Senyawa nitrogen organik : 4,8 – 14 mgr/gr

- Total nitrogen : 7 – 17 mgr/gr

- Protein : 3,1 – 9,3%

- pH : 5 – 8


Kandungan energi ( btu ) berbagai jenis sampah :

Jenis Sampah Kandungan Energi ( btu )

1. Kertas, kartun

2. Kayu, tatal

3. Ranting

4. Daun – daunan

5. Rumput – rumputan hijau

6. Sisa sayur dan buah

7. Kain ( tekstil )

8. Karet

9. Kulit

10. Plastik

11. Kertas berlapis lilin

12. Plastik ( Poly ethylene )

13. Plastik ( polyvinil )

14. Sisa minyak


7600

7825

7140

4900

3820

1820

6440

12420

10000

120000

12000

19840

17500

18000

1.5.2. Spesifikasi Produk

A. Methanol

1. Sifat – sifat fisik :

- Melting Point, oC : - 97,8

- Spesific gravity, sg : 0,7924

- Boiling Point, oC : 64,5

- Refractive Index, ( 20 oC ) : 1,329

- Viscositas, ( 20 oC ), palse : 0,00593

- Vapor Pressure, ( 20 oC ) ml : 92

- Specific heat ( 77 oC ) cal/gr : 0,39

- Latent heat of evaporation, cal/gr : 262,8

- Heat of fution, cal/gr : 32,6

- Heat of combustion, kcal/mol : 170,9

- Critical pressure, atm : 78,7

- Critical temperature, oC : 240

- Avarage coefficient of critical expansion ( dari 0 – 16 oC ) : 0,0012

- Molekul weight : 32,04

- Dielektric constant ( 20 oC ) dyne/cm : 31,2

- Surface tension ( 20 oC ) dyne/cm : 21,83

(Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, 1995)

2. Sifat – sifat kimia :

- Flash point = 60 oF ( open cup )

- Zat cair yang tak berwarna, jernih.

- Berbau seperti alkohol biasa.

- Mudah terbakar tanpa menimbulkan asap.

- Bersifat racun dan keras.

- Teroksidasi menjadi formaldehid, asam format dan CO2.

(Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design, 1995)

Kegunaan methanol :

- Banyak digunakan dalam industri – industri : folmadehide, cat, tinta, lem, bahan

kimia buatan ( misal : metal amine, metal klorida, metal methacrylate )

- Sebagai pelarut, bahan bakar dan industri – industri lainnya. (Ullmann’s, Encyclopedia of Chemical Processing and Design)

B. Ethanol

1. Sifat Fisik:

- Tidak berwarna

- Spesivic gravity : 0,789

- Melting point : -112 ˚C

- Boiling point : 78,4˚C

(Perry, 1999)

2. Sifat Kimia:

- Berat Molekul : 46,07

- Kelarutan : larut dalam air, alkohol, eter

- Rumus Molekul : C2H5OH

(Perry, 1999)

Kegunaan:

- Sebagai pelarut

- Sebagai bahan dasar pembuatan bahan kimia lain.

- Penghidrolisis etena

(Chemical land21.com,25-12-2005)

1.5. Perhitungan Kapasitas Pabrik

Pemilihan pabrik methanol ini sangat didukung oleh beberapa hal :

a. Methanol adalah suatu liquida yang berwarna netral dan berbau seperti

pada alokohol umumnya.

b. Kebutuhan akan methanol tiap tahunnya.

Tahun New weight

1999

2000

2001

2002

2003

97.983.858

118.841.584

115.152.273

91.299.442

59.526.072


M1 + M2 + M3 = M4 +M5

M3 = M4 +M5 - M1 + M2

Dimana : M1 = Nilai import (ton)

M2 = Produksi dalam negeri (ton)

M3 = Kapasitas pabrik baru (ton)

M4 = Nilai eksport (ton)

M5 = Konsumsi dalam negeri (ton)

Jadi perhitungan kapasitas pabrik methanol pada tahun 2008 menjadi :

• Menentukan Faktor Pertumbuhan

F = P ( 1 + i )n

Dimana : F = jumlah import methanol pada tahun 2003

P = jumlah import methanol pada tahun 1999

i = jumlah kenaikan rata – rata import per tahun dalam %

F = P ( 1 + i )n

59.500 ton = 98.000 ton ( 1 + i )4

0,60714 = ( 1 + i )4

ln 0,60714 = 4 ln ( 1+I )

- 0,49899 = 4 ln ( 1+I )

-0,12475 = ln ( 1+I )

0,88827 = ( 1+I )

i = -0,11728

F = P ( 1 + i )n

Dimana n = selisih tahun ( 2008 – 2003 ) = 5

= 59.500 ton ( 1 - 0.11728)5

= 30.000 ton/tahun

Jadi peluang kapasitas pabrik Methanol yang akan didirikan pada tahun 2008

diperkirakan 15.000 ton/tahun.

BAB II

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

2.1. Macam Proses

Dalam industri proses pembuatan methanol sampai sekarang yang

dilakukan hanya ada beberapa cara yaitu :

1. Konversi sintesis gas

2. Reformasi dan Anderfiring

3. Deskripsi

4. Kompresor Gas Sintesa

2.1.1. Konversi sintesis gas

Pada proses ini menggunakan bahan campuran CO dan H2 dengan

perbandingan 1:2. Campuran gas ini dimampatkan di bawah suatu tekanan 3000-

5000 psi pada temperatur 300 oC, pada konvertor terdapat katalisator, suatu

campuran ZnO dan Cr2O3. Reaksi menjadi sangat eksotermik pada temperatur 300

oC. Gas pengeluaran didinginkandan gas yang bersifat sisa didaur ulang. Hasilnya

adalah sekitar 60%.

CO + 2H2 = CH3OH

Methanol dapat juga secara langsung dibuat dari metana dengan suatu campuran

CH4 dan O2. Di bawah 100 atm memaksa suatu katalisator tembaga pada 200 oC

dengan konversi 17 persen.

CH4+ ½ 2O2 = CH3OH

Sampah

Shrider

Rotary dryer

gasifier

Shift konverter Kolom absorber

Kolom stripper Flash drum

Kolom distilasi methanol

Gudang produk

Reaktor methanol konverter

Gambar 2.1.1. Blok diagram pembuatan methanol dengan cara Konversi sintesis

gas ( Industrial Chemistry B.N. Chakrabarty )

2.1.2 Reformasi Dan Underfiring

Pada proses ini sebelum memasuki reformer (pembentukan uap) kukus

proses yang telah memenuhi syarat menjadi umpan reformer di campur

mendapatkan umpan reformer yang lebih homogen. Setelah itu campuran kukus

proses dan gas dialirkan ke pemanas sehingga temperaturnya mencapai 5000C

katalis yang di gunakan dalam proses ini berupa katalis berbasis nikel selanjutnya

sisa pembakaran (flue gas) bertemperatur 9000C di lewatkan menuju system

pemanfaatan panas buangan ( waste heat recovery). Gas reformasi meninggalkan

reformer dengan suhu 8700 C dan tekanan 19,1 bar. Panas dari gas hasil

pembakaran yang keluar dari reformer memiliki temperatur 9000C digunakan

dalam pembangkit kukus bertekanan tinggi dan menengah menjadi 4850C. setelah

itu flue gas didinginkan kembali hingga mencapai suhu 1470C dan di buang ke

udara.

2.1.3 Deskripsi

Proses ini menghilangkan gas-gas methanol mentah dengan suhu 400C dan

tekanan 68,7 bar yang mengalir dari methanol separator akan menuju bejana

ekspansi yang beroprasi pada tekanan 6,5 bar. Dengan adanya penurunan tekanan

ini, gas- gas terlarut akan lepas, setelah itu gas-gas terlarut yang dipisahkan dari

cairan di jaga konstan dengan menggunakan pengotrol ketinggian. Dan gas-gas

inert terlarut dipisahkan dari methanol mentah dan dinaikkan bagian atas kolom

destilasi bersama sejumlah uap methanol. Uap tersebut akan melewqati condenser

dimana sebagian uap methanol yang terbawa mengalami kondensasi dan di

kembalikan di kolom destilasi sebagai refluk. Gas- gas ringan yang tidak

terkondensasi akan di buang. Methanol yang akan tersetabilkan akan memasuki

kolom pemurnian methanol pada kondisi 800C dan 1,5 bar. Pada kolom ini

methanol menjadi prodak atas sedankan air sebagai produk bawah. Air proses

yang dihasilkan sebagai produk bawah kolom distilasi ini akan di bawah menuju

pemanas air proses. Uap yang menuju kolom puncak destilasi akan didinginkan

oleh condenser dimana uap methanol akan dikondensasikan secara total menjadi

cairan bersuhu 690C. methanol terkondensasi ini selanjutnya akan di dinginkan

lagi mencapai suhu 400C dan di tampung pada suatu bejana penampung.

2.1.4 Kompresor Gas Sintesa

Proses ini mengirimkan udara dan di hisap oleh kompresor dan dengan

tekanan hingga 9,5 bar didinginkan dengan sweet cooling water,udara yang

lembam di pisahkan oleh separator, pernurnian udaranya di alirkan di

refrigenerator untuk memisahkan unsur air dan gas lainnya hingga hanya

mengandung gas hydrogen dan karbon monoksida untuk mendapatkan methanol

yang di inginkan.

2.5 Pemilihan Proses Di pilih sistem konversi sintetis gas dengan pertimbangan: uraian Konversi

sintetis gas Reformasi dan anderfiring

Deskripsi Kompresor gas sintesa

Biaya operasi Waktu yang digunakan Metode yang digunakan Produk yang dihasilkan Harga dipasaran Kualitas

Murah Cepat Modern Kemurnian tinggi Murah Bagus

Murah Lama Tradisional Kemurnian rendah Murah Kurang bagus

Murah Lama Tradisional Kemurnian rendah Murah Kurang bagus

Murah Lama Tradisional Kemurnian rendah Murah Kurangbagus

3.2. Uraian Proses

Proses pembuatan methanol dengan bahan baku sampah melalui beberapa

tahapan, yaitu :

1. Proses pemecahan dan penghalusan ( shreeding )(SH-113)

Proses pengerjaannya dilakukan dengan cara pemecahan, penghalusan

sampah dengan menggunakan alat pemukul ( Hammer ) yang berputar

pada porosnya.

2. Proses pengeringan ( drying )(R-114)

Proses pengeringan dari sampah dimaksudkan untuk menghilangkan kadar

air pada sampah sehingga memudahkan terjadinya pembakaran sampah pada

proses selanjutnya. Pada alat dilengkapi dengan Belt Conveyer (BC-115) untuk

menggangkut sampah, dimana prosesnya berjalan secara kotinyu dan

pengeringananya berjalan secara adiabatik. Pengeringannya menggunakan udara

panas dengan suhu masuk 121 oC dan suhu operasi 65,56 oC . Keluar dari dryer

suhu sampah 65,56 oC.

Susunan bahan baku ( sampah ) yang masuk gasifier setelah di adakan

pengeringan :

Karbon = 51,21 % berat

Hidrogen = 6,51 % berat

Oksigen = 27,47 % berat

Nitrogen = 2,39 % berat

Sulfur = 0,125 % berat

Ash dan Inert = 12,25 % berat

3. Proses pembakaran (g-119)

Proses pembakaran dimaksudkan untuk mendapatkan gas – gas karbon

monoksida dan hydrogen. Suhu sampah masuk gasifier 65,56 oC, sedangkan suhu

operasi pada suhu gasifier 593 oC. Pembakaran dilakukan tidak sempurna dengan

menggunakan oksigen. Prosesnya berlangsung secara batch. Bermacam – macam

gas yang dihasilkan, dilewatkan pada pipa bagian atas sedangkan abu dari

pembakaran dikeluarkan pada bagian bawah. Suhu gas yang keluar dari gasifier

adalah 593 oC kemudian dialirkan ke water heat boiler ( R-127 ).

Sampah gas + abu

Solar + udara

4. Water Heat Boiler ( WHB ) ( R-127 )

Proses pendinginan dimaksudkan untuk mendinginkan gas – gas dari pipa

gasifier. Pendinginan dilakukan dengan menggunakan air umpan boiler pada suhu

593 oC . Setelah dilakukan pendinginan gas masuk ke shift converter (SC-129).

5. Proses Peningkatan Gas Hidrogen dan Penurunan Gas Karbon Monoksida

( shift konverter ) (SC-129)

Dimaksudkan untuk meningkatkan jumlah gas hydrogen dan menurunkan

jumlah gas karbon monoksida agar didapatkan konversi yang lebih tinggi. Untuk

menurunkan jumlah gas CO digunakan steam sehingga gas CO akan bereaksi

dengan steam membentuk gas CO2 dan H2. gas keluar reaktor shift converter (SC-

129) 365oC type dari reaktor adalah Fixed Bed Reaktor dan dilengkapi dengan

Coil pemanas. Karena disini suhu gas yang keluar dari shift converter terlalu

tinggi, maka untuk ini diadakan cooler II(E-131). Keluar dari cooler II maka

didapat suhu gas keluar 60 oC. Pendinginan digunakan air dari refrigerant dengan

suhu air masuk 30 oC sedang suhu air keluar 35 oC.

CO + H2O CO2 + H2

steam

6. Proses Penyerapan Dalam Kolom Absorber(A-120).

Proses penyerapan dimaksudkan untuk menyerap gas karbondioksid dan

juga gas – gas selain karbon monoksid dan hydrogen yang mungkin ada.

Penyerapan dilakukan dengan menggunakan larutan MEA 30 % berat yang

disediakan pada tangki reservoir MEA. Suhu gas masuk kolom absorber 140 oC,

pemasukannya pada bagian bawah kolom sedangkan pemasukan larutan MEA

pada bagian puncak kolom. Gas yang tidak terserap akan keluar pada bagian atas

kolom yang terdiri dari karbon monoksid, hydrogen dan gas lain (sedikit gas CO2)

sedangkan gas CO2 yang terserap akan teriakat dengan laruatan MEA akan turun

kebawah, karena merupakan phase berat dengan suhu 60 oC. Agar larutan MEA

yang digunakan dapat dipakai kembali, maka perlu dilengkapi kolom stripper

(ST-134) dengan cara dilakukan recycle dari larutan MEA yang terpakai untuk

mengikat CO2, untuk ini di perlukan steam suhu masuk 121 oC. begitu seterusnya

sampai larutan MEA sudah tidak mampu untuk mengikat gas C.

7. Proses Konversi dalam Kolom Reaktor Metanol (R-130).

Proses ini dimaksudkan untuk mengkonversikan gas – gas karbon

monoksid dan hydrogen. Gas – gas karbon monoksid dan hydrogen yang

dihasilkan dari puncak kolom absorber dialirkan menuju ke kolom reaktor untuk

dikonversikan. Suhu operasi direaktor adalah 148 oC dengan tekanan 15 psi

(1,0204 atm) setelah dikonversikan gas yang dihasilkan dari reaktor ke

kondensator (E-142) untuk diadakan perubahan fase.

Reaksi : CO + 2H2 CH3OH.

ZnO+Cr2O3

8. Proses Pemisahan Gas Liquid dalam Flash Drum (FD-143).

Kemudian masuk ke Flash Drum(FD-143) pada suhu 80 oC, untuk

dipisahkan gas dengan liquidnya. Gasnya akan keluar pada bagian puncak kolom

dengan suhu 135 oC, sedangkan liquidnya akan turun ke bawah dengan suhu 60

oC. Yang mana gasnya akan keluar pada bagian atas, sedangkan fase beratnya

merupakan liquid methanol akan turun ke bawah.

9. Proses Distilasi Dalam Kolom Methanol (D-140).

Proses ini dimaksudkan untuk menurunkan methanol dari heavy alcohol

dan air. Pemisahan dilakukan berdasarkan pada titik didih, pada proses ini

methanol yang lebih volatile dengan titik didih 64,75 oC, kemudian heavy alcohol

setelah itu air. Gas yang keluar pada bagian atas kolom masuk ke kondensor

(E-144) untuk diadakan perubahan fase menjadi liquid methanol. Sedangkan

residunya akan keluar pada bawah kolom. Metanol yang telah dikondensasikan

masuk ke accumulator (F-145) dengan konversi 12,5 ( tanpa recycle ).

- Suhu feed masuk kolom methanol adalah 60 oC dengan tekanan 1 atm.

- Suhu distilat adalah 67,47 oC dengan tekanan 1 atm.

- Suhu residu adalah 76,62 oC dengan tekanan 1 atm.

BAB III

NERACA MASSA

Basis kapasitas : 15.000 ton/tahun

Waktu operasi : 330 hari/tahun

Kapasitas produksi : jam 24

hari 1xhari 330

tahun1xtahun

ton15.000

: 1875 kg/jam

: 45.000 kg/hari

1 hari : 24 jam/hari

Satuan : kg/hari

Basis : 87.779,53 kg/hari

1. MAGNETIC SPARATOR ( M-112 )

Masuk Keluar

Komposisi sampah:

Serat kasar 51 % = 44.767,5603

Lemak organik 6 % = 5.266,7718

Abu 12 % = 10.533,5436

Air 45 % = 39.500,7885

Protein 6,2 % = 5.442,3309 = 105.510,9951

Logam 5 % = 4.388,9765

Serat kasar 51 % = 44.767,5603

Lemak organik 6 % = 5.266,7718

Abu 12 % = 10.533,5436

Air 45 % = 39.500,7885

Protein 6,2 % = 5.442,3309 = 105.510,9951

Logam 5 % = 4.388,9765

Total = 101.122,0186 Total = 101.122,0186

2. ROTARY DRYER ( R-114 )

Masuk Keluar

Sampah = 101.122,0186 Uap air ( 66,67 % )= 58519,65

Air ( 45 % ) = 39.500,7885 Air ( 4 % ) = 5676,3729

Udara = 5.676,3229 Sampah = 87.779,53

146.299,13 Udara = 5.676,3229 146.299,13

3. GASIFIER ( G-119 )

Masuk Keluar

Karbon = 44.951,89 kg/hari

Hydrogen = 5.714,45

Oksigen = 24.113,03

Nitrogen = 2.097,93

Sulfur = 171,17

Ash = 10.752,99 = 87.779,53

CO = 79.914,481 kg

CO2 = 72.208,439 kg

H2 = 3.710,315 kg

CH4 = 5.708,176 kg

C2H6 = 2.140,566 kg

N2 = 1.997,862 kg

H2O = 5.137,359 kg

Total = 100 volume = 172.814,7643 kg

4. SHIFT CONVERTER ( SC-129 )

Gas masuk : Gas keluar

CO = 2.854,0882 kmol/hari

= 101,9317 kg/hari

CO2 = 1.641,1007 kmol/hari

= 37,29774 kg/hari

H2 = 1.855,1573 kmol/hari

= 927,5787 kg/hari

CH4 = 356,7609 kmol/hari

= 22,29756 kg/hari

C2H6 = 71,3522 kmol/hari

= 2,378407 kg/hari

N2 = 71,3522 kmol/hari

= 2,548293 kg/hari

H2O = 285,4088 kmol/hari

= 158,5604 kg/hari

CO = 1.569,7485 kmol/hari

= 56,06245 kg/hari

CO2 = 3.139,4970 kmol/hari

= 71,3522 kg/hari

H2 = 2.925,4403 kmol/hari

= 1462,72 kg/hari

CH4 = 356,7609 kmol/hari

= 22,29756 kg/hari

C2H6 = 71,3522 kmol/hari

= 2,378407 kg/hari

N2 = 71,3522 kmol/hari

= 2,548293 kg/hari

H2O = 1.040,2859 kmol/hari

= 57,79366 kg/hari

Jumlah = 9.174,4371 kmol/hari

= 1675,153 kg/hari

Jumlah = 9.174,4371 kmol/hari

= 1675,153 kg/hari

5. KOLOM ABSORBER ( A-120 )

Neraca masa total

CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg//hari

CO2 = 3.139,4970 kmol/hari = 138.137,860 kg/hari

H2 = 2.925,4404 kmol/hari = 5.850,881 kg/hari

CH4 = 356,7609 kmol/hari = 5.708,174 kg/hari

C2H6 = 71,3522 kmol/hari = 2.140,566 kg/hari

N2 = 71,3522 kmol/hari = 1.997,862 kg/hari

H2O = 1.040,2859 kmol/hari = 18.725,146 kg/hari Total = 216.513,42 kg/hari

Liquid ( absorbent )

MEA = 56.534,722 kmol/hari = 11746.922,3 kg/hari

CO2 = 0,00503 (56.534,722 )

= 284,3694 kmol/hari = 5.118,6486 kg/hari Total = 1.968.554,30 kg/hari

Keluar :

Gas :

CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg/hari

CO2 = 31,3949 kmol/hari = 1.381,376 kg/hari






Absorbent :

MEA = 56.534,722 kmol/hari = 1.746.922,3 kg/hari

CO2 = 0,060 ( 5.634,722 )

= 3.392,0833 kmol/hari = 165.547,6 kg/hari Total = 1.992.226,8 kg/hari

6. KOLOM STRIPPER ( ST-134 )

Masuk Keluar

- MEA 30 % berat = 56.534,722 kmol/hari

= 1.746.922,3 kg/hari

CO2 = 3.392,0831 kmol/hari

= 149.251,6 kg/hari

- Steam = 9.116,2238 kmo/hari

=164.092,0 kg/hari

-MEA 30 % = 56.534,722 kmol/hari

= 1.746.922,3 kg/hari

- Steam = 9.116,2238 kmol/hari

= 164.092,0 kg/hari

CO2 ( gas ) = 3.108,102 kmol/hari

= 136.758,4 kg/hari

Total = 2.060.265,9 kg/hari Total = 2.047.772,7 kg/hari

7. REAKTOR METHANOL KONVERTER ( R-130 )

Fres gas masuk Keluar

CO = 43.952,964 kg/hari

H2 = 5.850,875 kg/hari

N2 = 1.997,872 kg/hari

CO2 = 1.381,408 kg/hari

CH4 = 5.708,191 kg/hari

C2H6 = 2.140,557 kg/hari

H2O = 18.725,163 kg/hari Total = 79.757,010 kg/hari

Recycle : CO = 24.938,896 kg/hari

H2 = 3.562,694 kg/hari

N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari

CO = 24.938,896 kg/hari

H2 = 3.562,694 kg/hari

N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari CH3OH = 45.002,394 kg/hari

C2H5OH = 269,454 kg/hari

H2O = 421,858 kg/hari Total = 45.693,706kg/hari

CH4 = 5.708,191 kg/hari

C2H6 = 2.140,557 kg/hari

CO2 = 1.381,408 kg/hari


Total = 141.527,562 kg/hari Total = 141.527,562 kg/hari

8. FLASH DRUM ( FD-143 )

Masuk Keluar

CH4 = 5.708,191 kg/hari

C2H6 = 2.140,557 kg/hari

CO2 = 1.381,408 kg/hari

H2O = 18.725,163 kg/hari

CH3OH = 45.002,394 kg/hari


Gas : CH4 = 5.708,191 kg/hari

C2H6 = 2.140,557 kg/hari

CO2 = 1.381,408 kg/hari = 9.230,166 kg/hari

Liquid :

H2O = 18.725,163 kg/hari

CH3OH = 45.002,394 kg/hari

C2H5OH = 269,454 kg/hari = 64.805,628 kg/hari

Total = 73227,165 kg/hari Total = 73.227,165 kg/hari

9. KOLOM DISTILASI METHANOL I ( D-140 )

Bahan Masuk Bahan Keluar

komponen %mol berat komponen %mol berat

Feed:

methanol

Etanol

air

0,7066

0,2834

0,0100

45.002,394

269,454

18.725,163

Distilat:

Methanol

Etanol

Bottom:

Etanol

air

0,9988

0,0012

0,00402

0,9959

45.002,394

76,3633

193,0896

18.725,163

total 63.997,011 total 63.997,011

BAB IV

NERACA PANAS

Di pabrik methanol ini, tidak semua peralatan yang mengalami interaksi

panas. Oleh karena itu perhitungan neraca panas (energi) hanya dikerjakan pada

peralatan yang mengalami interaksi panas.

Kapasitas produksi : 15.000 ton/tahun = 1875 kg/jam

Waktu Operasi : 330 hari/ tahun, 24 jam/hari

Suhu referensi : 25oC

Satuan : Kkal/jam


593 oC

Sampah kering ΔH1

gas

Abu

WHB

T = 150 oC T = 593 oC

ΔH2

ΔH3

∆H1 = enthalpy yang terkandung pada feed masuk

∆H2 = enthalpy yang terkandung pada gas keluar

∆H3 = enthalpy yang terkandung pada hasil samping yang berupa abu

Q = panas yang dikeluarkan oleh coil pemanas (steam)

Qloss = panas yang hilang

Komponen Enthalpi masuk Entalpi keluar

∆H1

∆H2

∆H3

∆HR

Q

Qloss

Total

54.744.630,8

9.061.952.044

782.120.316,5

845.926.899,3

25.649.395,03

755.684.814,4

90.242.084,9

845.926.899,3

2. COOLER I ( E-124 )

t= 30oC Q loss

∆H1 ∆H2 T = 593oC T = 60oC

Abu Abu

t= 50oC

∆H1 = enthalpy yang terkandung pada abu masuk

∆H2 = enthalpy yang terkandung pada abu keluar

Q = panas yang diserap oleh air pendingin


Komponen Entalpi masuk Entalpi keluar

∆H1

∆H2

Qloss

Q

389.078.563

23.974.911,45

19.453.928,15

345.649.723,4

Total 389.078.563 389.078.563

3. WHB ( Water Heat Boiler ) ( R-127 )

WHB Qs

Steam ΔH4T = 121 oC

∆H1T = 593 oC

Air ΔH3T = 30 oC

T = 365 oC ∆H2

∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan masuk

∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan keluar




∆H1

∆H2

∆H3

∆H4

Qloss

Q

54.744.630,8

227.970,3056

127.756.999,1

778.307.541,5

140.849.020,5

48.040.458,57

Total 182.729.600,02 182.729.600,02


ΔH1T = 365 oC

ΔHRT = 365 oC

Qloss ΔH2

T = 365 oC

∆H1 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol masuk

∆H2 = enthalpy yang terkandung pada larutan methanol keluar

Q = panas yang dikeluarkan oleh coil pemanas (steam)


Komponen Enthalpi masuk Entalpi keluar

∆H1

∆H2

∆HR

Q

Qloss

Total

4.641.848,963

5.974.600,689

10.616.449,65

5.308.224,826

5.974.600,689

279.380,254

10.616.449,65

5. Cooler II ( E-131 )

t= 30oC Q loss

∆H1 ∆H2 T = 365oC T = 60oC

Cair dan gas Gas

t= 35oC






∆H1

∆H2

Qloss

Q

4.641.848,963

855.320,5262

23.092,4478

3.554.435,989

Total 4.641.848,963 4.641.848,963

6. PreHeater ( E-139 )

Qloss

∆H1 ∆H1

t = 60oC t = 148 oC

T=134 oC Q T=134oC

Gas setelah absorber

gas



Q = panas yang dilepas oleh steam



∆H1

∆H2

Qloss

Q

855.320,5262

637.374,6831

1.418.060,449

74.634,7605

Total 1.492.695,209 1.492.695,209

7. HEAT EXCHANGER ( E-133 )

Qloss

∆H1 ∆H1

t = 121 oC t = 121 oC

T=134 oC Q T=134oC






∆H1

∆H2

Qloss

Q

2.790.580.638

450.675.242,1

2.939.664.054

162.062.794

Total 3.241.255.880 3.241.255.880

8. KOLOM STRIPPER ( ST-134 )

CO2 , kondensat T = 121 o C

Gas ΔH3

L1ΔH4T = 64,75 oC

ΔH2 121 oC

T = 64,75 oC

T = 60 oC Lo ΔH1

MEA , CO2

∆H1 = enthalpy yang terkandung pada CO2 dan MEA masuk

∆H2 = enthalpy yang terkandung pada CO2 keluar


∆H4 = enthalpy yang terkandung pada MEAdan CO2keluar




∆H1

∆H2

∆H3

∆H4

Qloss

Q

38.635.485,44

15.341.262,08

98.779.865,88

1.305.205,697

38.527.833,05

112.923.574,7

Total 152.756.613,4 152.756.613,4

9.Cooler III ( E-135 )

t= 30oC Q loss

∆H1 ∆H2 T = 64,75oC T = 60oC

t= 55oC






∆H1

∆H2

Qloss

Q

38.635.485,44

34.018.666,43

3.863.548,543

753.270,4666

Total 38.635.485,44 38.635.485,44

10. Converter ( R-130)

1H Δ

2H Δ

Qloss

Qs

T1=148

t2 = 240°C

RH Δ

Keterangan:

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari kolom absorber

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam produk keluar.

ΔHR : Panas reaksi

Qs : Panas steam masuk

Qloss : Panas yang hilang (1% Qs)

Masuk (Kkal/hari) Keluar (Kkal/hari)

ΔH1 70.725.968,29 ΔH2 77.458.840,59

Qs 7.509.163,627 ΔHR 701.199,6886

Qloss 75.091,6363

Total 78.235.131,92 Total 78.235.131,92

11. Kondensor ( E-142 )

t=30oC Qloss

∆H1 ∆H2

T= 240oC T= 150oC

t = 58oC Q

∆H1 = enthalpy yang terkandung pada gas masuk


Q = panas yang diserap air pendingin



∆H1

∆H2

Panas yang diserap pendingin ( Q )

Panas Hilang ( Qloss )

659.782.361

28.308.845,45

598.484.397,5

29.924.219,88

Total 659.782.361 659.782.361

12. Kolom Distilasi I ( D-140 )

V T = 57,47 oC

∆H2

Lo Q1 D

p ∆H3 ∆H4

T= 60 oC ∆H1

F

∆H6 V0 Q3

∆H5 L Q2

T= 76,62oC B

∆H7

Dimana: ∆H1 = enthalpy yang terkandung dalam feed

∆H2 = enthalpy yang terkandung dalam V

∆H3 = enthalpy yang terkandung dalam Lo

∆H4 = enthalpy yang terkandung dalam D

∆H5 = enthalpy yang terkandung dalam L

∆H6 = enthalpy yang terkandung dalam Vo

∆H7 = enthalpy yang terkandung dalam B

Q1 = panas yang diserap air pendingin

Q2 = panas yang dibawa steam

Q3 = panas yang hilang


∆H1

∆H4

∆H7

Q1

Q2

Q3

1.499.549,669

690.828,9768

770.009,6349

973.171,3223

391810,7426

55.386,9463

jumlah 2.190.378,6460 2.190.378,6460

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. OPEN STORAGE SAMPAH

Fungsi : sebagai tempat penyimpanan dan penyediaan sampah.

- type : open storage

- ukuran : L = 13,3264 m

P = 26,6528 m

T = 8,75 m

- jumlah : 1 buah

2. OPEN HOUSE

Fungsi : lahan terbuka sebagai tempat pemrosesan bahan baku pertama.

- type : open home

- ukuran : I = 17,4555 m

P = 34,9109 m

T = 20,4 m

- jumlah : 1 buah

3.CHAIN CONVEYOR ( J-111 )

- Fungsi : untuk memindahkan bahan baku sampah basah dari tempat penimbunan

ke rotary dryer.

- Power : 6 Hp

- Diambil lebar belt : 4 ft

- Jarak tempuh belt ( L ) : 40 ft ( ditetapkan )

4. MAGNETIK SPARATOR ( M-112 )

Fungsi : untuk memisahkan sampah dari biji besi

- type : magnetic separator

- kapasitas : 4.213,4174 kg/jam

- Bc : 3,2352 ft

- Dc : 12,9408 ft

- De : 6,4704 ft

- Hc : 6,4704 ft

- Lc : 25,8816 ft

- Sc : 1,6176 ft

- Zc : 25,8816 ft

- Jc : 1,6176 ft

5. SHREEDER ( SH-113 )

Fungsi : untuk memecah dan memotong sampah yang akan masuk rotary dryer,

sehingga memudahkan proses pengeringan maupun pembakaran.

Kapasitas : 6,0958 ton/jam

Power : 20,3193 Hp

Jumlah : 6 buah


- Fungsi : Untuk mengeringkan sampah sebelum masuk ke gasifier

- jumlah : 2 buah

- Kapasitas :146,29913 ton/hari

- Power : 5,5 Hp

- luas rotary = 2.085,5645 Btu/ft2

- Waktu pengeringan : 0,5258 jam

- Panas yang digunakan :9,6518 jam

- Lebar dryer :18,8779 ft

- Panjang dryer : 135 ft

7. BELT CONVEYOR ( BC-115 )

- Fungsi : untuk mengangkut sampah dari rotary dryer ke tangki penampung.

- Jumlah : 1

- Kapasitas : 146.299,13 kg/jam : 146,29913 ton/jam

- Type : Throughed belt on 20o idlers

- Lebar belt : 14 in

- Panjang belt : 20 ft

- Kemiringan : 20o

- Kecepatan : 100 rpm

- Angel of Repose : 0o

- Power : 1 Hp

- Bahan : Rubber canvas

- Jumlah : 1 buah

8. TANGKI PENAMPUNG ( F-116 )

- Fungsi : untuk menampung hasil sampah yang sudah dikeringkan.

- jumlah : 3 buah

- Kapasitas : 197.000 cuft

- Diameter : 43,7345 ft

- Panjang : 131,2037 ft

9. BUCKET ELEVATOR ( J-117 )

- Fungsinya : untuk mengangkut sampah yang sudah kering dan disini dilengkapi

dengan scru konveyer ( untuk mendorong sampah masuk gasifier ).

- jumlah : 1 buah

- Kapasitas : 146,29913 ton/hari

- Ukuran bucket : 8 x 5 ½ x 73/4 in

- Kecepatan bucket : 37,5 ft/min

- Sudut kemiringan : 30 o

- Rpm : 7

- Power : 16 Hp

10. SREW CONVEYOR ( C-118 )

- Fungsi : untuk mendorong sampah masuk ke gasifier.

- jumlah : 1 buah

- Type : Horisontal Screw Conveyor with Bin Gate & Plain Discharge Opening

- Kapasitas : 386.856,032 lb/jam


- Diameter flight : 10 in

- Diameter pipa : 2,5 in

- Diameter shaft : 2 in

- Panjang : 20 ft

- Power : 15 Hp

- Bahan : Carbon Steel


- Fungsi : untuk membakar sampah sehingga menjadi gas untuk dikonversikan

menjadi methanol.

- kapasitas : 87,77953 ton/hari

- Jumlah : 1 buah

Hopper

- Fungsi : sebagai tempat penampungan sampah sebelum masuk ke zone drying

gasifier.

- Kapasitas : 87,77953 ton/hari

- diameter : 8 ft

- tinggi : 12 ft

Zone drying

- Fungsi : untuk menguapkan sisa-sisa air pada sampah

- kapasitas : 425,7318 ft2

- Diameter atas ( da ) : 8 ft

- Diameter bawah ( db ) : 10 ft

- Tinggi : 9,5 ft

Dimensi zone pembakaran

- Bentuk : kerucut

- Diameter atas : 10,0 ft

- Diameter bawah : 15,2 ft

- Volume : 6.705 cuft

- Tinggi : 50 ft

- Tebal dinding shell : 1 5/8 in.

12. COOLER I ( E-124 )

- Fungsi : untuk mendinginkan sisa sampah/abu yang tidak terbakar dari gasifier

- Jumlah : 1

- Jenis : Horisontal Shell & Tube H.E

- Bagian Shell:

IDs = 12 in

n’ = 1

B = 24

de = 0,95

- Bagian Tube:

do = 3/4in

di = 0,606 in

n = 2

c’ = Pt-do

= 1-3/4 in

= ¼ in

l = 16 ft

susunan pipa = square

a’ = 0,289 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Ntstandart = 116

13. TANGKI PENAMPUNG RESIDU ( F-125 )

- Fungsi : untuk menampung abu yang akan digunakan untuk campuran pupuk.

- Jumlah : 2 buah

- Type : Silinder horisontal

- Kapasitas : 16.392,4240 cuft

- Diameter : 20 ft

- Panjang : 60 ft

14. KOMPRESSOR ( G-126 )

- Fungsi : untuk menghembuskan udara ke dalam heater udara yang akan masuk

ke dalam rotary dryer.

- Jumlah : 1

- bahan : Cast iron

- type : Rotary compressor

- Kapasitas : 16,2285 ft3/jam

- Daya : 37 HP

15. BLOWER ( L-121 )

- Fungsi : untuk menghembuskan udara luar kedalam gasifier.

- jumlah : 1 buah

- Type : Centrifugal Blower

- Kapasitas : 172.814,7643 kg/jam

- Power : 106 Hp

- Bahan konstruksi : Carbon Steel

16. POMPA I ( L-122 )

- Fungsi : memompa bahan bakar menuju ke gasifier.

- Jumlah : 1 buah

- Jenis : Centrifugal pump

- Bahan : cast iron

- Proses : kontinyu

- Di opt pipa : 3 in sch 40

- Daya : 1 HP

17. TANGKI PENAMPUNG BAHAN BAKAR ( F-123 )

- Fungsi : untuk menampung bahan baker solar yang akan digunakan untuk proses

pembakaran didalam gasifier.

- jumlah : 2

- Kapasitas : 8.000 cuft


- Panjang : 45,0977 ft

18. HEATER UDARA ( E-128 )

- Fungsi : memanaskan udara yang keluar dari WHB menuju ke rotary drayr

- type : 1 – 2 shell & tube Heat exchanger

Shell side

- ID : 8 in

- Baffle spancing : 8 in

- Passes : 1

Tube side

- OD : ¾ in 16 BWG

- Picth : 1 in Square

- Passes : 2

- Nt : 26 buah

- L : 8 ft


- Fungsi : mengurangi jumlah CO dan menambahkan jumlah gas H2 dengan cara

mareaksikan dengan uap air.

- Type : fixed bed reactor

- Dimensi : diameter = 2 ft, tinggi = 6 ft

- Tebal dindind reactor : 5/8 in

- Bahan konstruksi : carbon steel

- Isolasi : fire clay brick

20. COOLER II ( E-131 )

- Fungsi : untuk mendinginkan gas – gas dari shift converter menuju ke kolom

absorber.

- Jumlah : 1

- Jenis : Horisontal Shell & Tube HE

- Bagian Shell:

IDs = 8 in

n’ = 1

B = 24

de = 0,95

- Bagian Tube:

do = 3/4in

di = 0,620 in

n = 2

c’ = Pt-do

= 1-3/4 in

= ¼ in

l = 16 ft


a’ = 0,302 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Ntstandart = 26

21. ABSORBER ( A-120 )

Fungsi : Untuk menyerap gas karbon dengan menggunakan

larutan MEA 30 % berat.

Type : Packing kolom

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 240 Grade C type 347

Tinggi shell : 18 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Diameter : 2 ft

Jumlah tray aktual : 16 buah

Jarak antar tray : 12 in

22. PREHEATER ( E-139 )

- Fungsi : untuk memanaskan gas – gas dari kolom absorber menuju ke methanol

converter.

Type : Horizontal shell & tube HE

Bagian shell :

IDS = 12 in

N = 1

B = 24

De = 0,95

Bagian Tube :

Do = ¾ in

Di = 0,606 in

N = 2

C = ¼ in

L = 16 ft


- Fungsi : untuk memanaskan CO2 dan H2 yang yang mungkin ada menuju ke

kolom stripper.

- Jumlah : 1 buah

- kapasitas : 1.992.226,8 kg/hari

- panas over design = 15 %

- DPHE dengan ukuran : - 2 ½ x ¼ inc. IPS . Sch. 40

- L : 20 ft

- Hair pain : 3 buah

24. STRIPPER ( ST-134 )

- Fungsi : untuk mengurangi kadar CO2 yang dalam larutan MEA yang berasal

dari kolom absorber.

- Jumlah : 1 buah

- type : packed colom

ukuran packing :

type : berl sadlles 1in

bahan : keramik

- ukuran : diameter : 6 ft

tinggi kolom : 27 ft

- bahan : carbon steel

25. COOLER III ( E-135 )

- Fungsi : untuk mendinginkan gas yang keluar dari kolom stripper yang akan

masuk ke tangki penampung.

- Jumlah : 1

- Jenis : Horisontal Shell & Tube HE

- Bagian Shell:

IDs = 12 in

n’ = 1

B = 24

de = 0,95

- Bagian Tube:

do = 3/4in

di = 0,606 in

n = 2

c’ = Pt-do

= 1-3/4 in

= ¼ in

l = 16 ft


a’ = 0,289 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Ntstandart = 116

26. TANGKI PENAMPUNG MEA I ( F-136 )

- Fungsi : menampung hasil recycle larutan MEA yang masih dapat dipakai

kembali.

- Jumlah : 6 buah

- Diameter : 6 ft

- Panjang : 18 ft

- Bahan : carbon steel

27. POMPA II ( L-137 )

- Fungsi : untuk memompa larutan MEA yang keluar dari kolom stripper menuju

ke kolom absorber.

- jumlah : 1 buah

- Jenis : centrifugal pump

- Bahan : cast iron

- Proses : kontinyu.

- Di opt pipa : 3 in sch. 40

- Daya : 2 HP

28. TANGKI PENAMPUNG MEA II ( F-132 )

- Fungsi : menampung larutan MEA yang berasal dari kolom stripper.

- jumlah : 6 buah

- Kapasitas : 4.514.565,72 lb/jam

- Ukuran tangki

Diameter : 5,5 ft

Panjang : 16,5 ft

29. KOMPRESSOR(G-138a)

- Fungsi untuk menaikkan tekanan

- Jumlah : 1

- bahan : Cast iron

- type : Rotary compressor


- Daya : 1 HP

30. EKSPANDER(G-138)

- Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm

menjadi 0,07106 atm

- Type : radial

- Jumlah : 1 buah

- Kapasitas : 5698,2667 Kg/jam

- Bahan Konstruksi : metal


- Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm

menjadi 0,07106 atm

- Type : radial

- Jumlah : 1 buah

- Kapasitas : 5896,9818 Kg/jam

- Bahan Konstruksi : metal


Lihat di Perancangan Alat Utama VI

33. CONDENSOR II ( E-142 )

- Fungsi : untuk mengembunkan gas – gas CH3OH, C2H5OH, H2O, CH4, C2H6,

dan CO2 dari reactor methanol.

- Jumlah : 1 buah

- Condenser : 1-2 Heat Exchanger

- Shell side : Tube side :

- ID : 17 ¼ ¾” OD, 16’ panjang,16 BWG

- Baffle space : 3,45” 1 square pitch

- Passes : 1 Jumlah tube : 150

Passes : 6


- Fungsi : untuk memisahkan fase gas dan fase liquid.

- Type : vertical drum

- Jumlah : 1 buah

- Bahan Konstruksi : Steel plat SA 240 grade M type 316

- Kapasitas : 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 kg/jam

- di : 12,3653 in

- ts : 3/16 in

- tha = thb : 3/16

- ha = hb : 3/16

- H : 42,1422 in

35. KOLOM DISTILASI METHANOL ( D-140 )

36. REBOILER ( E-147 )

- Fungsi = memanaskan produk bawah dari kolom distilasi

- Type = Shell and tube type 1-2, sehingga FT = 1

- Jumlah : 1 buah

- Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade H

- Dimensi:

IDS : 12 in

do : ¾ in

di : 0,584 in

n’ : 4 in

Nt : 76 buah

37. KONDENSOR ( E-144 )

- Fungsi = mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi I

- Type = Shell and tube

- Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade B

- Dimensi:

IDS : 8 in

do : ¾ in

di : 0,62 in

n’ : 4

Nt : 14 buah

38. ACCUMULATOR ( F-145 )

- Fungsi = menampung sementara distilat dari kolom distilasi I

- Type = silinder horisontal, tutup samping berbentuk standar dished

- Jumlah = 1 buah

Bahan Konstruksi= Carbon steel SA-135 Grade A

Dimensi di = 16,3632 in

do = 16,4882 in

ts = 1/16 in

jumlah = 1 buah

39. POMPA ( L-146 )

- Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator distilat I ke tangki

penampung methanol.

- jumlah : 1 buah

- Jenis : sentrifugal

- Bahan : cast iron

- Proses : kontinyu.


- Daya : 1 HP

40. TANGKI PENAMPUNG DESTILAT METHANOL ( F-149 )

- Fungsi : untu menampung produk methanol.

- Kapasitas : 99.381,6416 lb/hari




- Fungsi : untu menampung produk ethanol yang tidak terpakai.

- Kapasitas : 41.707,6049 lb/hari



BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Nama alat : Converter

Kode : R-130

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi perubahan atau konversi gas –gas

karbon monoksid dan hydrogen.

Jenis : Fixed - Bed Multi Tubular Reaktor

Kondisi operasi:

Tekanan = 1 atm = 14,7 psia

Temperatur = 148 °C = 421,15 oK = 298,4 ºF = 758,4 oR

Rate feed masuk reaktor = 5.896,9818 Kg/jam

=13.000,6185 lb/jam

= 3,6113 lb/detik

Densitas uap campuran = 1,6838 lb/ft3

Komposisi fresh gas masuk reactor :

CO = 43.952,964 kg/hari

H2 = 5.850,875 kg/hari

N2 = 1.997,872 kg/hari

CO2 = 1.381,408 kg/hari

CH4 = 5.708,191 kg/hari

C2H6 = 2.140,557 kg/hari

H2O = 18.725,163 kg/hari

Total = 79.757,010 kg/hari

Recycle : CO = 24.938,896 kg/hari

H2 = 3.562,694 kg/hari

N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari

Total = 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 Kg/jam

Komposisi produk keluar :

CO = 24.938,896 kg/hari

H2 = 3.562,694 kg/hari

N2 = 39.377,072 kg/hari = 67.878,537 kg/hari CH3OH = 45.002,394 kg/hari


H2O = 421,858 kg/hari Total = 45.693,706kg/hari

CH4 = 5.708,191 kg/hari

C2H6 = 2.140,557 kg/hari

CO2 = 1.381,408 kg/hari


Total = 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 kg/jam

1. Menentukan Waktu Reaksi

Waktu tinggal dalam reactor antara 4 – 5 detik. Ditetapkan 4,5 detik.

2. Menentukan Volume Reaktor

P . V = n . R . T

Dimana :

T = 148oC = 758,4 oR

n = 3,2632

campuranρ = 1,6838 ft3/lb.mol.oR

Menghitung Pdesign

144

1)gasx(Hcampuranρ

hidrolitukP−

=

( Hgas = Hpipa = asumsi 10 ft )

Jadi Phidrolitik = 12,33 psia

Poperasi = 1 atm = 14,7 psia

P design ( Pi ) = Phidrilitik + Poperasi

= ( 12,33 + 14,7 ) -14,7

= 12,33 psig

Sehingga :

psia

RRxmollbftpsigxmkgVoo

33,124,758../.73,10/2632,3 33

=

= 154,7534 ft3

3. Menentukan Volume Actual Reaktor

Dari tabel 4.22,hal 217 Ulrich ditetapkan harga fr avoid volume (porositas) ε

adalah sebesar 0,75

Sehingga packing of sphere volume fluid friction = 0,7 x 154,7534 ft3

= 116,0651 ft3

Maka, Volume actual reactor = Volume reactor + Volume fluid friction

= 154,7534 ft3 + 116,0651 ft3

= 270,8185 ft3

4. Menentukan Panjang Pipa dalam Reaktor

L pipa = ( )2Di

4πVactual

Dimana digunakan pipa dengan ketentuan ukuran nominal 2 in sch 40

Dari Appendiks K, Brownell and Young, hal 387 didapatkan:

ID = 5,047 in = 0,4206 ft

OD = 5,563 in = 0,464 ft

A = 20,01 in2 = 0,1309 ft2

a” = 1,734 ft2/ft

L pipa = ( )2

3

0,4206 4π

ft 270,8185 = 1950,1595 ft

5. Menentukan Panjang Potongan Pipa Berisi Katalisator (l)

Densitas campuran ZnO + Cr2O3 = 427,7889 lb/ft3 ( perry table 2-373 )

Maka berat katalis = Volume fluid friction x ρ ( campuran ZnO + Cr2O3 )

= 116,0651ft3 x 427,7889 lb/ft3

= 49.651,36125 lb

Kecepatan masuk katalis = pipa Lkatalisberat =

ft 1950,1595lb 2549.651,361

= 25,4602 lb/ft

Jadi, l pipa = super velocity x waktu reaksi x porositas

= 0,75detik x 4,5 x ft25,4602lb/

lb/jam 513.000,618

= 1.723,3599 ft

6. Menentukan Jumlah Pipa (Nt)

Nt = asumsi l

pipa L

= ft 10

ft 1.950,1595

= 195,0159 setara 200 buah

7. Cek l Pipa dan Waktu Tinggal

Rate = reaksiwaktu actual volume =

detik 4,5ft 270,8185 3

= 60,1819 ft3/detik

Rate 1 pipa = Nt

Rate = 200

/jam60,1819ft3

= 0,3009 ft3/jam

Waktu tinggal (t) = pipa l rate

lA x

= /jamft 0,3009

ft 10 x ft 0,13093

2

= 4,3503 detik ≈ 4,5 detik

Jadi trial terhadap l pipa 10 ft telah memenuhi.

8. Menentukan Dimensi Reaktor

Susunan pipa dalam reaktor berbentuk segitiga (triangular) dengan:

PT = OD + ¼ OD

= 5,563 + ¼ (5,563) = 6,9538 in

luas satu pipa: t = PT x sin 60°

= 6,9538 x sin 60° = 6,0221 in

Luasan triangular pitch

A = ½ x PT x t

= ½ x 6,9538 x 6,0221

= 20,9382 in2 = 0,1454 ft2

Dengan Nt = 200 buah, maka:

Luas pipa = Nt x luas segitiga

= 200 x 0,1454 ft2 = 29,08 ft2

Asumsi luas pipa = 90 % luas total

Luas total =9,0pipa Luas =

0,929,08 = 32,3111 ft2

Menghitung diameter reaktor:

Luas total = 4π x di2

di2 = 4

π totalLuas

di = 4

πft 32,3111 2

di = 6,4157 ft = 76,9879 in

9. Menentukan Tebal Reaktor

Menentukan P design (Pi)

ts = C0,6.Pi)2(f.E

Pi.di+

−

dimana :

ts = tebal dinding silinder ( in )

Pi = tekanan design dari factor ( psig )

F = allowable stess bahan

di = diameter dalam reactor ( in )

ts = 161

12,33) . 0,60,85 . (14.112 2.76,9879 x 12,33

+−

= 0,0396 x 1616

= 16

1,6335 ≈ 3/16 in.

Standardisasi do:

do = di + 2 ts

= 76,9879 + 2 (3/16)

= 77,3629 in

Dari Brownell and Young, tabel 5.7, hal, 91, diperoleh:

Untuk ts = 3/16 in, maka diperoleh

do baru = 120in

r = 114 in

icr = 7 ¼ in

Sehingga:

di baru = do baru – 2 ts

= 120 – 2 (3/16)

= 119,625 in

10. Menentukan Tebal Tutup Reaktor

Direncanakan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standard dished head

th = C Pi) . 0,1 - E . (f d . Pi . 0,885

+

=161

) 12,33 x 0,1 - 0,8 x 14.112 (119,62512,33x x 0,885

+

= 160917,3 setara

163 in

11. Menentukan Kebutuhan Brine

Reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis, sehingga untuk

menjaga suhu dalam reactor, maka panas yang dihasilkan harus diserap

dengan larutan garam ( brine ).

Perhitungan :

Beban panas rector dari neraca panas diperoleh :

Q = 312.881,8178 kkal/jam

= 1.241,519 Btu/jam

A = L . a” . Nt

Dimana :

A = Luas permukaan panas

L = Panjang pipa = 10 ft

A” = Surface per lin ft = 1,074 ft2/ft ( Brownell & Young, table 11 )

Nt = jumlah tube = 200 buah

Maka ,

A = ( 10 ft ) . ( 1,074 ft2/ft ) . ( 200 )

= 2.148

A = LMTDD tU

QΔ.

∆tLMTD = AU

Q

D.

= 2,988.940

519,610.241.1x

= 364,5346

∆tLMTD =

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

−

−−−

21

2

1

2121

tTtT

ln

)t(T)t(T

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−−

15,8)(298,4Δtln

15,8)(298,4Δt

1

1

Dengan cara trial terhadap ∆t1 akan didapatkan harga t2 :

Trial t1 = 19,3921

∆tLMTD =

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

−

14403921,19ln

14403921,19

= 364,5346

Maka harga t2 = 298,4 – 19,3921 = 379,0079 oF= 192,7822 oC

Kebutuhan brine adalah :

Diketahui Cp Brine = 0,373 Btu/lboF ( Perry ed 5, hal 9 – 42 )

m = Cp.Δp

Q

= 15,8)(192,79225191.241.610,

−

= 7.015,0578 lb/jam = 3.181,9769 kg/jam

Checking Perancangan Reaktor

Evaluasi Perpindahan Panas ( Rd )

Bagian tube ( gas ) Bagian shell ( Brine )

Diketahui data :

Cp umpan = 1,9669 btu/lb.oF

ρ umpan = 3,6113 lb/ft.jam

K umpan = 0,179 btu/jam.ft.oF

Feed masuk = 13.000,6185 lb/jam.

a. Flow area

At = n144.a' Nt.

= 144.6

400x1,734

= 0,8028 ft2

b. Kecepatan gas ( Gt )

Gt = tA

W

= 0,8028

513.000,618

= 16.194,0938 lb/ft2.jam

Diketahui data :

Cp umpan = 0,373 btu/lb.oF

ρ umpan = 1,7 cp

= 4,1125 lb/ft.jam

K umpan = 0,35 btu/jam.ft.oF

Pt = 6,9538 in

C = Pt – OD = 1,3908 in

Feed masuk = 7.015,0578 lb/jam

a’ Flow area

Trial nilai B hingga ( N + 1 )

= bilangan bulat

B = 1,7972

( N + 1 ) = LxB12

= 2

As = 144.PtIDs.B.C

= 6,9538 x 144

1,3908 x 1,7972 x 113,625

= 0,2836 ft2

b’ keceptana gas ( Gs )

c. Bilangan Reynold ( NRet )

NRet = μ

Di.Gt

= 6,0394

94,09385,047x16.1

= 13.533,0648

d. JH = 50 ( Kern,hal. 834 )

e. hi = JH 31

kCp.μ

Dik

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

= 50 31

0,1796,0394 . 1,9669

5,0470,179

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

= 322,9456

f. hio = xhiDoDi

= x322,94565,4635,047

= 292,9906

Gs = AsW

= 0,2836

7.015,0578

= 24.735,7468

c’ Diameter ekivalen

de = 2,375 π.

2,375/4) π.(pt 4. 2 −

= 5,563 π.

5,563/4) π.(6,9538 4. 2 −

= 5,5099

d’ Bilangan Reynold ( NRes )

NRes = μ

Gs De.

= 4,1125

68)(24.735,74 . 5,5099

= 33.140,7882

e’ JH = 600 ( Kern, hal. 838 )

f’ ho = JH .31

kμ . Cp

Dek

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

= 600. 31

0,354,1125 . 0,373

9,68520,35

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

= 62,3726 btu/ft2 . jamoF.

g. Clean overall coefficient ( Uc )

Uc = 62,3726292,990662,3726 x 292,9906

hohioho . hio

+=

+

= 51,4251

h. Faktor kekotoran ( Rd )

Rd = Ud.UcUdUc −

= 4051,42514051,4251

+−

= 0,0056

Rd perhitungan 0,0061 > 0,004 maka perencangan telah memenuhi

persyaratan .

Cheking Pressure drop

NRet = 7.698,0878

f = 0,0003 ft2/in2 ( Kern, figure 26 )

ρ umpan = 40,9838 ft3/lb

S = 62,5ρ

= 62,5

40,9838

= 0,6557

Gt = 16.194,0938 lb/ft2.jam

∆Pt = .θθ .S ID .5,22.10

n ρ. .Gt f.10

2

= 0,6557 x 1,5647 x 0,17225 x 5,22.10

40,9838 x 816.194,093 x 0,000310

2

= 0,0009

Maxsimum pressure drop yang diijinkan dalam tube reactor adalah 2 psi maka

perencanaan tube telah memenuhi.

12. Menentukan Tinggi Tutup Reaktor

Dari Brownell and Young, tabel 5.4, hal, 87 untuk tha = 3/16 in, diperoleh:

Sf = 2 in

icr = 0,5625 in

Dari Brownell and Young, tabel 5.7, hal, 90 untuk OD = 54 in, diperoleh:

r = 108 icr = 6,875 in

a = ½ IDs = ½ x 113,6250 = 56,8125 in

AB = ½ IDs – icr = 56,8125 – 0,5625 = 56,25 in

BC = r – icr = 108 – 0,5625 = 101,125 in

AC = 22 (AB) - (BC)

= 22 (56,25) - 101,125) ( = 84,0369 in

b = r - 22 ) AB ( - ) BC (

= 108 – 84,0369 = 23,9631 in

OA = th + b + sf

= (3/16) + 23,9631 + 2 = 26,1506 in

Tinggi tutup = ha = hb = OA = 26,1506 in

Tinggi silinder = 10 ft = 120 in

Tinggi reaktor (L) = tinggi silinder + tinggi tutup

= 120 in + 2 (26,1506) in

= 146,1506 in

= 12,1792 ft

Kesimpulan Dimensi Reaktor:

Silinder:

Bahan : High Alloy SA 240 Grade M Type 316

Tutup : Standard dished head

do : 120 in

di : 119,625 in

ts : 3/16 in

tha = thb : 3/16 in

L : 12,1792 ft = 146,1506 in

Pipa (tube):

do : 5,5630 in

di : 5,0470 in

PT : 6,96 in

A : 20,01 in2

Nt : 200 buah

13. Penentuan Ukuran Nozzle

Dalam perencanaan reaktor ini, nozzle-nozzle yang digunakan adalah:

a. Nozzle untuk pemasukan umpan

b. Nozzle untuk pengeluaran Produk

c. Nozzle untuk pemasukan Pendingin

d. Nozzle untuk pengeluaran Pendingin

e. Nozzle untuk pemasangan pressure dan termokontrol

Nozzle untuk pemasukan feed dan pengeluaran produk

A. Nozzle untuk pemasukan feed

Kebutuhan bahan campuran = 5.896,9818 Kg/jam

= 13.000,6185 lb/jam

ρ campuran bahan = 1,6838 lb/ft3

Viskositas campuran bahan = 0,001337 lb/ft.detik

Debit (Qp) = 3t1,6838lb/flb/jam 3.000,61851

= 7.720,9993 ft3/jam = 2,1447 ft3/det

Diameter Optimum (Di opt) (Peter Timmehauss, hal. 525)

Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in

= 3,9 x (2,1447)0,45 x (1,6838)0,13

= 2,365 in = 2,5 in, maka dipilih pipa dengan d = 2,5 in

Dari App A.5, Geankoplis hal. 892 didapatkan:

Pipa dengan D nominal 2,5 in schedule 40

OD = 6,625 in = 0,5524 ft

ID = 6,065 in = 0,5054 ft

A = 0,2006 ft2

Kecepatan linier (V) = A

Q = 2

3

ft 0,2006/det ft 2,1447 = 10,6914 ft/det

Bilangan Reynold (NRe) =μ

ρ x V x D

= 0,001337

1,6838 x 10,6914 x 0,5054

= 6.805,0123 (Turbulen)

maka t pipa = 2

ID - OD

= 2

6,065 - 6,625 = 0,28 in

Bahan kostruksi yang akan digunakan adalah:

Carbon Steel SA 135 Grade B, dari Brownell, hal 335 didapatkan:

f = 12750

C = 1/16

Pi = 18,61431 Psig

Maka, t = C f x 2,3

f/30) (P Di+

+

= 161

12750 x 2,312750/30) (18,61431 2,469

++

= 16

1,59760 setara 163 in

Jadi diameter pipa feed masuk 2,5 in Sch 40 dapat digunakan

B. Nozzle untuk pengeluaran Produk

Kebutuhan bahan campuran = 5.896,9818 Kg/jam

= 13.000,6185 lb/jam

ρ campuran bahan = 1,6838 lb/ft3

Viskositas campuran bahan = 0,001337 lb/ft.detik

Debit (Qp) = 3t1,6838lb/flb/jam 3.000,61851

= 7.720,9993 ft3/jam = 2,1447 ft3/det


Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in

= 3,9 x (2,1447)0,45 x (1,6838)0,13




OD = 6,625 in = 0,5524 ft

ID = 6,065 in = 0,5054 ft

A = 0,2006 ft2

Kecepatan linier (V) = A

Q = 2

3

ft 0,2006/det ft 2,1447 = 10,6914 ft/det

Bilangan Reynold (NRe) =μ

ρ x V x D

= 0,001337

1,6838 x 10,6914 x 0,5054

= 6.805,0123 (Turbulen)

maka t pipa = 2

ID - OD

= 2

6,065 - 6,625 = 0,28 in

Bahan kostruksi yang akan digunakan adalah:

Carbon Steel SA 135 Grade B, dari Brownell, hal 335 didapatkan:

f = 12750

C = 1/16

Pi = 18,61431 Psig

Maka, t = C f x 2,3

f/30) (P Di+

+

= 161

12750 x 2,312750/30) (18,61431 2,469

++

= 16

1,59760 setara 163 in

Jadi diameter pipa feed masuk 2,5 in Sch 40 dapat digunakan

C. Nozzle untuk pemasukan umpan ( udara )

Umpan masuk = 13.000,6185 lb/jam

Densitas Umpan ( ρ ) = 1,2922 lb/ft3

Viscositas Brine ( μ ) = 0,04068 lb/ft.jam

Rate volumetric ( Op ) = 0,04068x60

513.000,618

= 5.326,3759 ft3/menit = 88,7723 ft3/detik


Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in

= 3,9 x (88,7723)0,45 x (1,2922)0,13

= 30,3573 in

Dengan menggunakan table 11, Kern hal 844 diperoleh pipa dengan

ukuran :

OD = 18 in

ID = 17,25 in

- Checking harga NRe

Aliran akan turbulen apabila harga NRe > 4.000

NRe = 0,68 x 6,065.Gs. 380 ρ ( peter Timmerhauss, hal.527 )

= 06817,25x0,04

5.326,3759 x 1,2922 x 380

= 3.727.134,819 > 4.000

T pipa = 2

IDOD −

= 217,2518 −

= 0,375 in

Bahan konstruksi yang digunakan adalah :

Carbon steel SA 240 grade M. ( Brownell & Young, hal 335 )

Strees yang diijinkan ( f ) = 14.112 psi

Factor korosi ( c ) = 1/16 in

Tekanan operasi = 12,33 psig

Maka :

t = f . 2,3

) 30 / f(P . Di +

= 161

14.112 x 2,318.750/30)(12,33 x 17,25

++

= 0,3191 x 1616 =

161048,5 ≈ 5/16 in

Jadi diameter pipa umpan masuk ( nozzle ) = 17,25 in Sch. 20

dapat digunakan.

D. Nozzle untuk pendingin ( Brine )

Rate pendingin masuk = 7.015,0578 lb/jam

Densitas Brine ( ρ ) = 60,7551 lb/ft3

Viscositas Brine ( μ ) = 0,279 cp = 0,68 lb/ft.jam

Rate volumetric pendingin = 60 x 60,7551

7.105,0578

= 1,9244 ft3/menit = 0,7668 ft3/detik


Di opt = 3,9 x (Qp)0,45 x (ρ)0,13 in

= 3,9 x (0,0321)0,45 x (60,7551)0,13




OD = 1,90 in

ID = 1,610 in

Checking harga NRe

Aliran akan turbulen apabila harga NRe > 4.000

NRe = 0,68 x 6,065.Gs. 380 ρ

= 0,68 x 6,065

46,0052 x 60,7551 x 380

= 257.533,1693 > 4.000

T pipa = 2

IDOD −

= 21,6101,90 −

= 0,145

Bahan konstruksi yang digunakan adalah :

Carbon steel SA 240 grade M. ( Brownell & Young, hal 335 )

Strees yang diijinkan ( f ) = 14.112 psi

Factor korosi ( c ) = 1/16 in


Maka :

t = f . 2,3

) 30 / f(P . Di +

= 161

14.112 x 2,312.650/30)(12,33 x 1,90

++

= 0,0254 x 1616 =

164065,1 ≈ 3/26 in

Jadi diameter pipa umpan masuk ( nozzle = 8 in Sch. 80

dapat digunakan )

Karena kec brine keluar = kecepatan Brine masuk reactor maka

dapat disimpulkan bahwa pipa pengeluarannya juga sama 8 in sch.

80 dan t = 3/16 in.

E. Nozzle untuk pemasangan Pressure dan Thermo Kontrol.

Pengukuran tekanan dan temperatur digunakan lubang dengan ukuran

diameter 1 in, dan tebal 3/16 in.

Dari Brownell & Young fig 12.2 hal 221 didapat dimemensi nozzle :

c. Perhitungan Penguat

A. Menentukan lubang maksimum tanpa penguat

Dari Hesse dan Rouston, pers. 10.29, hal, 280:

K = f. t . 2

Do . P

Dimana:

P = tekanan operasi = 12,33Psig

Do = diameter luar dinding shell = 120 in

t = tebal shell = 3/16 in

f = stress yang diijinkan = 14.112 psi

K = 14.112 x (3/16) x 2

120 x 12,33 = 0,2796

Do x t = 120 x 3/16

= 22,5 in2

Dari Hesse, fig. 10.27, diperoleh bahwa lubang (diameter maksimum) = 2,6 in

sehingga setiap lubang yang lebih besar dari 2,6 in memerlukan penguat.

Jadi nozzle yang perlu penguat :

Nozzle untuk Pemasukan Umpan , Pengeluaran Umpan,Pemasukan

Pendingin, Pengeluaran Pendingin..

B. Menghitung Dimensi Penguat.

Diameter nozzle = 6,625 in

ID nozzle = 6,065 in


Stress yang diijinkan = 14.112 psig

Dari persamaan ,Hesse dan Rouston, didapatkan :

t = f . 1,8

Di . P

= 14.112 x 1,8

6,065 x 12,33

= 16

0,0471 ≈ 1/16 in

Ditetapkan tebal penguat = 1/16 in

Luas penguat yang diperlukan :

A = ( 2. Dh – 2 ) t ( pers. 10.31, Hesse and Rouston, hal 281 )

Dimana:

Dh = diameter lubang = 6,625 in

A = luas penguat.

t = tebal penguat = 1/16 in

A = ( 2 . 6,625 – 2 ) . 1/16

= 0,7031 in2

Digunakan penguat berbentuk cincin .

Diameter luar penguat ( Do )

A = 4

)Dh(DO 22 −

0,7031 = 4

)8,625(DO 22 −

DO2 = 46,7031

DO = 6,8340 in

Jadi digunakan diameter luar penguat nozzle = 6,8340 in.

Karena kondisi aliran pendingin masuk sama dengan aliran pendingin keluar,

maka denagn perhitungan yang sama diperoleh ukuran diameter luar nozzle =

6,8340 in.

d. Sambungan Tutup Dengan Dinding Reaktor

Guna untuk mempermudah dalam perbaikan ataupun perawatan dari reaktor,

maka tutup bejana reaktor dihubungkan dengan bagian shell dengan

menggunakan sistem flange dan bolting.

Flange

Dari apendiks D Brownell and Young, hal. 342, diperoleh:

Bahan = High – Alloy SA 240 grade M Type 316

Tensile streght minimum = 75000 psi

Allowable stress = 14.112 psi

Type flange = Ring Hange Loss Type

Bolting

Bahan = High – Alloy SA 193 grade B Type 304

Tensile streght minimum = 75.000 psi

Allowable stress = 14.112 psi

Gasket

Bahan = Flat metal, jacketed, asbestos filled

Gasket faktor (m) = 3,75 in

Minimum design seating stress (y) = 9000

Tebal = 1/16 in

Penentuan Lebar Gasket

Dari pers. 12.2, hal. 228, Brownell and Young didapatkan:

) 1 m ( P -ym . P -y

dido

+=

Dimana:

do = diameter luar gasket, in

di = diameter dalam gasket, in

P = internal pressure = 18,61431 Psig

m = gasket faktor = 3,75 in

y = yield stress = 9000 psi

maka:

1) (3,75 12,33 -90003,75 . 12,33 -9000

dido

+= = 1,000069

di = OD shell = 120 in

Sehingga:

do = 120 x 1,00069

= 120,0828 in

Lebar gasket minimum (n)

n = 2

di - do

= 2

120-120,0828 = 0,0414

Diambil lebar gasket = 0,25 in

Diameter rata-rata gasket (G) = 120 + 0,25

= 120,25 in = 10,0208 ft

Perhitungan Jumlah dan Ukuran Baut

a. Perhitungan beban baut

Dari Brownel and Young, hal. 240, pers. 12.88 didapatkan:

Beban bolt tanpa internal pressure (Wm2) = Hy = b . π . G . y

1. Dari gambar 12.12, Brownell & Young, hal. 229 didapatkan:

Lebar seating gasket dasar, bo = n/2

bo = 2

0,25 = 0,125 in

Untuk bo = ¼ maka b = bo

Sehingga: Hy = π . bo . G . y

= π . (0,125) x (120,25) x (9.000)

= 424.783,125 lb

2. Beban karena internal pressure (H)

Dengan menggunakan pers. 12.89, hal. 240, Brownell and Young:

H = 4

P . G . π 2

= 4

12,33 x (120,25) x π 2

= 139.959,6679 lb

3. Beban agar baut tidak bocor (Hp)

Hp = 2 . bo . π . G . m . P

= 2 x (0,125) x π x (120,25) x (3,75) x (12,33)

= 1.390,01485 lb

4. Total beban operasi (Wm1)

Wm1 = Hp + H

= 1390,01485 + 139.959,6675

= 141.349,6828 lb

Jadi Wm2 > Wm1, sehingga yang mengontrol adalah Wm2.

Perhitungan Luas Minimum Bolting Area

Dengan menggunakan pers. 12.92, hal. 240, Brownell and Young:

Am = fb

Wm1

= 14.112

28141.349,68

= 10,0163 in2

Perhitungan Luas Optimum Bolting Area

Dari tabel 10.4, hal 188, Brownell and Young dicoba ukuran bolt = 1,5 in,

maka didapatkan root area = 1,294 in2. Maka jumlah bolting optimum

adalah:

AreaRoot Am1 =

1,29410,0163 = 7,7406 buah setara 8 buah

Dari tabel 10.4, hal 188, Brownell and Young, didapatkan:

Ukuran bolt = 1,5 in

Root area = 1,294 in2

Bolt spacing = 3 in

Minimum radial distance = 2 in

Edge distance (E) = 1,5 in

a. Bolt Area Diameter (c)

C = ID shell + 2 (1,415 x go + R)

Dimana:

ID shell = 119,625 in

go = ts = tebal shell = 3/16 in

sehingga:

c = 119,625+ 2 (1,415 x (0,1875) + 2)

= 122,1556 in

OD shell = c + 2e

= 122,1556 + 2 ( 1,5 )

= 125,1556

b. Cek Lebar Gasket (trial)

c. Ab actual = jumlah x root area

= 8 x 1,294

= 10,352

- lebar gasket minimum adalah :

Lebar gasket minimum = G .y . . 2

f x actual Abπ

= 120,25 . 9000 . π. 2

11210,352x14. = 0,0215 < 0,125 in

Jadi lebar gasket 0,125 in telah memenuhi.

Perhitungan Moment

- Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam) pers. 12.94, hal.

242, Brownell and Young:

W = 2

fa x Ab) (Am1 +

= 2

14.112 x 10,352) (10,0163+

= 143.718,7248 lb in

- Radial distance dari gasket load reaction to bolt circle (hG) adalah

hG = ½ (c – G)

= ½ (122,1556 – 120,25)

= 0,9528 in

- Moment (Ma)

Ma = W x hG

= 143.718,7248 x 0,9528

= 136.935,201 lb in2

- Untuk keadaan moment pada kondisi operasi

W = Wm2 = 424.783,125 lb in

- Hydrostatic and force pada daerah dalam flange (HD) adalah:

HD = 0,785 x B2 x P

Dimana:

B = diameter luar shell = 120 in

P = tekanan operasi = 12,33 Psig

Maka:

HD = 0,785 x (120)2 x (12,33)

= 139.378,32

- Radial distance dari bolt circle (hG) pada HD adalah:

hD = 2B) - (c

= 2

120)-(122,1556

= 1,0778 in

- Moment (MD)

MD = HD x hD

= 139.378,32 x 1,0778

= 150.221,9533 lb in2

HG = W – H

= 424.783,125 – 139.959,6675

= 284.823,4575 lb in

- Moment (MG)

MG = HG x hG

= 284.823,4575 x 0,9528

= 271.379,7903 lb in2

- HT = H – HD

= 139.959,6675 – 139.378,32

= 581,3475 lb in

- hT = 2

)h (h GD +

= 2

0,9528) 1,0778 ( +

= 1,0153

- Moment (MT)

MT = HT x hT

= 581,3475 x 1,0153

= 590,2421 lb in

Jadi total moment (MO) pada keadaan operasi

MO = MD + MG + MT

= 150.221,9533 + 271.379,7903 + 590,2421

= 422.191,9857 lb in2

Karena Ma < MO, maka Mmax = MO = 422.191,9857 lb in2

Perhitungan Tebal Flange

Dari pers. 12.85, Brownell and Young, hal, 239 didapatkan:

t = 2

1

O

B . fM .y

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

Dimana: K = A/B

A = diameter luar flange = 125,1556 in

B = diameter luar shell = 120 in

Maka K = 120

125,1556

= 1,0429

Dengan menggunakan fig. 12.22, hal 238 Brownell and Young dan harga

K = 1,0429 didapatkan harga y = 40

Jadi: t = (120) x 112.14

9,43)(16.887.67 x 40

= 3,1579 in setara 3 in

Dipergunakan tebal standar 3 in

Perhitungan Las Nozzle Terhadap dinding Tutup

- Las nozzle untuk gas masuk

Pipa 6 in Sch. 40 dengan tebal n = 0,375 in

- tebal shell = 0,1875 in

- untuk t dan n < 0,375

dan n > t maka ( t1 + t2 )min = 1,25 t + 0,1 n

( t1 + t2 )min = 1,25 ( 0,1875 ) + 0,1 ( 0,3571 )

= 0,2719 in ≈ 5/16 in

Jadi ditetapkan tebal las t1 dan t2 = 0,3125 in

Dari Hasil Perhitungan Diatas Dapat Disimpulkan:

A . Flange

Bahan : High – Alloy SA 240 grade M tipe 316

Tebal : 3 in

OD : 121,1556 in

Type flange : Ring Hange Loss Type

C. Bolting

Bahan : High – Alloy SA 193 grade B tipe 304

Ukuran : 1,5 in

Jumlah : 8 buah

Bolt circle diameter : 122,1556 in

Edge distance : 1,5 in

Minimum radial distance : 2 in

D. Gasket

Bahan : Flat metal, jacketed, asbestos filled.

Tebal : 3/16 in = 0,1875 in

Lebar : 0,25 in

15. Sistem Penyangga (Supports)

Sebagai penyangga digunakan sistem lugs, sehingga berlaku rumus:

P = n W -

Dbc.π) L - H ( . Pw . 4 ∑ (pers. 10.76, hal197, Brownell and Young)

Dimana:

Pw = Total beban permukaan karena angin

H = tinggi vessel dari pondasi

L = Jarak antara level dengan dasar pondasi

Dbc = Diameter

n = jumlah support

Σ W = Total berat reaktor dengan aksesorisnya

P = Beban kompresi maksimum untuk tiap lugs

Dalam perencanaan ini pengaruh angin dapat diabaikan karena vessel terletak

didalam ruangan, sehingga rumus diatas menjadi:

P = n W∑

Dimana:

n = jumlah lugs, dipakai 4 buah

Menghitung Berat Total Reaktor

a. Berat tutup reactor

Tinggi silinder = 10 ft = 120 in

Diameter silinder (ID) = 119,625 ft = 9,9688 in

Tebal tutup = 0,01172 ft = 3/16 in

ρ High Alloy steel = 493,75 lb/ ft3

= 0,2857 lb/in3

Volume tutup = 0,000049 x di3

= 0,000049 x (119,625)3

= 83,8808 in3

Berat tutup bawah dan atas (W1)

W1 = 2 x Volume tutup x ρ bahan

= 2 x (83,8808) x 0,2857

= 47,9294 lb

b. Berat dinding reaktor (W2)

Tinggi shell = 10 ft = 300 in

Diameter shell = 119,625 in

Diameter luar shell = 120 in

Volume dinding shell adalah:

V = 4

L x )ID - (OD x π 22

= 4

300 x )119,625) ( - ((120) x π 22

= 21.161,8828 in3

= 1763,49023ft3

Berat dinding shell adalah (W2)

W2 = ρ x V

= (493,75 lb/ft3) x (1.763,49023 ft3)

= 870.723,3011 lb

c. Berat isi reactor

Tube

Volume bahan tube = 4

L x ) DI - DO ( x π 2

= 4

120 x ) 5,047 - 5,568 ( x π 2

= 515,7224 in3

= 0,2985 ft2

Volume total tube adalah

V = Volume bahan tube x jumlah tube

= 0,2985 ft2 x 200 buah

= 59,7 ft3

Berat tube adalah (W4)

W3 = V x ρ

= 59,7 ft3 x 0,2857 lb/ft3

= 17,0563 lb

Baffle

Tinggi tube = 10 ft = 120 in

ID shell = 119,625 in

Baffle spacing = 1/2 Ids

= 56,8125 in

= 26,81250 in

= 4,7344 ft

Jumlah baffle = spacing Baffle

tubeTinggi

= 4,7344

10

= 2,1122 buah setara 2 buah

Tebal baffle = 0,1875 in

Luas baffle (A) = 75 % x 4π x di

= 0,75 x 4π x (119,625)

= 70,4292 in2

= 5,8691 ft2

Volume baffle = A x t

= 70,4292 x 0,1875

= 13,2055 in3

= 1,1005 ft3

Berat baffle (W4) = V x ρ

= 13,2055ft3 x 0,2857 lb/ft3

= 3,7728 lb

Tube Sheet

Luas baffle = 70,4292 in2 = 5,8691 ft2

Tebal baffle = 0,1875 in

Luas baffle = 80 % luas tube sheet

Luas tube sheet = 80

100 x 70,4292 in2

= 88,0365 in2

Berat tube sheet (W5)

W5 = 2 x luas x tebal x densitas bahan

= 2 x 88,0365 x 0,1875 x 0,2857

= 9,4320 lb

Berat pendingin (W6)

Berat Molten Salt total = 7.015,0578

Berat katalis (W7)

W8 = 10.835,1955 lb

Berat bahan masuk (W8)

W9 = 13.000,6185 lb

Maka berat total (Wt)

Wt = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 + W7 + W8

= 47,9294 + 870.723,3011 + 17,0563 + 3,7728 +

9,4320 + 10.835,1955 + 13.000,6185

= 170.171,1131 lb

Diperkirakan berat total yang harus ditahan oleh lugs, termasuk nozzle, las,

gasket, flange adalah = 228.998,0223

Jadi, P = n

Wmax

= 4

lb 131170.0171,1

= 42.517,7783 lb

Perencanaan Kolom Support

Beban tiap kolom adalah 42.517,7783 lb

Ditentukan jarak reaktor dengan lantai (l) = 5 ft

a. Menentukan tinggi kolom (L)

Panjang kolom penyangga:

L = 0,5 H + l

Dimana:

H = tinggi reaktor = 12,1792 ft

L = 0,5 (12,1792) + 5

= 7,0896 ft

b. Trial ukuran I beam

Ukuran I beam dicoba 8 in ukuran berat 8 x 4 dengan beban 18,4 lb/ft.

Dari Brownell and Young, App. G, hal. 355 diperoleh:

b = 8 in

h = 4 in

Ay = 5,34 in2

r1-1 = 3,26 in

Maka, 1-1r

L = 3,26

7,0896

= 2,1747

Maka,

fc = 17000 – 0,485 (L/ r1-1)2

= 17000 – 0,485 (2,1747)2 = 16.998,9453 lb/in2

Luas (A) yang dibutuhkan = 9453,998.16

542.517,778 = 2,5012 in2

Karena A yang dibutuhkan < A yang tersedia, maka I beam dengan ukuran

8 in, 8 x 4, beban 18,4 lb/ft telah memenuhi.

16. 3. Perencanaan Base Plate

a. Menentukan luas base plate

Abp = FopP

Dimana:

Abp = luas base plate, in2

P = beban tiap base plate

Fop = stress yang diterima oleh pondasi yang terbuat dari beton.

= 600 lb/ in2 (Hesse, tabel 7.7, hal. 162)

Sehingga,

Abp = 2inlb/ 600lb 342.517,778

= 70,86296 in2

b. Panjang dan Lebar base plate

Rumus:

Abp = L x W

Dimana:

L = panjang base plate = 2 m + 0,95 h

W = lebar base plate = 2 n + 0,8 b

Dengan I beam 8 x 4 diperoleh:

h = 8 in

b = 4 in

Dari Hesse, hal, 163 diasumsikan m = n, maka:

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

70,86296 = (2m + 0,95 (8)) x (2n + 0,8 (4))

0 = (4m2 + 21,6m - 71,0958)

Dengan menggunakan rumus abc, maka:

m1,2 = 2a

4ac - b b - 2±

= (4) 2

71,0958) (- (4) 4 - (21,6) (21,6) - 2±

= 8

40,0511 (43,8) - ±

= 2,3064

Panjang base plate = 2m + 0,95h

= 2 (2,3064) + 0,95 (8)

= 7,8128 setara 8 in

Lebar base plate = 2n + 0,8b

= 2 (2,3064) + 0,8 (4)

= 12,2128 setara 12 in

Abaru = 8 x 12 = 96in2

Beban yang harus ditahan:

F = AP

= 96

942.517,778 = 442,8935lb/in2

Base plate dengan ukuran 8 x 4 in ini dapat digunakan dengan aman

karena beban yang harus ditahan 442,8935 lb/in2 < 600 psi (harga stress

maksimum).

Peninjauan terhadap harga m dan n.

Panjang base plate : 8 = 2m + 0,95h

= 2 (m) + 0,95 (8)

m = 0,2

Lebar base plate : 6 = 2n + 0,8b

= 2 (n) + 0,8 (4)

= 0,4

Dari nilai n dan m tersebut, maka yang mengontrol dalam pemilihan tebal

base plate adalah nilai n, karena n > m.

c. Tebal Base Plate

tbp = 2n . F . 0,00015 (Hesse, pers. 7.12, hal. 163)

Dimana:

tbp = tebal base plate, in

F = beban yang harus ditahan = 42.517,7783 lb/in2

n = 0,4 in

Sehingga,

tbp = 2n . F . 0,00015

= ( ) 2) 0,3 ( . 342.517,778 . 0,00015

= 0,7576 in setara 1 in

Jadi digunakan tebal base plate = 1 in

d. Menentukan Ukuran Baut

Beban baut = 42.517,7783 lb

Jumlah baut yang digunakan = 8 buah

Beban tiap baut = 8

342.517,778 = 6.073,9683 lb

Menentukan luas baut:

Ab = fsPb

Dimana:

Ab = luas baut

Pb = beban tiap baut = 6.073,9683 lb

fs = stress maksimal tiap baut = 14.112 psi

Maka,

Ab = 14.112psi

lb 6.073,9683

= 0,4364 in2

Dari Brownell and Young, tabel 10.4, hal. 188 diperoleh ukuran baut

dengan dimensi:

Ukuran baut = 1,25 in

Bolt circle (BC) = 7 in

Jarak radial minimum = 1 3/4 in

Edge distance (E) = 1 3/4 in

Nut dimension = 2 in

Radius fillet maksimum = 9/16 in

- Menentukan Dimensi Lug dan Guset

Dari Brownell and Young, fig. 10.6, hal. 191 diperoleh:

A = lebar lug = ukuran baut + 9 in

= 1,25 + 9 in

= 10,25 in

B = jarak antar guset = ukuran baut + 8 in

= 1,25 + 8 in

= 9,25 in

L = lebar guset = 2 (lebar kolom – 0,5 x ukuran baut)

= 2 (10,25 – 0,5 (1,25))

= 19,25 in

Lebar lug atas = a = 0,5 (L + ukuran baut)

= 0,5 (19,25 + 1,25)

= 10,25 in

Perbandingan tebal base plate = LB =

19,259,25

= 0,4805

Dari Brownell and Young, tabel 10.6, hal. 192 diperoleh γ1 = 0,565

= 0,5 x nut dimension

= 0,5 x (2 ) =1 in

Menentukan maksimum bending moment sepanjang sumbu radial

MY = ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ++ ) γ- (1

e πL 2ln x μ) (1

π. 4P

1

Dimana:

MY = maksimum bending moment sepanjang sumbu radial

P = beban tiap baut = 10.567,0803 lb

μ = poisson’s ratio = 0,33 (steel)

L = panjang horizontal plate bawah = 19,25 in

e = nut dimension = 2 in

jadi:

MY = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++ 0,565) - 1 (

(2) π(19,25) 2ln x 0,33) (1

π. 48.178,5008

= 17.177,4 lb

MY disubstitusikan ke persamaan 10.41, hal. 193, Brownell and Young.

thp = fM x 6 y

Dimana:

thp = tebal horizontal plate

Maka,

thp = 5,0

100017.177,4 x 6

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

= 2,9306 in

Diambil tebal horizontal plate = 3 in

Dari Brownell & Young, fig. 10.6, hal. 191 diperoleh:

Tebal guset minimal = 83 x thp

= 83 x 3 in

= 1,125 in

Tinggi guset = hg = A + ukuran baut

= 10,25 + 1,25

= 11,25 in

Lebar guset = 19,25 in

Tinggi lug = hg + 2 thp

= 11,5 + 2 (3,0841)

= 17,5 in

Kesimpulan:

a. Lug

Lebar : 10,25 in

Tebal : 3 in

Tinggi : 17,5 in

b. Guset

Lebar : 19,25 in

Tebal : 1,125 in

Tinggi : 11,5 in

16. Menentukan Dimensi Pondasi

Beban tiap kolom (W) = 42.517,7783 lb

a. Menentukan beban base plate

Persamaan yang digunakan:

Wbp = p x l x t x ρ

Dimana:

Wbp = beban base plat, lb

p = panjang base plate = 9 in = 0,75 ft

l = lebar base plate = 13 in = 1,0833 ft

t = tebal base plate = 1,25 in = 0,9766 ft

ρ = densitas bahan konstruksi = 489 lb/ ft3

Sehingga:

Wbp = 0,75 x 1,0833 x 0,9766 x 489

= 388,0014 lb

b. Menentukan beban kolom penyangga

Persamaan yang digunakan:

Wp = l x A x ρ x f

Dimana:

Wp = beban kolom, lb

l = tinggi kolom = 7,0896 ft

ρ = densitas bahan konstruksi = 489 lb/ ft3

f = faktor korosi = 3,4

Sehingga:

Wp = 7,0896 x 0,0371 x 489 x 3,4

= 437,1080 lb

Beban total:

Wt = W + Wbp + Wp

= 42.517,7783 + 388,0014 + 437,1080

= 43.342,8877 lb

Dianggap bahwa hanya ada gaya vertikal dari berat kolom itu sendiri yang

bekerja pada pondasi, maka diambil:

1. luas atas = (20 x 20) in = 400 in2

2. luas bawah = (40 x 40) in = 1.600 in2

3. tinggi pondasi = 40 in = 3,3333 ft

Maka luas permukaan rata-rata (A):

A = ⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

240 20 x

240 20

= 900 in2

= 6,2500 ft2

Menentukan volume pondasi:

V = A x t

= 6,2500 ft2 x 3,3333 ft

= 20,8333 ft3

Menentukan berat pondasi:

W = V x ρ

Dimana:

W = berat pondasi, lb

V = Volume pondasi, ft3

ρ = densitas pondasi (beton)

= 196 lb/ft3 (Perry ed. 6, tabel 3.18, hal. 395)

Maka,

W = 20,8333 ft3 x 196 lb/ ft3

= 4.083,333 lb

Menentukan tekanan tanah

Pondasi didirikan diatas cemented sand and gravel dengan daya dukung:

5 ton/ ft3 < P < 10 ton/ ft3 (Hesse, tabel 12.2, hal. 327)

Kemampuan tanah menahan tekanan sebesar:

P = 10 ton/ft3 x 2in144

ft 1x ton1

lb 2204,64 2

= 153,1000 lb/in2

Tekanan pada tanah:

P = tanahluas

lbeban totaberat pondasiberat +

= 40 x 40

31170.071,11 743.342,887 +

= 133,3838 lb/ in2 < 153,1000 lb/ in2

Karena tekanan yang diberikan tanah lebih kecil dan kemampuan tanah

menahan tekanan lebih besar, maka pondasi dengan ukuran (20 x 20) in

untuk luas atas dan (40 x 40) in untuk luas bawah dan tinggi pondasi 40 in

dapat digunakan (aman).

Kesimpulan Spesifikasi Reaktor

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi perubahan atau konversi gas –gas

karbon monoksid dan hydrogen.

Reaksi : CO + 2H2 CH3OH

Katalis ZnO + Cr2O3 Jenis : Fixed - Bed Multi Tubular Reaktor

Bentuk : Bejana tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk standar dished

head

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 5.896,9818 Kg/jam = 13.000,6185 lb/jam

A. Ukuran bagian silinder

- Diameter luar = 120 in

- Diameter dalam = 119,625 in

- Tebal shell = 3/16 in

- Tebal tutup = 3/16 in

- Tinggi = 12,1792 ft = 146,1506 in

- Bahan konstruksi = High Alloy SA 240 Grade M tipe 316

B. Ukuran tube

- Diameter luar = 5,563 in

- Diameter dalam = 5,047 in

- Pt = 6,96 in

- Nt = 200 buah

C. Ukuran bagian tutup atas dan bawah

- Crown Radius = 0,75 in

- Tebal = 0,1875 in

- Tinggi = 26,1506 in

D. Nozzle

- Ukuran pipa pemasukan umpan = 6 in

- Ukuran pipa pengeluaran produk = 6 in

- Ukuran pipa pemasukan pendingin = 1,5 in

- Ukuran pipa pemasukan umpan uadar = 18 in

- Ukuran pemasangan Pressure dan Thermo Kontrol. = 1 in

E Baffle

- Bahan = High Alloy SA 240 Grade M tipe 316

- Jumlah baffle = 4 buah

- Baffle spacing = 4,7334 in

- Tebal = 3/16 in

- Luas baffle = 66,8967 in2

F. Sambungan head dan shell

1 Flange

- Bahan = High – Alloy SA 240 grade M tipe 316

- Tebal = 3 in

- OD = 121,1556 in

- Type flange = Ring Hange Loss Type

1. Bolting

- Bahan = High – Alloy SA 193 grade M tipe 304

- Ukuran = 1,5 in

- Jumlah = 8 buah

- Edge distance = 1,5 in

- Minimum radial distance = 2 in

2. Gasket

- Bahan = Flat metal, jacketed, asbestos filled

- Tebal = 1/ 16 in = 0,0625 in

- Lebar = 0,125 in

- Diameter = 114,25 in

4. Lug

- Lebar = 10,25 in

- Tebal = 3 in

- Tinggi = 17,5 in

5. Guset

- Lebar = 19,25 in

- Tebal = 1,125 in

- Tinggi = 11,5 in

6. Base plate

- Panjang = 8 in

- Lebar = 4 in

- Tebal = 12 in

7. Pondasi

- Luas atas = 20 x 20 in

- Luas bawah = 40 x 40 in

- Tinggi = 40 in

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

7.1.1. Tujuan pemakaian instrumentasi

Instrumentasi merupakan bagian yang sangat penting dalam mendirikan

sutau industri.Instrumentasi ini dapat merupakan petunjuk (indikator), perekam

( recorder) dan pengontrol (controller). Dalam industri kimia ini banyak variable-

variabel proses yang perlu diukur atau dikontrol secara otomatis atau manual.

Penggunaan peralatan kontrol otomatis dimaksudkan untuk menghasilkan kualitas

produk yang terbaik disamping itu juga dapat mengurangi kebutuhan tenaga kerja.

Pada pra rencana pabrik methanol ini, instrument yang digunakan ada yang secara

manual tergantung dari system peralatan dan faktor pertimbangan teknis serta

ekonominya. Dengan adanya instrumentasi ini diharapkan:

a. Kondisi operasi suatu peralatan tetap terjaga pada kondisi yang aman.

b. Rate produksi diatur dalam batas-batas yang direncanakan.

c. Membantu mempermudah pengoperasian alat

d. Lebih terjamin keselamatan dan efisiensi kerja.

Pada pra rencana pabrik Methanol ini alat-alat kontrol otomatis yang

digunakan adalah :

1. Level Indikator ( LI )

2. Temperatur Indikator ( TI )

3. Flow Controller ( FC )

4. Temperatur Controller ( TC )

5. Temperatur Indikator Controller ( TIC )

7. 1. 2. Pertimbangan – pertimbangan didalam pemilihan instrumentasi.

Agar sasaran dan tujuan tersebut diatas dapat tercapai, maka didalam

perencanan instrumentasi haruslah diingat hal – hal sebagai berikut :

a. menentukan pemilihan instrumentasi harus direncanakan tentang pemilihan

alat serta tempat pemasngan agar initial failure dari alat tersebut setelah

dipasang bisa dihindarkan.

b. Sifat –sifat instrumen harus diingat dan harus dipilih dengan kriteria sebagai

berikut :

1. Reability

Reability dapat dipenuhi dengan jalan melihat alat yang mempunyai

kategori :

- Sedikit gangguan

- Sedikit kerusakan

- Mudah ditangani

2. Maintenanbility

Alat harus diseleksi agar mudah dalam perawatan dan pemeliharaan dapat

dilaksanakan dengan mudah dan dengan biaya perawatan yang murah.

3. Harus diperhatikan bahwa bila reability makin tinggi, maka material

instrument cost makin rendah.

Pemasangan alat – alat kontrol ini ditempatkan pada bagian tertentu dari

alat – alat proses :

No Kode alat Yang dikontrol Sistim kontrol

1.

2.

3.

6.

8.

9.

11.

13.

14.

TIC-1

TIC-2

TIC-3

PIC-1

TIC-4

PIC-2

TIC-5

TIC-6

TIC-7

TIC-8

TIC-9

Dryer

Gasifier

Shift converter

Shift converter

Absorber

Absorber

heat exchanger

Stripper

Reaktor

Menara distilasi

Reflux ratio

Temperatur indicating controller



Pressure indicating controller


Pressure indicating controller





Feed indicating controller

7.1.3. Keamanan

Keamanan yang dimaksud disini adalah :

1. Keamanan terhadap penjagaan pabrik.

2. Peamanan terhadap bahaya – bahaya yang timbul akibat zat – zat kimia.

3. Pencegahan terhadap bahaya kebakaran, kecelakaan kerja. Pada saat

perencanaan harus dipikirkan juga tentang lay out pabrik agar peletakan

bahan bakar, arah angin dan api diatur sedemikian rupa sehingga bahaya

kebakaran dapat dihindari. Pada alat – alat mesin seperti roda gila, belt dan

alat – alat yang berputar dipasang pagar pengaman. Untuk menjaga

keselamatan jiwa karyawan, maka perlu diingat penjagaan keamanan karena

bahan baku produk dan gas – gas mungkin bocor, maka perlu diberi

saftyhod, masker dan alat – alat lain untuk mencegah zat – zat yang mungkin

terhisap oleh para karyawan dan yang penting yang harus dipatuhi ialah

mengikuti petunjuk – petunjuk dan syarat – syarat keamanan dari jawatan

keselamatan kerja. Untuk menanggulangi bila terjadi kebakaran pabrik ini

menyediakan unit PMK.

7.2. Keselamatan Kerja

Pra rencana pabrik methanol ini, proses yang digunakan adalah proses

konversi sintesis gas. Bahan baku yang digunakan mempunyai tingkat bahaya

yang cukup rendah namun dalam pendirian pabrik ini tidak dapat lepas dari faktor

keselamatan kerja. Keselamatan kerja yang terjamin secara psikologis dapat

membuat para pekerja yang terlibat didalamnya dapat merasa aman dan tenang

serta lebih terkonsentrasi pada pakerjaan yang ditangani. Secara tidak langsung

dalam pra rencana pabrik metanol ini menggunakan sumber daya manusia guna

tercapainya tujuan yang diharapkan. Usaha pemeliharaan keselamatan kerja dan

keamanan pabrik tidak semata-mata ditujukan untuk tenaga kerja saja, tetapi juga

terhadap peralatan yang ada. Diharapkan peralatan yang digunakan dalam pra

rencana pabrik Metanol ini dapat digunakan dalam waktu yang cukup lama.

Usaha-usaha untuk mencegah atau mengurangi terjadinya bahaya-bahaya yang

muncul di pabrik diantaranya:

1. Bangunan Pabrik

Bangunan pabrik meliputi gedung maupun unit peralatan, hal-hal yang perlu

diperhatikan adalah:

- Konstruksi harus mendapat perhatian yang cukup tinggi.

- Peralatan penunjuk untuk pengaman terhadap bahaya yang alamiah seperti

petir, angin dan sebagainya perlu diperhatikan kelengkapannya.

2. Ventilasi

Pada ruang proses maupun ruang yang lainnya, pertukaran udara diusahakan

dengan baik, sehingga dapat memberikan kesegaran kepada karyawannya

serta dapat menghindari gangguan terhadap pernafasan. Dengan demikian

dapat diharapkan effisiensi kerja meningkat.

3. Alat-alat bergerak

Pada peralatan bergerak sebaiknya diberi jarak yang cukup antara masing-

masing peralatan sehingga mempermudah penanganan dan perbaikannya

ditinjau dari segi keamanannya.

4. Perpipaan

- Jalur proses yang terletak diatas permukaan tanah lebih baik daripada

diletakkan dibawah tanah karena hal tersebut menyangkut timbulnya

bahaya akibat kebocoran dan sulit untuk mengetahui letak kebocoran.

- Fire stop dan drain harus dipasang pada jarak yang teratur.

- Pengaturan dari perpipaan dan valve penting untuk pengamanan operasi.

Bila terjadi kebocoran pada check valve sebaiknya diatasi dengan

pemasangan block valve disamping check valve.

- Sebelum pipa-pipa dipasang sebaiknya dilakukan tes hidrostatik yang

bertujuan untuk mencegah terjadinya stress yang berlebihan pada bagian-

bagian tertentu atau pada bagian pondasi.

- Pada bagian pipa-pipa yang bersuhu tinggi hendaknya diisolasi sehingga

tidak membahayakan.

5. Karyawan

Para karyawan terutama para operator perlu diberikan bimbingan agar

karyawan dapat melaksanakan tugasnya dengan baik dan tidak

membahayakan keselamatan jiwanya maupun keselamatan orang lain.

6. Listrik

Pada pengoperasian maupun perbaikan instalasi listrik hendaknya selalu

menggunakan alat pengaman yang disediakan pabrik, dengan demikian dalam

pengoperasiannya maupun perbaikan para pekerja dapat terjaga

keselamatannya.

Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah:

- Peralatan-peralatan yang sangat penting seperti switcher dan transformator

sebaiknya diletakkan ditempat yang aman atau tersendiri.

- Peralatan listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda-tanda tertentu

dengan jelas. Sebaiknya disediakan pembangkit tenaga (power supply)

cadangan.

- Semua bagian pabrik harus diberikan penerangan yang cukup.

7. Pencegahan dan penanggulangan kebakaran.

Penyebab kebakaran dapat berupa:

- Kemungkinan kebakaran bisa berasal dari utilitas, bengkel, laboratorium,

unit proses, dan lain-lain.

- Terjadinya loncatan bunga api listrik pada saklar dan stop kontak serta

instrumentasi yang lain.

Cara Penanggulangan kebakaran:

- Menempatkan alat-alat utilitas yang cukup jauh dari power plant, tetapi

praktis dari unit operasi.

- Menghilangkan bahan-bahan yang mudah terbakar yang disebabkab

larutan-larutan yang keluar dari pipa atau tangki dapat dipadamkan dengan

menggunakan alat penutup.

- Bangunan seperti bengkel, laboratorium, kantor sebaiknya diletakkan

berdekatan dengan unit operasi.

- Bila terpaksa antara unit yang satu dengan yang lain dipisahkan dengan

dinding beton agar dapat dihindarkan pengaruh kebakaran dari satu unit ke

unit lainnya.

- Dinding beton (fire ball) sebaiknya dibuat disekitar semua storage tank

yang berisi bahan yang mudah terbakar.

- Pemisahan isolasi pada seluruh kabel-kabel transmisi yang ada.

- Penyediaan alat pemadam kebakaran disetiap bagian pabrik untuk

pencegahan sementara merembetnya kebakaran menjalar ke bagian yang

lain.

- Menyediakan unit operasi pemadam kebakaran yang dilengkapi dengan

alat-alat penanggulangan kebakaran yang lengkap.

Pengaman dan pengontrolan terhadap kebakaran

Apabila terjadi kebakaran , api harus dilokalisir dan diusahan dapat

diketahui kemungkinan apa saja yang dapat terjadi dan bagaimana cara

mengatasinya dan dengan segera menghubungi unit pemadam kebakaran

setempat.

8. Pencegahan dan Penanggulangan kebocoran gas

Selama gas dan uap dapat dikendalikan, keduanya tidak menimbulkan

bahaya. Tetapi keadaan ini dapat berubah dengan cepat karena adanya gangguan

operasi, kesalahan manipulasi, kesalahan peralatan, atau kesalahan manusia yang

mengakibatkan keluarnya gas atau uap beracun atau yang dapat terbakar ke

atmosfer dalam jumlah besar.

Cara Penanggulangan kebocoran gas:

- Menyelamatkan karyawan yang tidak dapat keluar dari ruangan beracun

(pertolongan pertama).

- Menghindarkan kebocoran gas yang lebih lanjut.

- Membuka pintu-pintu dan jendela-jendela.

- Menghidupkan ventilasi ruangan.

Reparasi kerusakan baru dapat dilaksanakan setelah udara didalam ruangan sudah

tidak mengganggu pernapasan. Jika yang terjadi adalah kebocoran gas yang

mudah terbakar, petugas pemadam kebakaran harus segera dipanggil karena dapat

timbul ledakan yang diakibatkan oleh suatu sumber api.

9. Pencegahan dan Penanggulangan kebocoran energi

Pipa penyalur energi bisa rusak (misalnya karena berkarat). Dari tempat

kerusakan ini, air dan kukus dapat keluar dalam jumlah yang besar. Setelah

kerusakan diketahui, maka harus segera diusahakan agar kebocoran energi yang

lebih lanjut tidak terjadi.

10. Situasi dengan resiko kerusakan yang meningkat drastis.

Kadang-kadang proses-proses dalam pabrik tidak berlangsung seperti apa

yang diharapkan. Kejadian-kejadian seperti kerusakan alat, kenaikan temperatur

atau terhentinya aliran listrik bila tidak segera ditanggulangi dapat menimbulkan

situasi yang mengakibatkan kerusakan besar. Sebagian dari perlengkapan teknis

pada peralatan kimia berfungsi sebagai pengaman terhadap timbulnya suatu

kecelakaan.

Misalnya:

- Pengaman temperatur dengan umpan balik

- Alat pengaman terhadap tekanan berlebih

- Sinyal-sinyal akustik dan optic yang dihidupkan oleh data-data hasil

pengukuran.

- Bahan pemadam untuk menekan ledakan yang berfungsi secara otomatis.

- Pemindahan hubungan secara otomatis ke agregat darurat (misalnya arus

listrik darurat)

Selain itu gangguan yang tidak dapat diperkirakan sebelumnya pun dapat juga

terjadi. Penyebab gangguan ini sangat bervariasi sekali tergantung tergantung dari

prosesnya sendiri, karena itu tidak mungkin diberikan instruksi-instruksi yang

tepat tentang apa yang harus dilakukan.

Pada umumnya berlaku:

- Tindakan-tindakan pengamanan dilakukan dengan segera untuk

menghindarkan kenaikan resiko kerusakan, misalnya : memutuskan aliran

bahan dan energi yang berbahaya (bila tidak ada kemungkinan lain

lakukan dengan improvisasi), mendinginkan atau melakukan penggantian

udara dengan ventilasi (alat dan ruangan)

- Pemasangan papan peringatan dan penutupan tempat tersebut.

- Pembuatan laporan pada pimpinan. Pimpinan akan memutuskan tindakan-

tindakan keselamatan yang masih harus dilakukan.

Selain itu, keselamatan kerja karyawan juga termasuk hal-hal yang sangat penting

untuk diperhatikan. Para karyawan perlu diberi bimbingan atau pengarahan agar

karyawan dapat melaksanakan tugasnya dengan baik dan tidak membahayakan

jiwanya maupun orang lain. Dengan disiplin dan kesadaran khususnya para

operator maka dapat tercipta etos kerja yang tinggi dan aman, sehingga dapat

mengurangi kecelakaan kerja bahkan harus diusahakan tanpa adanya kecelakaan

kerja. Adapun peralatan keselamatan kerja Pra Rencana Methanol terdapat pada

tabel 4.1.

Tabel Keselamatan Kerja

No. Alat Pelindung Lokasi Penggunaan

1. Helm Pekerja pada bagian alat-alat proses

2. Sepatu bot Pekerja pada bagian proses dan bahan baku

3. Sarung tangan Pekerja pada bagian produksi

4. Masker Semua unit proses

5. PMK Semua unit proses

7.3. Dampak Lingkungan dan Penanganan Limbah

Setiap proses produksi akan menghasilkan buangan. Buangan yang dihasilkan

dapat menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan sehingga kualitas

lingkungan menurun sampai tingkat tertentu dan tidak dapat berfungsi sesuai

dengan peruntukannya, misalnya pencemaran air menyebabkan terjadinya

perubahan kualitas air sehingga berbahaya untuk sumber makanan, kesehatan

manusia, atau hewan , perikanan, pertanian, ataupun rekreasi. Untuk menghindari

tersebut perlu dilakukan suatu pengelolaan lingkungan. Adapun hirarki dari

pengelolaan lingkungan adalah:

- Pengurangan buangan di sumbernya

- Pemanfaatan buangan di luar (eksternal)

- Pengelolaan buangan (IPAL)

- Pembuangan terkontrol

Adapun pencemaran lingkungan terdiri dari:

- Pencemaran fisik, meliputi:

Warna

Bau dan rasa

Suhu

Kekeruhan

- Pencemaran Kimia, meliputi:

pH

CO2 dan CO2 agresif

BOD dan COD

DO

Alkalinitas

Zat padat terlarut

Pengelolaan buangan yang dilakukan mengacu pada peraturan lingkungan hidup

meliputi:

- Undang – Undang No. 23 tahun 1997 tentang Lingkungan Hidup

- Peraturan Pemerintah No. 51 tahun 1994 tentang Baku Mutu Limbah Cair

Selain itu, juga diperlukan “3R” (Reuse, Recorver, Refinery) yang dapat

diterapkan melalui:

- Menghemat pemakaian bahan baku dan energi

- Menghindari kebocoran bahan dari penyimpangan atau proses produksi

- Mengurangi emisi dan jumlah buangan

- Menerapkan pengetahuan dan teknologi bersih

- Membiasakan sikap dan tingkah laku cinta kebersihan dan lingkungan

- Informasi dan komunikasi yang cukup bila menemukan masalah

Pengelolaan buangan secara garis besar dibagi menjadi 4 tahap:

1. Tahap pendahuluan (preliminary treatment) meliputi pemisahan sampah

– sampah dalam buangan yang berukuran besar dengan penyaringan

2. Tahap penanggulangan (primary treatment) berupa pengendapan benda-

benda terlarut dan tersuspensi.

3. Tahap penanggulangan sekunder (Secondary Treatment) merupakan

penanggulangan lanjutan dengan bantuan mikroorganisme . Pada tahap

ini dapat dilakukan dengan berbagai metode filter biologi (trickling atau

percolating filter), Lumpur aktif (activated sludge), pencernaan lumpur

(sludge digestion), kolom stabilisasi.

4. Tahap penanggulangan tersier (tertiary treatment) sebagai suatu upaya

untuk menstabilkan nutrient dan mikroba patogen yang terkandung

dengan penyaringan mikro atau irigasi permukaan.

Tujuan dari pengolahan buangan adalah:

1. Mencegah dan mengurangi pencemaran lingkungan yang ditimbulkan

akibat pembuangan buangan ke dalam lingkungan kehidupan penduduk,

terutama masuknya polutan ke dalam tanah sehingga dapat mencemari

air tanah dan air sungai.

2. Mengubah atau mengkonversi bahan – bahan yang terkandung di dalam

buangan terutama senyawa – senyawa organik menjadi bahan – bahan

yang lebih berguna.

3. Mengurai senyawa beracun yang mematikan mikroba penyebab

penyakit.

Sedangkan parameter harian yang digunakan untuk analisa buangan adalah:

- pH

- DO (Dissolved Oxygen)

- COD (Chemical Oxygen Demand)

- BOD (Biochemical Oxygen Demand)

- SS (Suspended Solid)

- SV30 (Sludge Value)

- SVI (Sludge Volume Index)

- SDI (Sludge Density Index)

- MLSS (Mother Liquor Suspended Solid)

- Temperatur

- Mikroorganisme (Zoo dan Phitoplankton)

Buangan tersebut terdiri dari :

1. Padat

Pabrik metanol ini menghasilkan hasil samping yang masih memiliki hasil

samping yang masih berguna. Yang kemudian dapat diproses lebih lanjut untuk

digunakan sebagai campuran pupuk.

2. Cair

Air buangan ini berasal dari proses distilasi, air limbah domestik termasuk di

dalamnya yang berasal dari kantin. Yang perlu diperhatikan pada limbah cair ini

adalah COD, BOD, TSS dan pH. Air buangan pabrik metanol ini mempunyai

BOD yang cukup tinggi.

Penanganan limbah cair di pabrik metanol dilakukan dalam suatu kolam

pengolah limbah. Air limah dengan ph 6-7 ditambah dengan kapur sehingga pH

air limbah ketika keluar dari proses menjadi 10-10,1 kemudian ditampung di

dalam bak yang bersekat- sekat untuk mengendapkan limpur dan memisahkan

minyak.

Dasar bak dibuat miring agar minyak dapat mengapung di permukaan air

limbah, sehingga dapat lebih mudah dibuang keluar.

Kemudian air tersebut dibawa ke kolam untuk diaerasidengan system surface

aerasi (penambahan udara secara bertahap). Aerasi diberikan sampai empat kali

dengan tujuan mengurangi kadar BOD dan COD sampai sesuai dengan ketentuan

yang berlaku. Setelah itu, air buangan yang telah memenuhi ketentuan

dimasukkan dalam fish pond sebagai indikator. Air buangan telah memenuhi

syarat dialirkan ke sungai.

3. Gas

Gas yang dihasilkan pada pabrik ini adalah CO2 dan H2, CH4, C2H6. Untuk

meningkatkan nilai ekonomis, gas buangan ini dipisahkan sebagai produk

samping dari pabrik metanol.

BAB VIII

UTILITAS

Unit utilitas merupakan salah satu bagian yang sangat penting untuk

menunjang jalannya proses produksi dalam suatu proses industri kimia. Adapun

unit utilitas didalam Pabrik Methanol ini meliputi 5 unit , yaitu:

1. Unit penyediaan air

2. Unit penyediaan steam

3. Unit penyediaan tenaga listrik

4. Unit penyediaan bahan bakar

5. Unit penyediaan refrigerant

8.1. Unit Penyediaan Air a. Air Umpan Boiler

Air umpan boiler merupakan bahan baku pembuatan steam yang berfungsi

sebagai media pemanas. Kebutuhan steam sebesar 644.578,0156 Kg/jam

Steam yang digunakan adalah saturated steam yang mempunyai temperatur 213°C

tekanan 20 atm.

Dari “Perry, edisi 6 hal 976” didapat bahwa air umpan boiler tersebut

mempunyai syarat sebagai berikut :

- Total padatan (total suspended solid) = 3500 ppm

- Alkalinitas = 700 ppm

- Padatan terlarut ( suspended solid) = 300 ppm

- Silika = 60-100 ppm

- Besi = 0,1 ppm

- Tembaga = 0,5 ppm

- Oksigen = 0,007 ppm

- Kesadahan ( hardness) = 0

- Kekeruhan (turbidity) = 175 ppm

- Minyak = 7 ppm

- Residual phospat = 140 ppm

Selain untuk memenuhi persyaratan tersebut, air umpan boiler harus bebas

dari:

- Zat-zat yang menyebabkan korosi , yaitu gas-gas terlarut seperti O2, CO2,

H2S, dan NH3

- Zat-zat yang dapat menyebabkan busa , yaitu zat organik, anorganik, dan

zat yang tidak terlarut dalam jumlah yang besar.

Untuk memenuhi syarat tersebut dan untuk mencegah kerusakan pada boiler

sebelum digunakan air umpan boiler harus diolah terlebih dahulu, melalui:

- Demineralizer untuk menghilangkan ion-ion pengganggu.

- Deaerator untuk menghilangkan gas-gas terlarut

b. Air Sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk keperluan para karyawan dilingkungan

pabrik untuk konsumsi cuci, mandi, masak, laboratorium, perkantoran dan lain-

lain. air sanitasi yang digunakan sebesar 63.600 Kg/hari. Standart air sanitasi yang

harus dipenuhi:

Syarat – syarat air sanitasi:

1. Syarat fisik:

o Berada di bawah suhu udara

o Warananya jernih

o Tidak berasa

o Tidak berbau

2. Syarat Kimia:

o Tidak mengandung logam berat seperti Pb, As, Cr, Cd, Hg

o Tidak mengandung zat – zat kimia beracun

o Warnanya jernih

3. Syarat Mikrobiologis

o Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri patogen

Untuk memenuhi persyaratan tersebut, setelah proses penjernihan air harus

diberikan desinfektan seperti khlor cair atau kaporit.

8.2. Unit Pengolahan Steam

Bahan baku pembuatan steam adalah air umpan boiler yang dibutuhkan

dalam proses ini mempunyai kondisi :

- Tekanan : 20 atm

- Temperatur : 213°C

Zat-zat yang terkandung dalam air umpan boiler yang dapat menyebabkan

kerusakan pada boiler adalah:

- Kadar zat terlarut (soluble matter) yang tinggi

- Zat padat yang terlarut ( suspended solid)

- Garam – garam kalsium dan magnesium

- Silika, sulfat, asam bebas dan oksida

Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh air umpan boiler:

a. Tidak boleh berbusa

Busa disebabkan oleh adanya solid matter, suspended matter, dan kebebasan

yang tinggi. Kesulitan yang dihadapi dengan adanya busa :

- Kesulitan pembacaan tinggi liquida dalam boiler

- Buih dapat menyebabkan percikan yang kuat yang mengakibatkan adanya

solid-solid yang menempel dan mengakibatkan terjadinya korosi dengan

adanya pemanasan yang lebih lanjut.

Untuk mengatasi hal itu perlu adanya pengontrolan terhadap adanya kandungan

lumpur , kerak dan alkalinitas air umpan boiler.

b. Tidak boleh membentuk kerak dalam boiler

Kerak dalam boiler akan menyebabkan :

- Isolasi terhadap panas sehingga proses perpindahan panas terhambat.

- Kerak yang terbentuk dapat pecah sewaktu-waktu , sehingga dapat

menimbulkan kebocoran karena boiler mendapatkan tekanan yang kuat.

c. Tidak boleh menyebabkan korosi pada pipa

Korosi pada pipa boiler disebabkan keasaman (pH rendah) , minyak dan lemak,

bikarbonat dan bahan organik , serta gas-gas H2S, SO2, NH3, CO2, O2 yang

terlarut dalam air. Reaksi elektrokimia antara besi dan air akan membentuk

lapisan pelindung anti korosi pada permukaan pipa, yaitu:

Fe2+ + 2 H2O Fe(OH)2 + 2 H+

Tetapi jika terjadi oksigen dalam air, maka lapisan hydrogen yang terbentuk

akan bereaksi dengan oksigen membentuk air. akibat hilangnya lapisan

pelindung tersebut menurut reaksi:

4 H+ + O2 2 H2O

Fe(OH)2 + O2 + H2O 4 Fe(OH)2

Adanya bikarbonat dalam air akan menyebabkan terbentuknya CO2, karena

pemanasan dan adanya tekanan. CO2 yang terjadi bereaksi dengan air akan

menjadi asam karbonat. Asam karbonat akan bereaksi dengan air akan

membentuk garam bikarbonat. Dengan adanya pemanasan (kalor) garam

bikarbonat ini akan membentuk CO2 lagi.

Reaksi yang terjadi:

Fe2+ + 2 H2CO3 Fe(HCO)2 + H2

Fe(HCO)2 + H2O + panas Fe(OH)2 + H2O + 2 CO2

Proses Pengolahan Air Pada Unit Pengolahan Air

Air sungai digunakan untuk memenuhi kebutuhan air sanitasi, air

pendingin dan air umpan boiler.

Adapun proses pengolahannya adalah:

Air sungai dipompa menuju bak skimmer (F-212) dengan menggunakan

pompa sentrifugal (L-211). Air sungai tersebut ditampung dalam bak skimmer

untuk memisahkan kotoran yang mengapung sekaligus sebagai bak pengendapan

awal. Kemudian air dipompa dengan pompa clarifier ( L-213) menuju tangki

clarifier (F-214) Sebagai tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi yaitu dengan

jalan penambahan alum atau Al2(SO4)3.18 H2O. Hasil atas dari tangki clarifier

dialirkan menuju bak sedimentasi (F-215) dan dilanjutkan ke sand filter ( F-217)

untuk dilakukan penyaringan terhadap gumpalan yang terbawa.

Selanjutnya air yang sudah bersih ditampung dalam bak air bersih (F-218)

dan siap untuk dibagi menjadi dua yaitu untuk keperluan sanitasi dan keperluan

proses , yang masing-masing akan diolah lebih lanjut dengan persyaratan yang

telah ditentukan, yaitu:

a. Pengolahan air sanitasi

Air dari bak penampung air bersih ( F-218) dialirkan dengan pompa

klorinasi (L-229) menuju bak klorinasi ( F-230) dan ditambahkan desinfektan

khlor (Cl2) sebanyak 1 ppm untuk menghilangkan bakteri dan mikroba pathogen

yang diinjeksikan langsung ke pipa. Selanjutnya dipompa dengan menggunakan

pompa tangki air sanitasi ( L-231) dan dialirkan ke tangki air sanitasi dan siap

untuk digunakan.

b. Pelunakan air umpan boiler

Pelunakan air umpan boiler dilakukan dengan proses pertukaran ion dalam

demineralizer yang terdiri dari 2 tangki, yaitu tangki anion exchanger (D-220A)

dan kation exchanger(D-220B)

Setelah keluar dari demineralizer, air yang telah bebas dari ion-ion

penggangu ditampung dalam bak air lunak ( F-221) yang selanjutnya dibagi

menjadi 2 bagian yaitu air umpan boiler dan air pendingin. Yang pertama

dialirkan dengan pompa deaerator (L-222) menuju deaerator (F-223) untuk

menghilangkan gas-gas terlarut dalam air seperti CO2 dan O2 dengan pemberian

steam yang diinjeksikan secara langsung. Air yang keluar dari deaerator

ditampung dalam bak boiler feed water (F-223) dan siap dipompakan menuju

boiler ( Q-220 ) dan kemudian dialirkan ke peralatan.

Selain digunakan untuk air umpan boiler juga digunakan sebagai air

pendingin, dimana air lunak dipompa dengan pompa air pendingin (L-225)

menuju ke bak air pendingin ( F-226).

c. Refrigerant

Untuk pendingin digunakan ammonia dimana ammonia dialirkan dari

tangki penyimpan ammonia dipompa menuju ke cooler (E-131) dan kondensor

(E-142).

8.3. Unit Penyediaan Listrik

Kebutuhan listrik pada pabrik Methanol direncanakan dan disediakan oleh

PLN dan generator set. Tenaga listrik yang disediakan dipergunakan untuk

menggerakkan motor instrumentasi dan lain-lain.

Total kebutuhan listrik :

- Untuk proses dan utilitas : 132,7346 kWh

- Untuk penerangan : 31,7398 kWh

8.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar

Bahan bakar yang dibutuhkan oleh pabrik Methanol yaitu boiler dan

generator. Bahan bakar yang digunakan adalah Fuel Oil 35 ° API dan

kebutuhannya adalah 164.572,2004 lb/hari. Pemilihan bahan bakar yang

digunakan berdasarkan pertimbangan- pertimbangan sebagai berikut:

- Harganya relative murah

- Mudah didapat

- Viskositasnya relatif rendah sehingga mudah mengalami pengabutan.

- Heating value relatif tinggi

- Tidak menyebabkan kerusakan pada alat-alat.

8.5. Unit Penyediaan Refrigerant

Refrigerant dibutuhkan oleh pabrik Methanol ini untuk kondensor dan

cooler pada pengolahan gas. Refrigerant yang digunakan adalah Ammonia dan

kebutuhannya adalah 135.573,1791 Kg/jam.

Pemilihan refrigerant yang digunakan berdasarkan pertimbangan – pertimbangan

sebagai berikut:

- Harganya relatif murah

- Mudah didapat

- Ramah lingkungan

- Bisa digunakan untuk suhu yang diinginkan

BAB IX

LOKASI DAN LAYOUT PABRIK

1. Lokasi Pabrik

Lokasi pabrik dipilih daerah sukolilo Surabaya. Penentuan lokasi suatu

pabrik merupakan suatu bagian yang terpenting pada perencanan suatu pabrik,

oleh karena itu perlu dipilih daerah yang benar – benar memenuhi syarat baik

factor utama maupun faktor spesifik.

Adapun faktor – faktor yang menentukan didalam pemilihan lokasi pabrik ini

adalah :

1.1. Faktor Umum

1. Bahan Baku

Bahan baku merupakan faktor yang harus diperhatikan didalam

menentukan lokasi suatu pabrik. Bila ditinjau dari segi ini maka pabrik

sebaiknya didaerah mana bahan bakunya berada, sehingga masalah

pengadaan bahan baku mudah diatasi.

Hal – hal yang perlu diketahui tentang bahan baku adalah :

- Letak dari sumber bahan baku.

- Kwalitas bahan baku yang ada dan apakah kwalitas ini memenuhi

persyaratan yang dibutuhkan.

- Cara mendapatkan bahan baku dan pengangkutannya sampai ke

pabrik.

- Kapasitas dari sumber itu dan berapa lama sumber – sumber itu

dapat diandalkan pengadaannya.

- Kemungkinan – kemungkinana untuk mendapatkan sumber yang

lain.

2. Pemasaran hasil produksi

Pemasaran merupakan faktor yang penting dalam suatu industri, karena

berhasil tidaknya pemasaran akan menentukan masa depat dari suatu

pabrik

Hal – hal yang perlu diperhatikan adalah :

- dimana produksi iti dapat dipasarkan.

- apakah kebutuhan produksi ini untuk jangka panjang.

- Berapa banyak produk yang beredar dipasaran.

- Apakah ada pengaruh persaingan.

- Perlu diperhatikan jarak pabrik dan tempat pemasarannaya dan

bagaimana transportasi produk yang dipasarkan.

3. Persediaan power dan bahan bakar

Adanya power dan bahan bakar merupakan hal yang penting dalam

melaksanakan proses produksi.

Hal – hal yang perlu diperhatikan yaitu :

- ada atau tidaknya tenaga listrik didaerah itu.

- Apakah jumlahnya mencukupi.

- Harga tenaga listrik dan bahan bakar.

- Persediaan tenaga listrik dimasa yang akan datang.

- Mudah atau tudaknya untuk mendapatkan bahan bakar tersebut.

4. Sumber air

Air merupakan kebutuhan yang penting dalam industri, sebab air

digunakan untuk proses sebagai pendingin, kebutuhan steam atau

kebutuhan lainnya.

Ada dua macam sumber air untuk memenuhi kebutuhan yaitu :

- air sumur, sungai dan sebagainya.

- Air dari perusahaan penyedia air


- apa ada sumber airnya.

- Sampai kapan sumber air itu dapat memenuhi kebutuhan.

- Apakah kwalitas air yang ada memenuhi syarat untuk suatu industri.

- Apakah ada pengaruh alam terhadap kemampuan penyediaan air

ataupun kwalitas air tersebut.

5. iklim atau cuaca dan keadaan sekitarnya


- apakah keadaan sekitarnya menyulitkan konstruksi pabrik atau

pengaruh peralatan.

- Perlu diperhatikan keadaan angin, kecepatan dan arahnya pada

situasi terbuka yang pernah terjadi pada daerah tersebut.

- Kemungkinan untuk perluasan dimasa yang akan datang.

1.2. Faktor spesifik

1. Transportasi

Masalah transportasi yang perlu diperhatikan agar penyediaan bahan

bakar dan bahan baku serta penyaluran hasil produksi bisa berjalan

lancar dan membutuhkan biaya yang relatif rendah serta waktu yang

relatif singkat.

Hal – hal yang perlu diperhatikan :

- jalan raya yang dapat dilalui mobil atau truk.

- Jalan kereta api.

- Sungai yang dapat dilalui kapal dan perahu.

- Adanya pelabuhan dan lapangan terbang.

2. Waste Disposal

Hal ini perlu diperhatikan apakah sisa atau buangan pabrik berbahaya

atau tidak bagi masyarakat sekitarnya.

Bila berbahaya, maka yang perlu diperhatikan :

- Cara pengeluaran bentuk dari buangan terutama yang

ada hubungannya dengan pemerintah dan peraturan setempat.

- Masalah polusi atau pencemaran.

3. Tenaga kerja

Penyediaan tenaga kerja yang perlu diperhatikan :

- Mudah tidaknya untuk mendapatkan tenaga kerja yang dibutuhkan.

- Keahlian dan pendidikan tenaga kerja yang tersedia.

- Peraturan perburuhan atau ikatan buruh yang berlaku.

- Tingkatan penghasilan tenaga kerja di daerah itu.

4. Faktor undang – undang peraturan

5. Perpajakan dan asuransi

6. Site karakteristik dari lokasi

Hal yang harus diperhatikan :

- Apakah lokasi itu pada daerah rawa, bekas sampah atau bukit.

- Harga tanah dan fasilitas – fasilitas yang ada.

7. Perlu diperhatikan apakah daerah itu terletak di daerah militer, daerah

banjir atau di daerah kebakaran.

8. Masalah lingkungan atau komunitas.

Disini yang harus diperhatikan adalah :

- Apakah merupakan daerah pedesaan atau perkotaan.

- Fasilitas sekolah, rumah dan tempat ibadah.

- Fasilitas rekreasi dan rumah sakit.

1.3. Pemilihan lokasi

Berdasarkan pada faktor – faktor tersebut di atas, maka pemilihan pabrik

metanol ini dirancang terletak didaerah Sukolilo Surabaya.

Pemilihan lokasi ini didasarkan atas sebagai berikut :

1. Bahan baku

Bahan baku yang diperlukan dalam pabrik ini adalah sampah. Sampah

didapat dari pasar yang ada di daerah Surabaya dan sekitarnya. Jadi hal ini

dapat sangat ekonomis sekali.

2. Pemasaran

Keperluan metanol antara lain untuk formal dehid cat, tinta, lem, bahan

kimia buatan ( misal : metil amin, metil khlorid, metil methakrylat ),

sebagai bahan pelarut. Yang memerlukan metanol terutama di daerah

Gresik, Sidoarjo, Surabaya dan sekitarnya.

3. Penyediaan utilitas

Kebutuhan air didapat dari sungai Jagir yang diolah sendiri, dan dari

sumber artetis untuk keperluan proses, rumah tangga dan lain – lain.

Kebutuhan listrik mudah didapat dari PLN karena lokasi ini sudah

terjangkau oleh jaringan listrik dari PLN, sedang intuk kebutuhan bakar

diperoleh dari Pertamina.

4. Transportasi

Lokasi di tepi jalan raya yang bisa dilewati atau dimasuki kendaraan –

kendaraan, dekat stasiun atau jalan kereta api, dan juga tidak terlali jauh

dari pelabuhan Gresik dan Surabaya sehingga memperingankan ongkos

pengangkutan bila hasil produksi akan dipasarkan ke luar Jawa.

5. Tenaga kerja

Kebutuhan akan tenaga kerja baik yang terdidik atau ahli maupun yang

tidak terdidik atau kasar diperoleh dari daerah sekitarnya dan kota lain

yang mempunyai sekolah menengah yang ada jurusan industri kimia dan

lain – lain.

6. Peninjauan peraturan pemerintah dan pajak

Pendirian pabrik metanol ini tidak bertentangan dengan pemerintah dan

bahkan menunjang program pembangunan dibidang industri kimia.

Sedangkan pajak disini lebih rendah dibanding bahan bakunya karena

pemasaran bahan bakunya dikenakan pajak yang tinggi.

7. Iklim atau cuaca

Karena cuaca cukup baik, gangguan alam seperti angin ribut, gempa bumi,

banjir, boleh dikatakan tidak terjadi di kota ini.

8. Site karakteristik

Struktur tanah cukup baik dan perluasaannya cukup sempurna.

9. Keadaan masa perang

Daerah ini bukan daerah masa basis, jadi cukup aman.

10. Faktor – faktor lain

Sukolilo Surabaya merupakan lokasi yang cocok karena bahan bakunya

dekat dengan Surabaya dan buangannya tidak bahaya dengan lingkungan,

dekat dengan sungai Jagir.

2. Lay out pabrik

Perencanaan lay out adalah penempatan alat – alat dalam pabrik agar

dapat beroperasi sebaik – baiknya, juga dalam perbaikan agar dapat beroperasi

sebaik – baiknya maupun untuk pembersihan dan pemeliharaan dapat berjalan

lancar dan sempurna.

Faktor – faktor yang perlu diperhatikan dalam menentukan lay out suatu pabrik

yaitu :

1. Apakah pabrik yang akan didirikan merupakan tambahan atau sama sekali.

Pabrik yang direncanakan ini adalah baru sehingga mendapat kebebasan

didalam merencanakan tempat alat – alat. Oleh karena itu digunakan hasil

survey yang diteliti dengan cermat, supaya pabrik dapat berproduksi

dengan lancar.

2. Perluasan dimasa yang akan datang

Untuk keperluan ini diperlukan persediaan tanah kosong palin sedikit

setengah dari besarnya pabrik yang telah ada.

3. Soal yang menyangkut soal distribusi

Distribusi utility yang dibutuhkan dalam pabrik perlu diatur seekonomis

mungkin, seperti pemakaian air, bahan bakar, steam dan lain – lain.

4. Cuaca

Ini menentukan pemilihan bangunan yang di luar gedung dan yang di

dalam gedung.

5. Hal – hal yang menyangkut keselamatan kerja

Perlu adanya alat pengaman, misal untuk kebakaran, ledakan dan

sebagainya. Juga faktor keamanan yang ada hubungannya baik terhadap

pabrik itu sendiri maupun pada karyawan dari pabrik itu maupun

masyarakat sekitarnya.

6. Faktor – faktor yang menyangkut adanya peraturan yang dikeluarkan oleh

pemerintah mengenai bangunan ( misalnya dalam pembuatan tower,

cerobong dan lain – lain ).

7. Harus diperhatikan tentang waste diposal

8. Diusahakan pemakaian ruangan yang seefisien mungkin juga ruang

pemindahan barang, storid dan lain – lain.

3. Equipment lay out

Perencanan tata ruangan penting untuk :

- effisiensi proses

- keselamtan dan ketenangan kerja

Adapun hal – hal yang perlu diperhatikan adalah :

- letak peralatan yang disusun sesuai dengan urutan proses.

- Pengelompokan alat yang sejenis untuk memudahkan pengawasan.

- Pengaturan letak peralatan yang dapat memudahkan transfortasi

bahan – bahan.

Adanya ruangan yang cukup antara peralatan yang satu dengan

yang lainnya, yaitu untuk memudahkan pemeriksaan, peralatan

serta dapat menjamin keselamtan dan ketenangan kerja.

- ruangan kelihatan harmonis, sehingga membangkitkan kegairahan

kerja dan mudah pembersihannya.

4. Perluasaan pabrik

Dalam perluasan suatu pabrik perlu diperhatikan perencanana perluasan pabrik

dimasa yang akan datang yaitu :

- menyediakan tempat uantuk memungkinkan adanya perluasan

pabrik.

- Menyediakan untuk penambahan unui baru ataupun perluasan dari

unut yang telah ada.

PLANT LAY OUT

SKALA 1 : 1000

Gambar 9.2. Tata Letak Pabrik Methanol

Keterangan Gambar:

1. Tempat Parkir

2. Satpam

3. Mushola

4. Masjid

5. Satpam

6. Kompleks Welfare terdiri atas kantin, perpustakaan, barber shop,

koperasi dan auditorium

7. Storage Bahan baku

8. Research and Development

9. Quality Control

10. Storage Produk

11. Proses

12. Instalasi Listrik

13. Unit Penyediaan Air dan Steam

14. Tempat Parkir Kendaraan Angkut Bahan Baku

15. Unit Distilasi

16. Pemadam Kebakaran

EQUIPMENT LAY OUT

Gambar 9.3. Tata Letak Peralatan Proses Pabrik Methanol

Keterangan Gambar :

SH-114 : Shredder

R-115 : Rotary Dryer

G-119 : Gasifier

R-127 : Water Heat Boiler

SC-129 : Shift Converter

ST-134 : Kolom Stripper

A-120 : Kolom Absorber

R-130 : Reaktor Metanol Converter

FD-143 : Flash Drum

D-140 : Kolom Distilasi

Peta Jawa Timur

Peta Surabaya Peta Lokasi Pabrik

Gambar 9.1 Lokasi Pabrik Methanol

BAB X

ORGANISASI PERUSAHAAN

10.1. Bentuk Perusahaan

Direncanakan bentuk perusahaan pabrik methanol ini adalah Perseroan

Terbatas(PT.). Pemilihan bentuk perusahaan ini didasarkan atas pertimbangan-

pertimbangan sebagai berikut:

- Mudah mendapatkan modal, yaitu selain dari bank, modal juga dapat didapat

dari penjualan saham.

- Kekayaan perusahaan terpisah dari kekayaan pemegang saham.

- Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sebab segala sesuatu yang

menyangkut kelancaran perusahaan dipegang oleh pimpinan perusahaan.

- Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak terpengaruh

dengan pemegang saham, direksi atau karyawan.

10.2. Struktur Organisasi

Direncanakan bentuk perusahaan pabrik methanol ini adalah Perseroan

Terbatas (PT). Pemilihan bentuk perusahaan ini didasarkan atas pertimbangan –

pertimbangan sebagai berikut :

• Mudah mendapatkan modal, yaitu selain dari bank, modal juga dapat

diperoleh dari penjualan saham.

• Kekayaan perusahaan terpisah dari kekayaan pemegang saham.

• Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sebab segala sesuatu yang

menyangkut kelancaran perusahaan dipegang oleh pimpinan perusahaan.

• Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak terpengaruh

dengan seorang pemegang saham, direksi, atau karyawan.

Sistem organisasi perusahaan ini adalah sistem garis dan staf. Alasan

pemakaian sistem ini adalah :

• Biasa digunakan untuk organisasi yang cukup besar dengan produksi

kontinyu.

• Terdapat kesatuan pimpinan dan perintah, sehingga disiplin kerja lebih baik.

• Masing – masing kepala bagian atau manager secara langsung bertanggung

jawab atas aktivitas yang dilakukan untuk mencapai tujuan.

• Pimpinan tertinggi dipegang oleh seorang direktur yang bertanggung jawab

kepada dewan komisaris. Anggota dewan komisaris merupakan wakil – wakil

dari pemegang saham dan dilengkapi dengan staf ahli yang bertugas

memberikan nasihat dan saran kepada direktur.

Bagan struktur organisasi dapat dilihat pada gambar 10.1

10.3. Pembagian Tugas dan Tanggung Jawab

10.3.1. Pemegang Saham

Adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk pabrik dengan

cara membeli saham perusahaan. Pemegang saham adalah pemilik perusahaan

dimana jumlah yang dimiliki tergantung atau terbatas pada jumlah saham yang

dimilikinya, sedangkan kekayaan pribadi dari pemegang saham tidak

dipertanggungjawabkan sebagai jaminan atas hutang – hutang perusahaan.

Pemegang saham harus menanamkan saham paling sedikit satu tahun. Kekuasaan

tertinggi terletak pada pemegang saham, dan merekalah yang memilih Direktur

dan Dewan Komisaris dalam Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) serta

menentukan gaji Direktur tersebut.

10.3.2. Dewan Komisaris

Dewan komisaris bertindak sebagai wakil dari pemegang saham.

Komisaris diangkat menurut ketentuan yang ada dalam perjanjian dan dapat

diberhentikan setiap waktu oleh/dalam RUPS apabila ia bertindak bertentangan

dengan anggaran dasar atau kepentingan perseroan tersebut. Umumnya dipilih

dalam RUPS dari kalangan pemegang saham yang mempunyai saham terbanyak

dari perseroan tersebut.

Tugas Dewan Komisaris :

• Mengawasi direktur dan berusaha agar tindakan direktur tidak merugikan

perusahaan.

• Menetapkan kebijaksanaan perusahaan.

• Mengadakan evaluasi atau pengawasan tentang hasil yang diperoleh

perusahaan.

• Menyetujui atau menolak rancangan yang diajukan direktur.

• Memberikan nasihat pada direktur bila direktur ingin mengadakan perubahan

dalam perusahaan.

10.3.3. Direktur Utama

Direktur utama adalah pimpinan perusahaan yang bertanggung jawab

kepada Dewan Komisaris dan membawahi :

• Direktur Teknik

• Direktur Administrasi

Tugas dan wewenang Direktur Utama :

• Bertanggung jawab kepada Dewan Komisaris.

• Menetapkan kebijaksanaan peraturan dan tata tertib baik keluar maupun ke

dalam perusahaan.

• Mengkoordinasi kerja sama antara Direktur Teknik dan Direktur Administrasi.

• Mengatur dan mengawasi keuangan perusahaan.

• Mengangkat dan mengawasi keuangan perusahaan.

• Bertanggung jawab atas kelancaran perusahaan

10.3.4. Penelitian dan Pengembangan (Litbang).

Litbang merupakan staf Direktur Utama yang terdiri dari ahli teknik dan

ahli ekonomi.

Tugas dan wewenang Litbang:

• Memberikan nasihat dan informasi mengenai masalah teknik dan ekonomi

kepada Direktur Utama.

• Membantu Direktur Utama dalam bidang penelitian dan pengembangan

organisasi perusahaan, teknik proses dan sebagainya, sehingga dapat

memajukan perusahaan.

10.3.5. Direktur Teknik

Direktur Teknik bertanggung jawab kepada Direktur Utama dalam hal :

• Pengawasan produksi.

• Pengawasan peralatan pabrik.

• Perbaikan dan pemeliharaan alat produksi dan utilitas.

• Perencanaan jadwal produksi dan penyediaan sarana produksi.

10.3.6. Direktur Administrasi

Direktur Administrasi bertanggung jawab kepada Direktur Utama dalam

hal :

• Biaya – biaya produksi.

• Untung rugi perusahaan.

• Neraca keuangan.

• Administrasi perusahaan.

10.3.7. Kepala Bagian

Tugas dan wewenang kepala bagian :

• Menbantu Direktur Teknik atau Direktur Administrasi dalam pelaksanaan

aktivitas pada bagian masing – masing.

• Memberi pengawasan dan pengarahan terhadap seksi – seksi dibawahnya.

• Menyusun laporan dari hasil yang dicapai oleh bagian masing – masing.

• Bertanggung jawab atas kerja bawahannya.

Kepala Bagian terdiri dari :

a. Kepala Bagian Produksi

Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik dalam bidang mutu produksi dan

kelancaran proses produksi, dan membawahi :

Seksi Proses

- Mengatur dan mengawasi pelaksanaan jalannya proses produksi yang

terjadi serta realisasi rencana.

- Bertanggung jawab atas jalannya masing – masing proses.

Seksi Laboratorium

Bertugas mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku, bahan baker, dan

produk, supaya diperoleh kualitas produk yang diharapkan.

Seksi Bahan Baku

Mengatur jadwal pembelian bahan baku, pengiriman serta bertanggung

jawab atas penyediaan bahan baku.

b. Kepala Bagian Teknik

- Mengatur dan mengawasi segala masalah yang berhubungan dengan

peralatan teknik, proses, dan utilitas.

- Bertanggung jawab kepada Direktur Teknik.

Kepala Bagian Teknik membawahi :

Seksi Utilitas

- Bertugas mengawasi dan mengatur pelaksanaan penyediaan air

pendingin, steam, air umpan boiler, bahan bakar, dan listrik.

- Bertanggung jawab atas peralatan, misalnya : boiler.

Seksi Perawatan

- Melaksanakan pemeliharaan gedung, taman dan peralatan proses

termasuk utilitas.

- Mengadakan perbaikan terhadap peralatan – peralatan yang mengalami

kerusakan.

c. Kepala Bagian Umum

Bertanggung jawab kepada Direktur Administrasi dalam bidang personalia,

keamanan, kesehatan, dan angkutan.

Kepala Bagian Umum membawahi :

Seksi Personalia

Bertugas melaksanakan segala sesuatu yang berhubungan dengan tenaga

kerja antara lain :

- Penerimaan dan pemberhentian karyawan.

- Mengadakan pendidikan dan latihan kerja bagi karyawan.

- Penempatan karyawan

- Kesejahteraan karyawan.

Seksi Kesehatan

Tugas seksi kesehatan :

- Menjaga dan memberi pelayanan kesehatan kepada seluruh karyawan.

Seksi Angkutan

Tugas seksi angkutan :

- Menyediakan sarana transportasi guna keperluan pengangkutan bahan

baku maupun produk.

- Menyediakan sarana transportasi untuk keperluan karyawan.

d. Kepala Bagian Keuangan

Bertanggung jawab kepada Direktur Keuangan dalam bidang keuangan,

pemasaran, gudang.

Seksi Keuangan dan Pembukuan

- Mengadakan perhitungan uang perusahaan.

- Mengamankan keuangan perusahaan.

- Merencanakan keuangan di masa yang akan datang.

- Membayar gaji karyawan

Seksi Pemasaran

Bertanggung jawab mengenai masalah – masalah yang berguna untuk

mencari pemasaran yang seluas – luasnya dengan memperoleh keuntungan

yang sebesar – besarnya.

Seksi Gudang

Bertugas mengatur dan mengawasi keluar masuknya produk dari gudang.

10.4. Jadwal Jam Kerja

Pabrik methanol ini direncanakan bekerja atau beroperasi selama 330 hari

dalam pertahun dan 24 jam perhari, sisa harinya digunakan untuk perbaikan dan

perawatan serta shut down.

Pembagian kerja untuk pegawai adalah sebagai berikut :

a. Untuk pegawai non shift

Bekerja selama 6 (enam) hari dalam seminggu, sedang hari Minggu dan hari

besar libur.

Ketentuan jam kerja adalah sebagai berikut:

Senin – Kamis : 07.00 – 15.00 ( Istirahat 12.00 – 13.00 WIB)

Jumat : 07.00 – 15.00 ( Istirahat 11.00 – 13.00 WIB)

Sabtu : 07.00 – 13.00

b. Untuk pegawai shift

Sehari bekerja 24 jam, yang terbagi dalam 3 shift, yaitu:

- Shift I : 07.00 – 15.00 WIB

- Shift II : 15.00 – 23.00 WIB

- Shift III : 23.00 – 07.00 WIB

Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, karyawan shift dibagi menjadi 4 (empat)

regu bekerja, di mana jika 3 (tiga) regu bekerja maka 1 (satu) regu libur.

Jadwal kerja masing – masing regu ditabelkan sebagai berikut :

Tabel 10.1 Jadwal Kerja Karyawan

Hari Regu

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I

II

III

IV

P

S

M

-

P

S

-

M

P

-

S

M

-

P

S

M

M

P

S

-

M

P

-

S

M

-

P

S

-

M

P

S

S

M

P

-

S

M

-

P

S

-

M

P

-

S

M

P

Keterangan :

P = Pagi (shift I)

S = Siang (shift II)

M = Malam (shift III)

- = Libur

10.5. Status Karyawan dan Sistem Upah

Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda – beda tergantung pada

status karyawan dan tingkat pendidikan, serta besar kecilnya kedudukan, tanggung

jawab dan keahliannya. Menurut statusnya karyawan pabrik ini dapat dibagi

menjadi tiga golongan sebagai berikut :

a. Karyawan tetap

Karyawan tetap adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan

surat keputusan (SK) Direksi dan mendapat gaji bulanan berdasarkan

kedudukan, keahlian dan masa kerjanya.

b. Karyawan harian

Karyawan harian adalah pekerja yang diangkat dan diberhentikan oleh Direksi

berdasarkan nota persetujuan Direksi atas pengajuan kepala yang

membawahinya dan menerima upah harian yang dibayarkan tiap – tiap akhir

pekan.

c. Karyawan borongan

Karyawan borongan adalah pekerja yang dipergunakan oleh pabrik bila

diperlukan saja, misalnya : bongkar muat barang, dan lain – lain. Pekerja ini

menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan.

10.6. Jaminan Sosial

Jaminan sosial adalah jaminan yang diterima pihak karyawan di luar

kesalahannya, sehingga tidak dapat melakukan pekerjaan.

Jaminan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan adalah :

a. Tunjangan

- Tunjangan di luar gaji pabrik, diberikan kepada tenaga kerja tetap

berdasarkan prestasi yang telah dilakukannya.

- Tunjangan lembur yang diberikan kepada tenaga kerja yang bekerja di luar

jam kerja (khusus untuk tenaga kerja shift).

b. Fasilitas

- Disediakan kendaraan dinas berupa :

• Kendaraan roda empat bagi Direktur.

• Kendaraan roda dua bagi Kepala Bagian.

- Disediakan kendaraan antar jemput bagi para kepala seksi dan karyawan

bawahannya, atau diganti dengan uang transport yang sesuai.

- Setiap karyawan diberi 2 (dua) pasang pakaian kerja dalam setahun. Selain

itu kepada tenaga kerja shift juga dibagikan perlengkapan penunjang

keselamatan kerja yang sesuai dengan bidang yang ditanganinya.

c. Pengobatan

- Pengobatan ringan dapat dilakukan di poliklinik perusahaan dan diberikan

kepada tenaga kerja yang membutuhkan.

- Untuk pengobatan berat diberikan penggantian ongkos sebesar 50 % secara

langsung kepada rumah sakit, dokter, dan apotik yang bersangkutan yang

ditentukan oleh perusahaan.

- Karyawan yang mengalami gangguan kesehatan atau kecelakaan dalam

melaksanakan tugasnya untuk perusahaan, akan mendapat penggantian

ongkos pengobatan sepenuhnya.

d. Cuti

- Cuti tahunan selama 12 hari kerja dan diatur dengan mengajukan

permohonan satu minggu sebelumnya untuk dipertimbangkan ijinnya.

- Cuti sakit bagi tenaga kerja yang memerlukan isrirahat total berdasarkan

surat keterangan dokter.

- Cuti hamil selama 1 (satu) bulan bagi tenaga kerja wanita.

- Cuti untuk keperluan dinas atas perintah atasan berdasarkan kondisi tertentu

perusahaan.

10.7. Perincian Jumlah Tenaga Kerja

Penentuan jumlah karyawan proses :

Kapasitas = 15.000ton/ tahun

= (15.00 ton/ tahun)/ (330 hari/ tahun)

= 45 ton/ hari

Dari Vilbrandt hal. 235 fig 6-35 untuk peralatan dengan kondisi rata- rata

didapat:

M = 38 (orang jam/ hari . tahapan proses).

Ada 18 proses dalam pabrik sehingga didapat :

Karyawan proses = 38 x 18 = 684 orang.jam / hari

Karena 1 (satu) shift = 8 jam, maka :

Karyawan proses: (684/8) orang/shift.hari = 85,5 orang/ shift.hari

Jadi total jumlah karyawan :

= 85,5 orang/ shift. hari x 4 shift = 342 orang / hari.

Perincian jumlah tenaga kerja dapat dilihat pada tabel 8.2.

Tabel 10.2. Perincian Jumlah tenaga Kerja

No Jabatan Jumlah

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Dewan Komisaris

Direktur Utama

Sekretaris Direksi

Direktur

Staff Litbang

Kepala Bagian

Kepala Seksi

Karyawan Utilitas

Karyawan Pemeliharaan

Karyawan Proses

Karyawan Laboratorium

Karyawan Bahan Baku

Karyawan Personalia

Karyawan Keamanan

Karyawan Kesehatan

Karyawan Angkutan

Karyawan Pemasaran

Karyawan Keuangan

Karyawan Gudang

Karyawan Kantin

5

1

1

2

2

4

12

20

20

342

10

10

4

15

4

8

15

10

15

5

21

22

23

24

Karyawan Pemadam Kebakaran

Sopir

Pesuruh

Dokter

7

6

5

1

Jumlah 525

Gambar 10.1 Struktur Organisasi Pabrik Methanol

BAB XI

ANALISA EKONOMI

Perencanaan suatu pabrik perlu ditinjau dari faktor – faktor ekonomi yang

menentukan apakah pabrik tersebut layak didirikan atau tidak. Faktor – faktor

yang perlu dipertimbangkan dalam penentuan untung rugi dalam mendirikan

pabrik methanol adalah sebagai berikut:

- Return On Invesment (ROI)

- Pay Out Time (POT)

- Break Event Point (BEP)

Sedangkan untuk menghitung faktor - faktor di atas perlu diadakan

penaksiran beberapa hal yang menyangkut administrasi perusahaan dan jalannya

proses, yaitu:

1. Penaksiran modal investasi Total (Total Capital Investment)

a. Modal tetap (Fixed Capital Investment)

b. Modal Kerja (Working Capital Investment)

2. Penentuan Biaya Produksi (Total Production Cost)

a. Biaya pembuatan (Manufacturing Cost)

b. Biaya pengeluaran umum (General Expence)

3. Total Pendapatan

11.1. Penentuan Total Capital Investment (TCI)

Karena harga peralatan dari tahun ke tahun cenderung naik maka

perhitungan harga alat dapat dilihat di appendiks D.

a. Biaya Langsung (DC)

1. Harga peralatan E = Rp 21.760.360.168,65

2. Instalasi alat 40% E = Rp 8.704.144.064

3. Instrumentasi dan alat kontrol 20% E = Rp 4.352.072.032

4. Perpipaan terpasang 40% E = Rp 8.704.144.064

5. Listrik terpasang 30% E = Rp 6.528.108.048

6. Tanah 5% E = Rp 1.088.018.008

7. Bangunan 20% E = Rp 4.352.072.032

8. Fasilitas pelayanan dan pengembangan 50% E = Rp10.880.180.080

Total Modal Langsung (DC) = Rp 66.369.098.490

b. Biaya Tak Langsung (IC)

9. Engineering dan Supervisi 25% DC = Rp 16.592.274.620

10. Konstruksi 20% DC = Rp 13.273.819.700

Total Modal Tak Langsung (IC) = Rp 29.866.094.320

c. Fixed Capital Investment (FCI)

FCI = DC + IC

= Rp 66.369.098.490 + Rp 29.866.094.320

= Rp 96.235.192.810

d. Working Capital (WC)

WC = 15% TCI

= 0,15 x Rp 113.217.873.900

= Rp 16.982.681.080

e. Total Capital Investment (TCI)

TCI = FCI + WC

= Rp 96.235.192.810 + 15% TCI

= Rp 113.217.873.900

f. Modal Perusahaan

Modal sendiri (MS) 60% TCI = 0,6 x Rp 113.217.873.900

= Rp 67.930.724.340

Modal pinjaman (MP) 40% TCI = 0,4 x Rp 113.217.873.900

= Rp 45.287.149.560

11.2. Penentuan Total Product Cost (TPC)

a. Biaya Poduksi Langsung (Direct Production Cost/DPC)

1. Bahan baku = Rp 9.048.868.090

2. Tenaga kerja TK = Rp 11.677.200.000

3. Supervisi 15% TK = Rp 1.751.580.000

4. Utilitas = Rp 8.897.386.555

5. Pemeliharaan dan perawatan (PP) 10% FCI = Rp 9.623.519.281

6. Penyediaan operasi 20% PP = Rp 1.924.703.856

7. Laboratorium 10% TK = Rp 1.167.720.000

8. Patent dan Royalti 1% TPC = 0,01 TPC

9. Biaya pengemasan = Rp 3.288.780.000

Biaya Produksi Langsung (DPC) = Rp 47.379.757.780 + 0,01TPC

b. Biaya Tetap (Fixed Cost/FC)

10. Depresiasi alat 13% FCI = Rp 12.510.575.070

11. Depresiasi bangunan 2% FCI = Rp 1.924.703.856

12. Pajak kekayaan 2% FCI = Rp 1.924.703.856

13. Asuransi 3% FCI = Rp 2.887.055.784

14. Bunga bank 20% MP = Rp 9.057.429.912

Biaya Tetap (FC) = Rp 28.304.468.480

c. Biaya Overhead Pabrik

Biaya Overhead 50% TK = 0,5 x Rp 11.677.200.000

= Rp 5.838.600.000

d. Biaya Pengeluaran Umum (General Expences/GE)

15. Biaya administrasi 15% TK = Rp 1.751.580.000

16. Biaya distribusi dan pemasaran 5% TPC = 0,05 TPC

17. Biaya LITBANG 5% TPC = 0,05 TPC

Biaya Pengeluaran Umum (GE) = Rp 1.751.580.000 + 0,1 TPC

e. Biaya Produksi Total (TPC)

TPC = DPC + FC + Biaya Overhead + GE

= (Rp 47.379.757.780+ 0,01 TPC) + Rp 28.304.468.480 +

Rp 5.838.600.000 + (Rp 1.751.580.000+ 0,1 TPC)

= Rp 83.274.224.260 + 0,11 TPC

TPC = Rp 93.566.544.110

Maka, DPC = Rp 47.379.757.780 + 0,01 TPC

= Rp 47.379.757.780 + (0,01 x Rp 93.566.544.110)

= Rp 48.315.423.220

GE = Rp 1.751.580.000 + 0,1 TPC

= Rp 1.751.580.000 + (0,1 x Rp 93.566.544.110)

= Rp 11.108.234.410

11.3. Analisa Profitabilitas

1. Laba Perusahaan

Laba perusahaan, yaitu keuntungan yang diperoleh dari penjualan produk.

Total penjualan per tahun = Rp 136.551.624.600

Laba kotor = Harga Jual - Biaya Produksi

= Rp 136.551.624.600 – Rp 93.566.544.110

= Rp 42.985.080.500

Pajak penghasilan = 30% dari laba kotor

= (0,3 x Rp 42.985.080.500)

= Rp 12.895.524.150

Laba bersih = laba kotor x (1 - % pajak)

= Rp 42.985.080.500 x (1 – 0,3)

= Rp 30.089.556.350

Nilai penerimaan Cash Flow setelah pajak (CA):

CA = Laba bersih + Depresiasi alat

= Rp 30.089.556.350 + Rp 12.510.575.070

= Rp 42.600.131.420

2. Laju Pengembalian Modal (ROI)

ROI adalah pernyataan umum yang digunakan untuk menunjukkan laba

tahunan sebagai usaha untuk mengembalikan modal.

a. ROI sebelum pajak

ROIBT = %100tetapModal

kotorLaba×

= %100810.192.235.96500.080.985.42

×RpRp

= 44,66 %

b. ROI setelah pajak

ROIAT = %100tetapModal

bersihLaba×

= %100810.192.235.96350.556.089.30

×RpRp

= 31,26%

= (31,26%) dari modal investasi

= 0,3126 x Rp 113.217.873.900

= Rp 35.391.907.380

3. Lama Pengembalian Modal (POT)

POT adalah masa tahunan pengembalian modal investasi dari laba yang

dihitung dikurangi penyusutan atau waktu yang diperlukan untuk mengembalikan

modal investasi.

POT = tahun1 x pajaksetelah flowCash

tetapModal

= tahun1 x .42042.600.131 Rp.81096.235.192 Rp = 2,25 tahun

4. Break Event Point ( BEP )

BEP adalah titik dimana jika tingkat kapasitas pabrik berada pada titik

tersebut maka pabrik tidak untung dan tidak rugi atau harga penjualan sama

dengan biaya produksi.

BEP = %100VCSVC0,7S

SVC)(0,3FC×

−−+

a. Biaya Tetap ( FC )

FC = Rp 28.304.468.480

b. Biaya Variabel ( VC )

1. Bahan Baku per tahun = Rp 9.048.868.090

2. Biaya Utilitas per tahun = Rp 8.897.386.555

3. Biaya Pengemasan per tahun = Rp 3.288.780.000

Total Biaya Variabel (VC) = Rp 21.235.034.650

c. Biaya Semi Variabel (SVC)

1. Biaya Umum (GE) = Rp 11.108.234.410

2. Biaya Overhead = Rp 5.838.600.000

3. Penyediaan Operasi = Rp 1.924.703.856

4. Biaya Laboratorium = Rp 1.167.720.000

5. Gaji Karyawan Langsung = Rp 11.677.200.000

6. Supervisi = Rp 1.751.580.000

7. Perawatan dan Pemeliharaan = Rp 9.623.519.281

8. Royalti = Rp 935.665.441,1

Total Biaya Semi Variabel (SVC) = Rp 44.027.222.990

d. Harga Penjualan (S)

S = Rp 136.551.806.600

Maka,

BEP = %100VCSVC0,7S

SVC)(0,3FC×

−−+

= %100.65021.235.034 Rp.990)44.027.222 Rp0,7(600.806.551.136

.990)44.027.222 Rp(0,3.48028.304.468 Rp×

−−+

Rp

= 49,13%

Titik BEP terjadi pada kapasitas = 0,4913 x 15000 ton/tahun

= 7.369,5 ton/tahun

Nilai BEP untuk pabrik Methanol berada diantara nilai 30 – 60%, sehingga

nilai BEP diatas memadai.

Untuk produksi tahun pertama kapasitas pabrik 90% dari kapasitas yang

sesungguhnya, sehingga keuntungan adalah :

BEP)(100)%kapasitas(100BEP)(100

PBPBi

−−−−

=

Dimana :

PBi = keuntungan pada %kapasitas yang tercapai (dibawah 100%)

PB = keuntungan pada kapasitas 100%

%kap = % kapasitas yang tercapai

49,13)(10090)(10049,13)(100

.35030.089.556 RpPBi

−−−−

=

PBi = Rp 24.174.565.910

Sehingga cash flow setelah pajak untuk tahun pertama adalah :

CA = laba bersih tahun pertama + depresiasi alat

= Rp 24.174.565.910 + Rp 12.510.575.070

= Rp 36.685.140.980

Rp T

Kapasitas Produksi (%)

0,3 SVC

SVC + VC

FC

0 49,13 100

BEP

S

Gambar 11.1 Break Event Point (BEP) Pabrik Methanol

11.4. Shut Down Point (SDP)

Shut Down Point adalah suatu titik yang merupakan kapasitas minimal

pabrik masih boleh beroperasi.

SDP = x100%VC0,7SVCS

0,3SVC−−

= 650.034.235.21)990.222.027.447,0(600.806.551.136

)990.222.027.443,0(−− x

x

= 15,63%

Titik Shut Down Point terjadi pada kapasitas = 15,63% x 15000 ton/th

= 2.344,5 ton/th

11.5. Net Present Value (NPV)

Metode ini digunakan untuk menghitung selisih dari nilai penerimaan kas

bersih sekarang dengan nilai investasi sekarang.

Langkah – langkah menghitung NPV :

a. Menghitung CAo (tahun ke-0) untuk masa konstruksi 2 tahun

CA-2 = 40% x FCI x (1+i)2

= 40% x Rp 96.235.192.810 x (1 + 0,2)2

= Rp 55.431.471.060

CA-1 = 60% x FCI x (1 + i)1

= 60% x Rp 96.235.192.810 x (1 + 0,2)1

= Rp 69.289.338.820

CAo = - (CA-1 +CA-2)

= - (Rp 69.289.338.820 + Rp 69.289.338.820)

= - Rp 124.720.809.900

b. Menghitung NPV tiap tahun

NPV = CA x Fd

Dimana :

CA = Cash Flow setelah pajak

Fd = faktor diskon = ni)(11+

n = tahun ke-n

i = tingkat bunga bank

Tabel 11.6.1. Cash flow untuk NPV selama 10 tahun

Tahun Cash Flow/CA (Rp) Fd (i = 0.2) NPV 0 -1.24721E+11 1,0000 -1.24721E+11 1 36.685.140.980 0,8333 30.570.950.817 2 42.600.131.420 0,6944 29.583.424.597 3 42.600.131.420 0,5787 24.652.853.831 4 42.600.131.420 0,4823 20.544.044.859 5 42.600.131.420 0,4019 17.120.037.383 6 42.600.131.420 0,3349 142.66.697.819 7 42.600.131.420 0,2791 11.888.914.849 8 42.600.131.420 0,2326 9.907.429.041 9 42.600.131.420 0,1938 8.256.190.867 10 42.600.131.420 0,1615 6.880.159.056

Nilai sisa 0 0,1615 0 WCI 16.982.681.080 0,1615 2.742.797.807 Jumlah 51.692.691.026

Karena harga NPV = (+) maka pabrik methanol dari sampah kota layak untuk

didirikan.

Tabel 11.6.2. Internal Rate Return (IRR)

Tahun Cash Flow/CA (Rp) Fd (i = 0.2) NPV1 Fd (i = 0.4) NPV2

0 -1.24721E+11 1,0000 -1.24721E+11 1,0000 -1.24721E+111 36.685.140.980 0,8333 30.570.950.817 0,7143 26.203.672.1292 42.600.131.420 0,6944 29.583.424.597 0,5102 21.734.760.9293 42.600.131.420 0,5787 24.652.853.831 0,3644 15.524.829.2354 42.600.131.420 0,4823 20.544.044.859 0,2603 11.089.163.7395 42.600.131.420 0,4019 17.120.037.383 0,1859 7.920.831.2426 42.600.131.420 0,3349 14.266.697.819 0,1328 5.657.736.6027 42.600.131.420 0,2791 11.888.914.849 0,0949 4.041.240.4308 42.600.131.420 0,2326 9.907.429.041 0,0678 2.886.600.3079 42.600.131.420 0,1938 8.256.190.867 0,0484 2.061.857.36210 42.600.131.420 0,1615 6.880.159.056 0,0346 1.472.755.259

Nilai sisa 0 0,1615 0 0,0346 0WCI 16.982.681.080 0,1615 2.742.797.807 0,0346 587.118.678,6Jumlah 51.692.691.026 -25.540.243.989

IRR = i1 + )i(ix NPVNPV

NPV21

21

1 −−

= 20% + %)20%40()989.243.540.25(026.691.692.51

026.691.692.51−

−−x

= 33,39%

Karena harga IRR lebih besar dari bunga bank (20%), maka pabrik methanol dari

sampah kota layak didirikan.

BAB XII

KESIMPULAN

Pra rencana pabrik methanol dari sampah kota ini menghasilkan

methanol, etanol. Selain itu juga menghasilkan abu sebagai pupuk. Ketersediaan

methanol ini selain untuk mencukupi kebutuhan dalam negeri juga diekspor.

Lokasi pendirian pabrik di daerah Sukolilo Surabaya dengan pertimbangan

berbagai aspek yang menguntungkan seperti bahan baku yang melimpah, dekat

jalan utama dan pelabuhan sehingga memudahkan pemasaran, tenaga kerja yang

murah dan banyak serta sarana dan prasarana lainnya.

Ditinjau dari segi ekonomi, pabrik methanol ini layak didirikan dengan

penilaian investasi sebagai berikut.

1. Total Capital Investment (TCI) = Rp 113.217.873.900

2. Total Production Cost (TPC) = Rp 93.566.544.110

3. Rate of Return on Investment (ROI)

- ROI sesudah pajak = 31,26%

- ROI sebelum pajak = 44,66%

4. Break Event Point (BEP) = 49,13 %

5. Pay Out Time (POT) = 2, tahun 2 bulan

6. . Internal Rate Return ( IRR ) = 33,39 %

DAFTAR PUSTAKA

Austin, T George, “Shreve’s Chemical Process Industries”, Fifth Edition,

McGraw Hill Book Company, 1984.

Brownell, L.E. and Young, E.H., “Process Equipment Design”, Willey Estern

Limited, New Delhi, 1955.

Brown, G.G., “Unit Operation”, John Willey and Sons Inc., New York, 1950.

Chakrabarty, B.N., “Industrial Chemistry”,

Coulson and Richardson, “Chemical Engineering”, Sixth Pergamon Press,

Oxford.

Foust, A.S., “Principle of Unit Operation”, second edition, John Willey and Sons

Inc, London, 1980.

Fait W L, Keyes, D.B and Dark , “Industrial Chemicals”, Fourth edition, A

Willey Interscience Publication, New Jersey, 1975.

Geankoplis, J Christie, “Transport Process and Unit Operation” , Third Edition,

Prentice-Hall, Inc, 1993.

Hesse, H.C., J.H. Rushton, “Process Equipment Design” , Van Nostrand

Company Inc, Princeton, New Jersey, 1969.

Hougen, A Olaf , “Chemical Process Principles” , Second Edition, John Wiley

and Sons, Inc, 1954.

Himmeblau, D.M, “Basic Principle and Calculation In Chemical Engineering”,

4th ed, Prentice hall Inc, 1982.

Mc. Cabe, W.L. and Smith, J.C, “Operasi Teknik Kimia, Jilid I dan II”, ed ke-4

terjemahan, penerbit Erlangga, Jakarta, 1987.

Mc. Ketta J., “Encyclopedia of Chemical Processing and Design”, Vol.29.

Kirk and Othmer, , “Encyclopedia of Chemical Technology”,first edition, John

Willey and Sons Inc, New York, 1958.

Ludwig E Ernest, “Design for Chemical and Petrochemical Plants”, Gulf

Publishing Company, Houston, 1964.

Perry, J.H., “Perry’s Chemical Engineering Handbook”, 6th edition, New York,

Mc. Graw Hill Book Company, Tokyo, 1998.

Peter and Timmerhaus, “Plant Design and Economics foe Chemical Engineer”,

Fourth Edition, McGraw Hill Book Company,1991.

Smith J M and Vanness HC, “Introduction to Chemical Eng Thermodinamics”,

Fourth Edition, Mc Graw Hill Book Company, 1987.

Treybal, Robert, E.”Mass Transfer Operation”, Mc. Graw Hill, Tokyo, 1981.

Ulrich, D, Gael, “A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics”, John Willey and Sons, 1984.

Ullmann’s, “Encyclopedia of Chemical Processing and Design”, Vol.A.16.

Van, Winkle Matthew, “Distillation”, Mac Graw Hill Book Company, 1967.

Vilbrandt And Dryden, “Chemical Engineering Plant Design”, Fourth edition,

Mc Graw Hill Company , 1959.

www.chemicalland21.com, 29 Desember 2007

www.Surabaya.co.id, 29 Desember 2007

www.matche.co.id, 29 Desember 2007

http://www.chemicalland21.com/

http://www.surabaya.co.id/

http://www.matche.co.id/

Peta Jawa Timur

Peta Surabaya Peta Lokasi Pabrik

Gambar IX.1 Lokasi Pabrik Methanol

APPENDIK C

PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

1. OPEN STORAGE SAMPAH

Fungsi : sebagai tempat penyimpanan dan penyediaan sampah.

Dasar perencanaan :

Tudara : 30 oC

P : 1 atm

Laju pemakaian sampah = 101.122,0186 kg/jam x 48 jam/2hari

= 4.853,893 kg/2hari

= 10.700,922 lb/2hari

Bulk density = 195 lb/ft3

Perencanaan :

- suatu storage dengan type open storage.

- untuk menampung 200 % sampah dalam 2 hari.

Perhitungan :

- kebutuhan sampah tiap 2 hari = 10.700,922

- volume sampah = 12

ρ . L . π

L = 0,4 D2

V = 0,105 D3

Volume sampah = 195

922,700.10

= 54.876,5230 ft3 = 1.553,9385 m2

- volume storage = 2 x 1.553,9385 = 3.107,8770 m3

- direncanakan tinggi storage = 7 m

Allowance 25 % maka tinggi yang diperlukan = 1,25 x 7 = 8,75 m

- panjang open storage = 2 x lebar open storage

- jadi

3.107,8770 m3 = p x l x t

3.107,8770 m3 = 21 x l x 8,75

L = 13,3264 m

P = 26,6528 m

Spesifikasi :

- fungsi : sebagai tempat penyimpanan dan penyediaan sampah

- type : open storage

- ukuran : L = 13,3264 m

P = 26,6528 m

T = 8,75 m

- jumlah : 1 buah

2. OPEN HOUSE

Fungsi : lahan terbuka sebagai tempat pemrosesan bahan baku pertama.

Dasar perencanaan :

Tudara : 30 oC

P : 1 atm

Perencanaan :

- suatu storage : dengan type open house

- Sebagai tempat : open storage sampah, chain conveyor, magnetic separator,

shredder.

Perhitungan :

- direncanakan tinggi gedung = 12 m

Allowance 70 % maka tinggi yangdiperlukan = 1,70 x 12 = 20,4 m

- panjang open storage = 2 x lebar open storage

Volume gedung = 4 x 3.107,8770

= 12.431,508 m3

jadi :

12.431,508 m3 = p x l x t

12.431,508 m3 = 2l x l x 20,4

L = 17,4555 m

P = 34,9109 m

Spesifikasi :

- fungsi : lahan terbuka sebagai tempat pemrosesan bahan baku pertama

- type : open home

- ukuran : I = 17,4555 m

P = 34,9109 m

T = 20,4 m

- jumlah : 1 buah

3.CHAIN CONVEYOR ( J-111 )

Fungsi : untuk memindahkan bahan baku sampah basah dari tempat penimbunan

ke rotary dryer.

Kapasitas ( Q ) = 146,29913 ton/hari

= 6,0958 ton/jam

Diambil lebar belt = 4 ft

Jarak tempuh belt ( L ) = 40 ft ( ditetapkan )

Horse power yang dibutuhkan :

1,1)]110(270sin)10(

7510

[ xQLQ

Hp +++=α ………………..1)

= 1,1 x 40)(10 270

0sin 6,0958)4010( 756,0958 10

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+++

= 3,2 Hp

diambil eff. Motor = 60%

sehingga horse yang dibutuhkan = Hp 5,330,63,2

=

jadi horse power yang dibutuhkan = 6 Hp

4. MAGNETIK SPARATOR ( M-112 )

Fungsi : untuk memisahkan sampah dari biji besi

Dasar perencanaan :

- kondisi operasi : sampah masuk magnetic separator pada suhu

30 oC = 86oF

Perencanaan :

Type : magnetic separator

Perhitungan :

Dari ( perry 6th ed. P 20 – 86 )

Keterangan :

DPC = ukuran partikel yang berfraksi efisiensi 50 % , ft

Dp = ukuran partikel yang masuk, mm

Bc = lebar magnetic separator inlet duck, ft

Nc = kecepatan sampah masuk magnetic separator, ft/detik

ρs = density material, lb/ft3

ρ = density sampah, lb/ft3

μ = viskositas sampah, lb/ft.dt

Dari ( perry 6th ed. P 20 – 86 )didapat Dp antara 10 μm – 1 μm :

diambil Dp = 0,25 mm

kondisi udara masuk magnetic separator pada suhu 86 oF

μ = 0,021 cps = 1,411 . 10-5 lb/ft.dt ………..( kern. Hal 825 )

density material masuk magnetic separator = 78,731 lb/ft3

Dari ( perry 6th ed. P 20 – 86 ) didapat Nre = 2

Efisiensi magnetic separator = 90 %

5DpcDp

=

Dp = 410.6404,105,0525,0 −== mm

Rate material masuk magnetic separator = rate sampah + rate partikel halus

= 3.952,1764 + 261,241

= 4.213,417 kg/jam

Density udara pada suhu 30 oC dan tekanan 1 atm

30)(2731x x 359273 x 1 x 29ρ+

=

= 0,0728 lb/ft3

Maka :

0,554

0,0728)(78,731 . 50 2. 2ππBc )109.(1,4111.1,6404.10 ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡−

=−

−

Bc = 3,2352 ft

Didapat dari ( perry 6th ed. P 20 – 84 ) :

Dc = 4. Bc = 12,9408 ft

De = 2 . Bc = 6,4704 ft

Hc = 2 . Bc = 6,4704 ft

Lc = 8 . Bc = 25,8816 ft

Sc = 1/2 . Bc = 1,6176 ft

Zc = 8 . Bc = 25,8816 ft

jc = 1/2 . Bc = 1,6176 ft

Spesifikasi :

Fungsi : untuk memisahkan sampah dari besi

- type : magnetic separator

- kapasitas : 4.213,4174 kg/jam

- Bc : 3,2352 ft

- Dc : 12,9408 ft

- De : 6,4704 ft

- Hc : 6,4704 ft

- Lc : 25,8816 ft

- Sc : 1,6176 ft

- Zc : 25,8816 ft

- Jc : 1,6176 ft

5. SHREEDER ( SH-113 )



Kapasitas : 146,29913 ton/hari = 6,0958 ton/jam

Dengan nilai conservative 20 Hp.jam/ton sebagai basis horse power ( Rolf,

hal 227 ) , horse power yang dibutuhkan :

Horse power = 6,0958 ton/jam x 20 Hp.jam/ton

= 121,916 Hp/6

= 20,3193 Hp

Spesifikasi :



Kapasitas : 6,0958 ton/jam

Power : 20,3193 Hp

Jumlah : 6 buah


Dari neraca massa

Bahan masuk = 146,29913 ton/hari (moisture 40%)

Sampah : = 101,1220186 ton/hari

Uap Air = 39,5007885 ton/hari

( % Uap air dalam sampah kering ) = 66,67 %

Sampah keluar : = ( moisture 15 % )

Sampah kering = 87,77953 ton/hari

Air ( 4 % ) = 5,6763729

Perhitungan kebutuhan udara :

Banyaknya uap air yang harus diuapkan :

= ( X1 – X2 ) x 87.779,53 ton/hari

= ( 0,6667 – 0,15 ) x 87,77953 ton/hari

= 45,35568 ton/hari

Kondisi udara segar

Relative humidity = 70 %

Temperatur = 30 oC

( humidity ) = 0,027 lb air/lb udara kering

Otto…………….,hal 310

Untuk keperluan pengeringan digunakan udara panas, dengan temperatur: 121 oC

Asumsi : proses pengeringan berlangsung secara adiabatic.

Jumlah udara panas / pengeringan yang dimasukkan.

Ww/Ws = 7,5 lb udara pengering/lb sampah masuk.

Menentukan humidity udara keluar :

( X1 – X2 ) = ( H2 – H1 ) x WsWw

Dimana :

X1 = % air dalam sampah masuk dryer = 40 %

X2 = % air dalam sampah keluar dryer = 15 %

H1 = Humidity udara masuk = 0,027

H2 = Humidity udara keluar

Ww/Ws = 7,5dryermasuk sampah berat

dryermasuk pengering udaraberat =

( X1 – X2 ) = ( H2 – H1 ) x Ww/Ws

( 0,4 – 0,15 ) = ( H2 – 0,027 ) x 7,5

H2 = 0,0603 lb uap air/lb udar kering

% relative humidity = 75 % ( Mc. Cabe, hal 748 )

Menentukan temperatur udara keluar

Harga NTU dar ( perry ed.5 , hal 8 - 45 ) adalah :

1,5 – 2,5

twtgtwtgNTU

2

1

−−

=

Dimana :

hv = koefisiensi perpindahan panas

G = 146.299,13 ton/hari = 13.439,0015

hv = 0,0128 x 13.439,0015

hv = 33

beban belt per ft2 luas rotary

m1 = berat sampah kering

= 1 ft2 x 2 ft x 24,5776 lb/ft3

= 49,1552 lb

M2 = berat air

= 0,6667 x 49,1552

= 32,7718 lb

Menentukan waktu yang dibutuhkan untuk pengeringan

Basis = 1 ft2 luas belt conveyer

Cp1 = kapasitas panas masuk = 0,32 Btu/lb oF

Cp2 = kapasitas panas liquid = 1 Btu/lb oF

Untuk final periode

Panas yang diperlukan untuk pengeringan

q = ( m1 . cp1 + m2 . cp2 ) Δ t

t = t2 – tw ( suhu solid sampah keluar – suhu wetbulp )

= 150 – 107

= 43 oF

q = ( 49,1552 x 0,32 ) + ( 32,7718 x 1 ) x 43

= ( 15,7297 + 32,7718 ) x 43

= 2.085,5645 Btu/ft2

Waktu yang diperlukan untuk pengeringan

LMΔT .A .hu Q2Qf

q=

−

Dimana :

q = panas yang diperlukan untuk pengeringan/ ft2

luas rotary = 2.085,5645 Btu/ft2

Qf – Q2 = untuk pengering/ ft2 luas rotary

ΔTLM = logaritmik mean temperatur defference

=

t2t1twt1ln

t2)(t1tw)(t1

−−

−−−

=

150-250107-250ln

150)-(250107)-(250 −

= 120,2 oF

Qf – Q2 = 120,2 x 33

2.085,5645

= 0,5258 jam

Untuk konstanta rate periode

dθdx λ. x WsΔTA x x hdQ LMv

−==

∫ −=Qc

Q33cLMvLMv )Q(Q T .A . hΔT .A . h

= )xx( . λ . Ws 'c

'3 −+

Dimana :

'3x = kandungan air mula-mula = 66,67%

'cx = critical moistur = 35%

Ws = jumlah air = 32,7718

λ = latent heat air = 1.025,8

Qc-Q3 = waktu pengeringan pada konstanta rate periode

Untuk temperatur udara pada Tc = 210 oF

)xx( λ . Ws)Q(Qc T .A . h 'c

'33LMv −=−

0,35)(0,1667 x 1.025,8 x 32,7718150)107)/(210ln(210150)(210107)(210 33,1 . )Q(Qc 3 −=

−−−−−

−

Qc – Q3 = 4,05 jam

Untuk falling rate periode

dtd. λ . WsT .A . hdq

'x

veff−

==

'xveff d . λ . Wsdt . T .A h −==

Dimana :

hveff = koefisien heat transfer effektif

hveff = hv = 33 pada saat 35,0''3 == cxx

hveff = 0 pada saat 13,0' =x

( foust,hal 18-10)

1765,0' =fx

35,0' =cx

1500,1300,35

33konstanx

h'

veff =−−

==

150x0,35

hh'

veffv =−

−

hveff = 150 5,19' −x

19,5x150

19,5x150ln

1501 . WsQc)(Q T . λ .A

'f

'c

2LM−

−=−

19,50,1765 . 150

19,50,35 . 150ln x 150

1.025,8 x 32,7718Qc)(Q 120,2 . 1 2 −−

=−

(Q2 – Qc) = 2,899 jam

Untuk warm up periode

Panas yang dibutuhkan untuk pengeringan

ΔT . )Cp . mCp . (mq 2211 +=

= (49,1552 . 0,32 + 49,1552 .1 . 0,6667) x (107 – 86)

= 1.018,5309 Btu/ft2 luas conveyer

LMv3

T .A . hQcQ

q=

−

107)86)/(150ln(150107)915086)(150 x 1 x 33

QcQ1.018,5309

3 −−−−−

=−

Q3 – Qc = 2,187 jam

Total waktu pengeringan yang dipergunakan

= 0,5258 + 4,05 + 2,889 + 2,187

= 9,6518 jam

Spesifikasi dryer ( foust,hal 468)

Panjang dryer sampai 160 ft

Lebar dryer sampai 15” – 9 ft

Tebal lapisan solid 0,5 – 6 “

Menghitung jumlah dryer yang diperlukan

Kapasitas dryer = 141,178 ton/hari

Direncanakan lebar dryer maksimum yang digunakan = 9 ft

Panjang belt rotary = 135/9,66 = 13,9752

Panjang dryer = 135 ft

Lebar dryer yang digunakan :

V x L x SmG =

Dimana :

G = kapasitas dryer = 141,178 ton /hari

= 12.968,29 lb/jam

Sm = berat sampah kering per ft2 luas rotary = 49,1552 lb

L = lebar dryer

V = kecepatan dryer

12.968,29 = 49,1552 x L x 13,9752

L = 18,8779

Jadi lebar dryer yang digunakan = 18,8779 ft

Menghitung power dryer

Kapasitas = 8,33 ton/jam

Menghitung power rotary dryer

1,1) x L(10270

0sin QL1075

q 10Hp

3

++++=

( otto, hal 310)

1,1 x 30,36)(10 x 0sin 8,3330,3610 x 758,33 10

Hp3

+++=

= 4,697 Hp

Diambil effisiensi motor = 85%

Sehingga power motor besarnya = Hp 5,50,85

4,697=

Jadi power motor diambil = 5,5 Hp

7. BELT CONVEYOR ( BC-115 )

Fungsi : untuk mengangkut sampah dari rotary dryer ke tangki penampung.

Jumlah : 1

Kapasitas : 146.299,13 kg/jam = 146,29913 ton/jam

P = 1 atm

Perencanaan :

Type : Throughed belt on 20o idlers

Dari Perry 6th ed.tabel 7-7 didapat :

- lebar belt = 14 in

- kecepatan = 100 rpm

- kemiringan ditetapkan = 20o

- panjang belt = 20 ft

- bulk density bahan = 195 lb/ft3

Perhitungan :

- Power yang dibutuhkan : ( Perry 3rd ed.p.1355 )

Jadi Hp = TPH . [(H . 0,002) + (V . 0,001)] . C

Keterangan :

TPH = kapasitas, ton/jam

H = jarak horizontal, ft

V = jarak vertical, ft

C = faktor bahan yang diangkut = 2 ( Perry 3rd ed.p.1356 )

Jadi Hp = 146,29913 [(20 sin 20 . 0,001) + (20 cos 20 . 0,002)] . 2

= 146,29913 (0,006 + 0,038) . 2

= 12,87 Hp

Dipilih motor dengan power = 13 Hp

Spesifikasi :

- Fungsi : untuk mengangkut sampah dari rotary dryer ke tangki penampung

- Type : Throughed belt on 20o idlers

- Kapasitas : 146,29913 ton/jam

- Lebar belt : 14 in

- Panjang belt : 20 ft

- Kemiringan : 20o


- Angel of Repose : 0o

- Power : 1 Hp

- Bahan : Rubber canvas

- Jumlah : 1 buah

8. TANGKI PENAMPUNG ( F-116 )

Fungsi : untuk menampung hasil sampah yang sudah dikeringkan.

Kapasitas : 87.779,53 kg/hari x 48 jam/2hari = 4.214.377,44 kg/2hari

= 9.291.111,227 lb/2hari

Density liquid : 0,9057 gr/cc = 56,606 lb/cuft

Volume tangki minimum :

Vmin = 9.291.111,227/56,606

= 164.136,509 cuft

Volume faktor = 1,2

Volume tangki = 1,2 x 164.136,509 = 196.963,8108 cuft ≈ 197.000 cuft

Ukuran tangki :

Panjang tangki : 3 x diameter tangki

L = 3D

V = 0,785 x D x L

= 0,785 x 3D3

197.000 = 2,355 D3

D = 43,7345

L = 3 x 43,7345 = 131,2037 ft

Spesifikasi tangki :

Kapasitas : 197.000 cuft

Diameter : 43,7345 ft

Panjang : 131,2037 ft

9. BUCKET ELEVATOR ( J-117 )

Fungsinya : untuk mengangkut sampah yang sudah kering dan disini dilengkapi

dengan scru konveyer ( untuk mendorong sampah masuk gasifier ).


ρ sampah = 24,6 lb/cuft

dilakukan pendekatan dengan mengalikan ¼, didapatkan :

( perry edisi 5,tabel 7-9)

Ukuran bucket = 8 x 5 ½ x 73/4 in

Kecepatan bucket = ½ x 150 = 37,5 ft/min

Sudut kemiringan = 30 o

Rpm = ¼ x 28 = 7

Hp yang dibutuhkan pada heat shaff = 1,8 x ¼ = 0,45 Hp

Hp yang harus ditambahkan pada setiap ft panjang = 0,06 Hp

Tinggi gasifier = 74,5 ft

Jarak tempuh bucket = 74,5/sin 30o = 149 ft

Jadi Hp yang harus ditambahlan pada : 149 x 0,06 Hp/ft

= 8,94 Hp

Jadi Hp yang dibutuhkan = 8,94 + 0,45 = 9,39 Hp

Eff.motor = 60%

Jadi Hp motor = Hp 1615,650,6

9,39==

10. SREW CONVEYOR ( C-118 )

Fungsi : untuk mendorong sampah masuk ke gasifier.

Dasar perencanaan :


Direncanakan kapasitas screw conveyor 20% lebih besar dari pada kapasitas

bahan masuk.

Kapasitas = 1,2 (146.299,13) = 175.474,956 kg/jam

= 386.856,032 lb/jam

Kapasitas sampah = 3/195032,856.386ftlb

lb

= 1.983,877 ft3/jam = 33,0646 ft3/menit

- Bulk desity = 195 lb/ft3

- P = 1 atm

Perencanaan :


Perhitungan :

- Ukuran Screw conveyor yang digunakan : 6 in (Perry 6th ed.tabel 7-5 )

- Material termasuk kelas d (Perry 6th ed.tabel 7-3 )

- Faktor material : 4 ( Badger, hal 713 )





- Panjang : 20 ft

- Power motor :000.33

... FWLC

Keterangan :

C = kapasitas, ft3/menit

L = panjang, ft

W = berat material, lb/ft3

F = faktor material = 4

Hp = 33.000

4 . 195 . 20 . 33,0646

= 15,63 Hp

Motor yang digunakan mempunyai power 15 Hp

Spesifikasi :

- Fungsi : untuk mengangkut sampah masuk ke bucket elevator


- Kapasitas : 386.856,032 lb/jam





- Panjang : 20 ft

- Power : 15 Hp

- Bahan : Carbon Steel

- Jumlah : 1 buah


Fungsi : untuk membakar sampah sehingga menjadi gas untuk dikonversikan

menjadi methanol.

Menentukan ukuran gasifier :

Volume Hopper

Fungsi : sebagai tempat penampungan sampah sebelum masuk ke zone drying

gasifier.


= 8.056,1558 lb/jam

Bulk density = 24,6 lb/ft

Holding time = 1 jam

Volume sampah = 3486,3276,241558,056.81 ftx

=

Faktor design = 30%

Dimensi Hopper :

Bentuk : Silinder vertikal dengan diameter 8 ft

Tinggi Hopper ( L )

V = xLD4. 2π

582 = xLx4

814,3 2

L = 12 ft

Zone drying gasifier :

Fungsi : untuk menguapkan sisa-sisa air pada sampah

Kecepatan pengeringan sampah pada zone drying gasifier ( Foust, pers.18-6 )

R dX XXA WsdQ

Q

0'1

'2∫ −=

Dimana :

'1X = kadar air konstan pada t = 0 – 15 %

'2X = kadar air konstan pada t = Q – 0 %

R = drying rate, lb uap air yang diuapkan per J.ft2, dari permukaan

sampah

Ws = berat sampah = 8.056,1558 lb/jam

A = luas permukaan sampah

Asumsi : pada pemanas di zone drying dianggap air dapat teruapkan seluruhnya.

Waktu pemasukkan sampah diambil tiap 1 jam jadi sampah yang masuk

kedalam zone drying = 60/60 x 8.056,1558 lb/jam = 8.056,1558

Diameter permukaan atas zone driying = 8 ft

Luas = 4

2D⋅π = 4

643,14 ⋅

= 50,24 ft2

∫ ∫−

=Q

o

X

X RdxdQ 2'

'224,50

1558,056.8

∫ ∫=1

0

0

15,03534,160

RdxdQ

R/)15,0(3534,1601 =

R = 24,053 lb/jam ( ft2 )

Untuk density sampah ( ρ ) = 24,6 lb/ft3

Volume sampah masuk zone drying

sampahdensity masuksampah massa

=

2327,4860ft24,6

8.056,1558==

Faktir design = 30 %

Kapasitas zone drying = 1,3 x 327,4860 = 425,7318 ft2

Dimensi zone draying ( dianggap bentuk kerucut )

Diameter atas ( da ) = 8 ft

Diameter bawah ( db ) = 10 ft

Tinggi = L

Volume = 425,7318

Volume kerucut = 1/3 . A2 . LAP

4

.LAP .π 100 1/3.=

= 26,1667

Dimana :

L2 = tg α . DF

DF = ½ . DE

Volume kerucut ADE = 26,1667 x tg α x 5

= 130,85 tg α

4

LAG .ππ A 1/3.ABCkerucut volume2

=

4

LAG .ππ .64 1/3=

= 16,7466

Dimana LAG = tg α x BG = ½ tg α x BC

Jadi volume kerucut ABE = 16,7466 x ( ½ tg α x 8 )

= 66,9866 tg α

Volume zone drying = 130,85 tg α – 66,9866 tg α

425,7318 = 63,8633 tg α

tg α = 6,6663

Α = 9,5 o

Jadi kemiringan zone drying = 9,5 o

Menentukan tinggi zone drying

L = LAP – LAG

Dimana :

LAP = ½ db x tg α

LAG = ½ da x tg α

tgα2

da)(dbL −=

84 tg2

) 8 10 ( −=

= 9,5 ft

Dimensi zone drying

Kapasitas = 425,7318 ft2

Diameter atas = 8 ft

Diameter bawah = 10 ft

Tinggi = 9,5

Bahan konstruksi batu tahan api

Dari neraca panas didapat panas pembakaran sampah

= 2.475.620.000 Btu/hari

= 103.150.833,3 Btu/jam

Kapasitas gasifier = 87,77953 ton/hari

= 2.942,8087 lb/jam

Direncanakan kecepatan pemasukan sampah ke dalam gasifier = 60 lb/ft2 jam

Panas yang dibebaskan oleh sampah =

2ft 183,7Btu/J.sqft 561.466,93

Btu/jam 3,3103.150.83A ==

ft 15,15)187,7183,7(D 1/2 ==

Panas yang dibebaskan oleh gasifier tiap unit isi = 20.000 Btu/cuft J ( 30 hal 39 )

Btu/J.cuft 20.000Btu/jam 3,3103.150.83gasifier volume =

= 5,157 cuft

Factor design = 1,3

Jadi volume gasifier yang dibutuhkan = 1,3 x 5,157

= 6.705 ft2

Dimensi zone pembakaran

Bentuk = kerucut

Diameter atas = 10,0 ft

Diameter bawah = 15,2 ft

Volume = 6.705 cuft

Menentukan sudut kemiringan dinding zone pembakaran

LAF = ½ BC x tg α

LAG = ½ DE x tg α

BC = 10 ft

DE = 15,2 ft

Volume kerucut ADE = 1/3 A x LAG

= 1/3 x 0,875 ( 15,2 )2 x ½ DE x tg α

= 495,5 tg α

Volume kerucut ABC = 1/3 A x LAG

= 1/3 A x ½ BC x tg α

= 1/3 x 0,875 x 100 x ½ x 10 x tg α

= 130,8 tg α

Volume zone pembakaran

Diameter atas = 10 ft

Diameter bawah = 15,2 ft

Tinggi = 50 ft

Tebal dinding shell reactor

C0,6Pf.E

P.rt +−

= ( Brownell, pers 13-1)

Dimana :

P = pressure design = 20 psi

F = stress yang diijinkan = 1.550 psi

E = efisiensi las = 0,8

C = factor korosi = 0,125 in

C0,6Pf.E

P.rt +−

=

0,1250,6(20)1.550x0,6

20x91,2+

−=

= 1,6 in

Jadi tebal dinding shell yang dibutuhkan = 1 5/8 in.

12. COOLER I ( E-124 )

Fungsi : untuk mendinginkan sisa sampah/abu yang tidak terbakar dari gasifier

Jumlah : 1

Jenis : Horisontal Shell & Tube H.E

Media

T1 = 593 oC= 1099,4oF

air pendingin t2 =35 oC = 95 oF

t1=30 oC=86 oF

T2 = 60 oC = 140 oF

Direncanakan:

- Air masuk pada tube (fluida dingin) dan media masuk melalui bagian shell

(fluida panas) dengan arus berlawanan arah (counter current)

- Sampah masuk pada suhu = 593oC(1099,4oF) dan keluar pada suhu 60oC (140

oF)

- Air pendingin masuk pada suhu =30oC(50 oF) dan keluar pada suhu 35oC

(95oF)

- Pressure drop pada tube max 10 psi dan shell max= 10 psi, faktor Rd = 0,003

jam ft2/oF BTU

Ratesampah yang tidak terbakar = 1825,9375 Kg/jam = 4.025,5029 lb/jam

Panas yang dihilangkan = 810.580,3396 kkal/jam

= 3.214.547,666 BTU/jam

Kebutuhan air pendingin =14.402.071,81 Kg/jam = 31.751.131,21 lb/jam

a. Menentukan ΔTLMTD

ΔTLMTD = F

tt

tt o4359,216

)9586()864,1099(ln

)9586()864,1099(

ln2

1

21 =

−−

−−−=

ΔΔΔ−Δ

R = 18)8695(

)1404,1099(

12

21 =−−

=−−

ttTT

S = 0889,0)864,1099(

)8695(

11

12 =−

−=

−−

tTtt

Dari gambar 18 hal 828 Kern didapatkan Ft = 0,99 dengan HE type 1-2

b. Suhu Calloric

Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (1099,4+140˚F) = 619,7 ˚F

tc = ½(t1+t2) = ½ (86+95˚F) = 90,5˚F

c. Triall Ud

Ud terletak pada range 5-75 sehingga Ud ditriall 40

A = tUdtriall.Δ

Q = 2ft 371,3048 216,4359 x 40666BTU/jam3.214.547,

=

Dari Kern hal. 843 tabel 10 didapatkan :

Do = ¾ in

BWG = 15

Di = 0,606 in

a’ = 0,289 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 2198,11816/1963,0

3048,371". 2

2

==ftftxft

ftla

A

Nt distandartkan pada tabel 9 hal.841-842

Nt standart = 116

Ud koreksi = xUdtriallNtstandart

Nt

= 40116

2198,118 x

= 40,5041 Btu/jft2˚F

Kesimpulan sementara Shell and Tube:

Shell Tube

IDs = 12

n’ = 1

do = ¾ in

di = 0,606 in

B = 24

de = 0,95 (gbr 28, Kern)


c’ = 1- ¾ = ¼

n = 2

l = 16 ft

a’ = 0,289 in2

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 116

PT = 1

Evaluasi Perpindahan Panas Rd

Bagian shell Bagian Tube

- as = 144.'.'..

PtnBcIDs

= 25,0144.1.1

24.4/1.12 ft=

Gs = 2s 0,5ft

b/jam4025,5029laM

=

= 8.051,0058 lb/jft2

- Nres = 42,2.246,10058,051.8.95,0

42,2..

=μ

Gsde

= 2.536,5319

Dari Gbr 28 hal 838 Kern

JH = 28

cp media = 0,8693

k = 0,3048

- at = 21164,0144.2

116.289,0144.'. ft

nNta

==

- Gt = m/at

= 1164,0

/21,131.751.31 jamlb

= 272.776.041,3 lb/jamft2

- NRet = 42,2.22,1

3,272776041.606,042,2.

.=

μGtdi

= 55.989,121

JH = 185 ( Gbr. 24 hal.834 Kern)

cp= 1 Btu/lb˚F

k = 0,33 Btu/jam ft2

hi = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dik

- ho = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dek

=32 x 1.3048,0

42,2.246,1.8693,0.95,0

3048,03/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 21,0345 x 2,866

= 60,2856 Btu/jam ft2˚F

=185 x 1.33,0

42,2.85,0.1.606,033,0

3/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 185,4043 x 2,0778

= 385,2331 Btu/jam ft2˚F

hio = hi x dodi

= 385,2331x4/3

606,0 = 311,2683 Btu/jam ft2˚F

- Uc = 2856,602683,3112856,602683,311.

+=

+x

hohiohohio

= 40,7654 Btu/jam ft2˚F

- Rd = UdkoreksiUcUdkoreksiUc

.−

= 0035,00001583,05041,407654,405041,407654,40

<<=−x

Bagian Shell Bagian tube

Nres = 2.536,5319

f = 0,00025

n+1 = B

lx12 = 24

1216x = 8 ft

ΔPs = ( )ssgde

IDsnGsfφ...10.22,5

.1..10

2 +

= 1.12,1.12/95,0.10.22,5

)12.12.(8.0058,8051.00025,010

2

Nret = 55.989,121

f = 0,00016 Gbr. 26 hal 836 Kern

ΔPL = tsgdi

lnGtfφ...10.22,5

...10

2

= ( )1.12/606,0.10.22,516.2.3,272776041.00016,0

10

2

= 4,7528

ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)

= 0,004033 psi << 10 psi (v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837 Kern

= 0,25

ΔPn = 4.2/1 x 0,25 = 2

ΔPT = ΔPn + ΔPL

= 2 + 4,7528

= 6,7528 Psi

ΔPT << ΔP ketetapan

Kesimpulan:

Type H-E 1-2

Bagian Shell:

IDs = 12 in

n’ = 1

B = 24

de = 0,95

Bagian Tube:

do = 3/4in

di = 0,606 in

n = 2

c’ = Pt-do

= 1-3/4 in

= ¼ in

l = 16 ft


a’ = 0,289 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Ntstandart = 116


Fungsi : untuk menampung abu yang akan digunakan untuk campuran pupuk.

Kapasitas : 1.825,9375 kg/jam x 24 jam/hari x 7 hari/minggu

= 306.757,5 kg/minggu = 676.284,4792 lb/minggu

Density liquid : 49,5071 lb/cuft

Volume larutan = 5071,49

4792,284.676

= 13.660,3533 cuft Design faktor = 1,2

Volume tangki = 1,2 x 13.660,3533 = 16.392,4240 cuft

Ukuran tangki :


L = 3D

V = ¼ x π x D2 x L

= ¾ x π x D3

16.392,4240 = ¾ x 3,14 x D3

D = 19,0934 ft ≈ 20 ft

L = 3 x 20 = 60 ft


- Type : Silinder horisontal

- Kapasitas : 16.392,4240 cuft

- Diameter : 20 ft

- Panjang : 60 ft

- Jumlah : 2 buah

14. KOMPRESSOR ( G-126 )

Fungsi : untuk menghembuskan udara ke dalam heater udara yang akan masuk ke

dalam rotary dryer.

Jumlah : 1

bahan : Cast iron

type : Rotary compressor

Rate udara = 42.180,8709 kg/jam x 2,2046 lb/kg = 92.991,9479 lb/jam

Kapasitas = menitjamx

jamftjamlb

601

/5026,95/9479,991.92

3

= 16,2285 ft3/jam

P1 = 14,7 psia

P2 = 300 psia

Pkompresor = 33000

)7,14300.(2285,16.14433000

..144 −=

PQ

= 20,2036 HP

η kompresor = 40-70 %

Diambil η = 55% sehingga

Power = HPHP 377339,3655,02036,20

≈=

Kesimpulan :


- Daya : 37 HP

15. BLOWER ( L – 121 )

Fungsi : untuk menghembuskan udara luar kedalam gasifier.

Dasar perencanaan :

- Dapat dipakai untuk menghembuskan udara dengan kapasitas besar dengan

tekanan rendah

- Massa udara yang dihembuskan = 172.814,7643 kg/jam = 380.991,3136 lb/jam

- BMudara = 29

- Suhu udara = 30oC = 303oK

Perencanaan :


Volume udara pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm :

)30273(1359273129+

=x

xxρ

= 0,0728 lb/ft3

kecepatan volumetric udara = 0728,0

3136,991.380

= 87.233,2861 ft3/menit

Power untuk menghembuskan udara

Hp = 1,54.10-4.Q.P…………………………..( Perry 6th ed.p.6-23 )

Keterangan :

Q = ratio volume gas ft3/menit

P = tekanan operasi blower, in H2O

= 0,0 – 0,5 psi……………………………..( Perry 6th ed.p.6-23 )

Diambil 0,2 psi = 5,5158 in H2O

Hp = 1,54.10-4 . 87.233,2861 . 5,5158

= 74,09045 Hp

Efisiensi = Hpshaft

Hpblower

Efisiensi motor 70%

Hp shaft = 7,0

09045,74

= 105,8435 ≈ 106 Hp

Spesifikasi :

- Fungsi : untuk menghembuskan udara luar kedalam rotary dryer



- Power : 106 Hp

- Bahan konstruksi : Carbon Steel

- Jumlah : 1 buah

16. POMPA I ( L-122 )

Fungsi : memompa bahan bakar menuju ke gasifier.

Jumlah : 1 buah

Jenis : Centrifugal pump

Bahan : cast iron

Proses berlangsung secara kontinyu

V larutan = campuran ρ

masukbahan m

= 606,56

6381,874.15

= 280,4409 ft3/jam

Rate volume metric = 280,449 ft3/jam x 1 jam / 60 menit

= 4,6740 ft3/jam x 31481,7

ftgal

= 34,9663 gal/menit

dtftlbmftlb

./10.889,4/606,564

3

−=

=

μ

ρ

1. perhitungan diameter pipa

Dianggap aliran turbulen, untuk menentukan diameter pipa digunakan fig. 14 – 2,

persaman timerhousse ed. 4 hal 498 maka didapatkan di opt 3 in Sch 40.

Dari table 11 kern hal 844 diperoleh :

Di = 3,068 in = 0,255 ft

Do = 3,5 in

A = 7,38 in2 = 0,05125 ft2

A” = 0,917 ft2/ft

Maka :

V = 3600detik

1jamx0,05125ft

/det280,4409ft2

3

= 0,1520 ft/detik

Nre = μ

V x D x ρ

= 44,889100,1520 x 0,2557 x 56,606

−

= 4.500,0583

Jadi benar jika alirannya turbulen.

2. Perhitungan Power Pompa

∑ =++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+−+− 0WsF

ρPP)z(z

gcg)v(v

2.α.α.1 12

212

12

2

Diasumsikan :

12

12

1

3001

PPftzz

v

==−

==α

Sehingga :

00030)01520,0(2,32.2

1=++++− Wsx

Ws = 30,0024 ft.lbf/lbm.detik

ikjamxftlbjamxftm det3600/1.606,56/4409,280 33=

= 4,4096 lb/detik

mWsxWHp =

= 30,0024 x 4,4096

= 132,2992 ft.lbf/lbm x lbmlbft

Hp/.550

1

= 0,2406 Hp

Dari Petter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa

η P = 28%

BHP = P

WHPη

= 28,0

2406,0

= 0,8591 HP

Dari Petter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor

η m = 80%

Daya pompa actual = m

WHPη

= 8,0

206,0

= 0,3008 HP

Jadi dipakai pompa berdaya 1 HP

Kesimpulan :

- Jenis : Centrifugal pump

- Bahan : Cost iron

- Di opt pipa : 3 in sch 40

- Daya : 1 HP

- Jumlah : 1 buah

17. TANGKI PENAMPUNG BAHAN BAKAR ( F-123 )

Fungsi : untuk menampung bahan baker solar yang akan digunakan untuk proses

pembakaran didalam gasifier.

Kapasitas : 172.814,7643 kg/hari = 380.991,3136 lb/hari



Vmin = 380.991,3136/56,606

= 6.730,5818 cuft

Volume faktor = 1,2

Volume tangki = 1,2 x 6.730,5818 = 8.076,6982 cuft ≈ 8.000 cuft

Ukuran tangki :


L = 3D

V = 0,785 x D x L

= 0,785 x 3D3

8.000 = 2,355 D3

D = 15,0326

L = 3 x 15,0326 = 45,0977 ft


Kapasitas : 8.000 cuft



18. HEATER UDARA ( E-128 )

Fungsi : memanaskan udara yang keluar dari WHB menuju ke rotary drayr

Dasar perencanaan :

- kondisi operasi = 87 oF

- factor kekuatan gabungan ( rd ) = 0,003 j.ft2.oF/Btu

- pressure drop pada bagian tube = 2,5 psi

- pressure drop pada bagian shell = 2,5 psi

Perencanaan :

- type = shell and tube HE

- P steam = 88,185 psia

- dari steam table didapat steam = 318,819 oF

Perhitungan :

1. Neraca panas

7.200,6152 x 0,25 ( 120 – 30 ) = ms. 300

ms = 540,0462 kg/jam

= 1.190,5978 lb/jam

2. ∆t udara

∆t udara =

819,70819,232ln

819,70819,232 −

= 136,134 oF

3. suhu Caloric

Tc = ½ ( 318,819 + 318,819 ) oF = 318,819 oF

tc = ½ ( 86 + 248 ) oF = 167 oF

4. Trial UD

Steam masuk 318,810 oF

Kondensat 318,810 oF

Suhu udara keluar 120 oF

Suhu udara masuk 30 oF

Ud = 5 – 50

Trial UD

A = Δt . UD

Q

Q = m . cp . ∆t = m . λ

= 540,0462 x 300

= 23655,18 kkal/jam

= 93.863,754 Btu/jam

A = 134,136.20754,863.93

= 34,474 ft3

Nt = 95,211963,0

474,34=

Dari kern hal 843 tabel 10 untuk ¾ in OD 16 BWG dan 1 in square pitch dengan

tube passes , jumlah tube yang terdekat adalah ;

Nt = 26 buah

IDS = 8 in

Nt = 26

A baru = Nt . a” . L = 26. 0,1963 . 8

= 40,8304 ft2

UD baru = tAbaru

QΔ.

= 134,13683,40

754,863.93x

= 16,89 ( memenuhi )


Tube side ( fluida dingin ) udara Tube side ( fluida panas ) steam

- as = 144.'.'..

PtnBcIDs

ID = 8 in

Pt = pitch = 1 in

C’ = pt – OD = 1 – ¾ = ¼ in

Ns = 1 type 1-2

B = 1

Ids = 1 – 8 = 8 in

Dipilih b = 8 in

Check N + 1

N + 1 = 128

8.12.12==

BL

B = in812

8.12

= 2111,0144.1.1

1.8.25,0.8 ft=

Gs = 2s 0,111ft

b/jam1190,5979laW

=

= 15660,721 lb/jft2

tc = 167 oF

μ = 0,0197 cp ( kern fig. 15 )

= 0,0197 . 2,491 = 0,0477 lb/ft2

De = 0,95 in = 0,95/12

- at = 2027,0144.2

302,026144.'. ftx

nNta

==

- Gt = w/at

= 027,0

/5979,1190 jamlb

= 64382,975 lb/jamft2

T = 318,819 oF

μ = 0,0145 cp ( kern fig 15 )

D = 0,62 in ( kern table 10 )

= 0,62/12 = 0,0517 ft

- NRet = 0145,0

995,643820517,042,2.

. xGtde=

μ

= 94813,903

Untuk steam

Hio = 1500 Btu/j.ft2 oF ( kern hal 164 )

= 274,2755 x 2,0778

= 569,8897 Btu/jam ft2˚F

= 0,079 ( kern fig. 28 )

- Nres = 0197,0

721,15660.0792,042,2.

.=

μGsde

= 629960,868


JH = 145

cp media = 0,25 Btu/lboF ( kern p. 805

fig 3 )

k = 0,017 ( kern table 5 )

- ho = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dek

=145x 1.017,0

0477,0.25,0.0792,0017,0

3/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 27,654 Btu/jam ft2˚F

654,271

15001111

+=−=hohioUc

C = 27,77

0232,0778,271

89,161111

=−=−=UcURd D

Harga Rd > Rd ketetapan ( memenuhi )

Pressure Drop

Bagian Shell Bagian Tube ( steam )

Rres = 62960,868

f = 0,0016 ( kern fig. 29 )

udaraρ = 0,0633 lb/ft3 (M & M. ρ 30 )

sg udara = 001,043,62

0633,0=

n+1 = B

lx12 = 24

1216x = 8 ft

ds = 8/12 = 0,657 ft

ΔPs = ( )ssgde

IDsnGsfφ...10.22,5

.1..10

2 +

= 21

1.001,0.0792,0.10.22,5667,0.12.721,15660.0016,0

10

2

x

= 0,383 psi << 2,5 psi memenuhi psi

Rret = 62960,868

f = 0,0016 ( kern fig. 29 )

udaraρ = 0,2002 lb/ft3 (vanes 629 )

sg udara = 00321,043,62

2002,0=

ΔPs = tsgdi

lnGtfφ...10.22,5

...10

2

= 21

00321,0.0517,010.22,52.8.97,64382.00014,0

10

2

x

= 0,536 psi < 2,5 psi ( memenuhi )

Spesifikasi :

- fungsi : mendinginkan udara yang keluar dari WHB menuju ke rotary drayr

- type : 1 – 2 shell & tube Heat exchanger

Shell side

- ID : 8 in

- Baffle spancing : 8 in

- Passes : 1

Tube side

- OD : ¾ in 16 BWG

- Picth : 1 in Square

- Passes : 2

- Nt : 26 buah

- L : 8 ft


Fungsi : mengurangi jumlah CO dan menambahkan jumlah gas H2 dengan cara

mareaksikan dengan uap air.

Kondisi operasi

P = 300 psig

T = 365 oC

Type : fixed bed reactor

Space velocity ( sv ) = 950 jam-1

Kapasitas = 9.174,4371 kmole/hari

= 382,2682 kmole/jam

Katalis yang digunakan : Fe2O3

Porositas ( € ) = 0,363 kg/liter ( perry, ed. 5 hal. 4 - 32 )

Specific grafity = 5,12 ( perry, ed. 5 hal. 3 – 13 )

Umur = 12 bulan ( athur, hal. 680 )

Menentukan volume katalitik

Volume gas pada P = 300 psig dan T = 365 oC

22,4 x 314,714,7 x

273673V =

= 2,7 liter/mole = 2.700 liter/kmole

Volume gas masuk = 382,2682 x 2.700 = 293,3 liter

Volume katalis yang dibutuhkan :

VoVk

SV1τ ==

Dimana

τ = space time

SV = space velocity = 950 jam-1

Vk = volume katalis

Vo = volumetric rate gas = 382,2682 kmole/jam

SVVoVk =

= 950

2682,382

= 0,4023 kmole

= 0,4023 x 2.700 liter/kmole

= 1.080,21 liter

Volume reactor ( Vr )

sg.εVkVr =

= 0,363 x 5,12

1.080,21

= 581,208 liter = 20,5329 cuft

Dimensi reactor converter

Volume reactor = 581,208 liter

L/D = 3

Dimana :

L = tinggi reactor

D = diameter reactor

Volume reactor

L x D x 4πV 2=

= 1/3

V x πx 34( ⎥⎦

⎥⎢⎣⎢

= 1/3

20,5329 . 3,14) x 34

⎥⎦⎥

⎢⎣⎢

= 1,8968 ft = 2 ft

L = 6 ft

Jadi

Tinggi reactor = 6 ft

Diameter reactor = 2 ft

Dinding reactor

Karena reactor bekerja pada temperature 365 oC dan tekanan 300 psig,

maka direncanakan memakai bahan konstruksi carbon steel dengan sifat – sifat

bahan ( Brownell, hal 252 ) :

- tensile strength = 70.000 psi

- f allowable = 10.000 psi

- joint efficiency = 0,8

dimana :

ts = tebal dinding reactor

P = tekanan operasi = 300 psig

f = tegangan yang diijinkan = 10.000 psi

C = corrosion factor = 0,125 in

ri = jari – jari dalam reactor = 12 in

E = joint efficiency = 0,8

0.125300 x 0,60,8 x 10.000

12 x 300ts +−

=

= 0,585 in

Jadi tebal dinding reactor = 5/8 in

Spesifikasi shift converter

Type : fixed bed reactor

Dimensi : diameter = 2 ft, tinggi = 6 ft

Tebal dindind reactor : 5/8 in

Bahan konstruksi : carbon steel

Isolasi : fire clay brick

20. COOLER II ( E-131 )

Fungsi : untuk mendinginkan gas – gas dari shift converter menuju ke kolom

absorber.

Jumlah : 1

Jenis : Horisontal Shell & Tube HE

Direncanakan:



- Media gas masuk pada suhu = 365oC(689oF) dan keluar pada suhu 60oC (140

oF)


(95oF)


jam ft2/oF BTU

Rate gas masuk = 193.410,3735 Kg/jam = 426.396,8564 lb/jam

Panas yang dihilangkan = 193.410,3735 kkal/jam

= 767.014,4887 BTU/jam

Kebutuhan air pendingin =148.101,4995 Kg/jam = 326.507,8946 lb/jam

t2 = 35oC=95oF

T1 = 30oC=86oF

T1 = 365oC=689oF

T2 = 60oC=140oF

Air pendingin


ΔTLMTD = F

tt

tt o5517,145

)9586()86689(ln

)9586()86689(

ln2

1

21 =

−−

−−−=

ΔΔΔ−Δ

R = 61)8695()140689(

12

21 =−−

=−−

ttTT

S = 0149,0)86689(

)8695(

11

12 =−−

=−−

tTtt


b. Suhu Calloric

Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (689+140˚F) = 414,5 ˚F

tc = ½(t1+t2) = ½ (86+95˚F) = 90,5˚F

c. Triall Ud


A = tUdtriall.Δ

Q = 2ft 87,8284 145,5517 x 60

BTU/jam 87767.014,48=


Do = ¾ in

BWG = 16

Di = 0,620 in

a’ = 0,302 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 9637,2716/1963,0

8284,87". 2

2

==ftftxft

ftla

A


Nt standart = 26


Nt

= 60269637,27 x

= 64,5316 Btu/jft2˚F


Shell Tube

IDs = 8

n’ = 1

B = 24

de = 0,95 (gbr 28, Kern)


do = ¾ in

di = 0,620 in

c’ = 1- ¾ = ¼

n = 2

l = 16 ft

a’ = 0,302 in2

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 26

PT = 1


Bagian Shell Bagian Tube

- as = 144.'.'..

PtnBcIDs

= 2333,0144.1.1

24.4/1.8 ft=

Gs = 2s 0,333ft

64lb/jam426.396,85aM

=

= 1.280.471,04 lb/jft2

- Nres = 42,2.246,1

04,1280471.95,042,2.

.=

μGsde

= 403.422,3526


JH = 430

cp media = 0,8693

k = 0,3048

- ho = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dek

=430x 1.3048,0

42,2.246,1.8693,0.95,0

3048,03/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 282,6545 x 2,866

= 810,0877 Btu/jam ft2˚F

- at = 20273,0144.2

26.302,0144.'. ft

nNta

==

- Gt = m/at

= 0273,0

/8946,507.326 jamlb

= 11.959.996,14 lb/jamft2

- NRet = 42,2.22,1

14,11959996.620,042,2.

.=

μGtdi

= 251.158,2986

JH = 280 ( Gbr. 24 hal.834 Kern)

cp= 1 Btu/lb˚F


hi = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dik

=280 x 1.33,0

42,2.85,0.1.620,033,0

3/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 274,2755 x 2,0778

= 569,8897 Btu/jam ft2˚F

hio = hi x dodi

= 569,8897x4/3

620,0 = 471,1088 Btu/jam ft2˚F

- Uc = 0877,8101088,4710877,8101088,471.

+=

+x

hohiohohio

= 297,8773 Btu/jam ft2˚F


.−

= 0035,00000012,05316,648773,2975316,648773,297

<<=−x

Evaluasi Pressure Drop


Nres = 403.422,3526

f = 0,0001

n+1 = B

lx12 = 24

1216x = 8 ft

ΔPs = ( )ssgde

IDsnGsfφ...10.22,5

.1..10

2 +

= 1.12,1.12/95,0.10.22,5

)8.12.(8.04,1280471.0001,010

2

= 2,7206 psi << 10 psi

Nret = 251.158,2986

f = 0,00013 Gbr. 26 hal 836 Kern

ΔPL = tsgdi

lnGtfφ...10.22,5

...10

2

= ( )1.12/620,0.10.22,516.2.14,11959996.00013,0

10

2

= 1,8447

ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)

(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837

Kern

= 0,25

ΔPn = 4.2/1 x 0,25 = 2

ΔPT = ΔPn + ΔPL

= 2 + 1,8447

= 3,8447 Psi


Kesimpulan:

Type H-E 1-2

Bagian Shell:

IDs = 8 in

n’ = 1

B = 24

de = 0,95

Bagian Tube:

do = 3/4in

di = 0,620 in

n = 2

c’ = Pt-do

= 1-3/4 in

= ¼ in

l = 16 ft


a’ = 0,302 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Ntstandart = 26

21. ABSORBER ( A-120 )

Fungsi : Untuk menyerap gas karbon dengan menggunakan larutan MEA

30 % berat


Gas masuk pada absorber, pada T = 60oC

CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg//hari

CO2 = 3.139,4970 kmol/hari = 138.137,860 kg/hari






Gas keluar absorber, pada T = 60oC

CO = 1.569,7485 kmol/hari = 43.952,958 kg/hari

CO2 = 31,3949 kmol/hari = 1.381,376 kg/hari






Liquid masuk absorber pada T = 60oC MEA = 56.534,722 kmol/hari = 11746.922,3 kg/hari

CO2 = 0,00503 (56.534,722 )

= 284,3694 kmol/hari = 5.118,6486 kg/hari Total = 1.968.554,30 kg/hari

Liquid keluar absorber pada T = 60oC MEA = 56.534,722 kmol/hari = 1.746.922,3 kg/hari

CO2 = 0,060 ( 5.634,722 )

= 3.392,0833 kmol/hari = 165.547,6 kg/hari Total = 1.992.226,8 kg/hari

Perhitungan

a. Menentukan diameter tray dan spacing kolom absorber

V : 216.513,42 kg/hari = 9.021,3925 kg/jam = 19.888,76467 lb/jam

L : 1.992.226,8 kg/hari = 83.009,45 kg/jam = 183.004,4992 lb/jam

Densitas uap ( vρ ) = 1333359

22739651.33xx

xx = 0.1551 lb/ft3

= 0.00248 g/cm3 = 0.0732 kgmol/m3

Densitas liquid ( Lρ ) = 61.88 lb/ft3 = 55.4867 kgmol/m3

Flow rate uap :

Qv = ik

jamx

V

v det36001

ρ

= ik

jamxdet3600

11551.0

76467,888.19 = 35,6199 ft3/dt

Flow rate liquid :

QL = menitjam

xL

L 601

ρ

= menitjamx

601

88.614992,004.183 = 49,2901 ft3/menit = 6,5893gpm

b. Menentukan surface tension bahan ( o )

Dari Perry ed 6hal 2-372 :

σ = 4

)(1000 ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

− vLxP

ρρ

σ = 4

)0732.04867.55(1000

2.55⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

−x = 87.5426 dyne/cm3

Trial : T =12

dan σ = 87.5426 dyne/cm3

Didapatkan C = 370 (Ludwig, fig 8-38 hal 56)

G = )( vLvC ρρρ −

= )1551.088.61(1551.0540 − = 1144.9205 lb/j. ft2

Vm = 1211.6272 lb/jam. ft2

d = 5.04

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛GV

π

=5.0

9651.16706272.12114

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

π = 1.1625 ≈ 2 ft

Misal : Lw/d = 75% didapat Ad = 12% x At (Ludwig, fig 8 - 48, hal 77)

Harga Shell = (π x d x T/12) x ($ 2.8)

= (3.14 x 2 x (12/12) x ($ 2.8) =17.5840 $

harga Tray = { ( 1 - 0.5 ) x ( π/4 ) x ( d )2 x ( $ 0.79) }

= { (1 - 0.5) x (3.14/4) x (2)2 x ( $ 0.79 ) } = $ 1.2403

Harga downcomer = ( 0.6 x 2 x ( T/12 )) x ( $ 0.5 )

= ( 0.6 x 2 x (12/12 )) x ( $0.5 ) = $ 0.600

Harga total = Harga shell + Harga Tray + Harga Downcomer

= 17.5840 + 1.2403 + 0.600 = $ 19.4243

Dengan cara yang sama didapatkan harga pada tabel untuk T = 10 - 36 in

T (in)

C

G

d

d

Shell ($)

Tray ($)

Downcomer ($)

Total ($)

10 210 649.820 1.541 2 14.6533 1.2403 0.5000 16.3936 12 370 1144.921 1.316 2 17.5840 1.2403 0.6000 19.4243

15 540 1670.965 0.961 1 10.9900 0.3101 0.3750 11.6751 18 670 2073.234 0.863 1 13.1880 0.3101 0.4500 13.9481 20 700 2166.066 0.844 1 14.6533 0.3101 0.5000 15.4634 24 700 2166.066 0.844 1 17.5840 0.3101 0.6000 18.4941 30 700 2166.066 0.146 1 21.9800 0.3101 0.7500 23.0401 36 700 2166.066 0.103 1 26.3760 0.3101 0.9000 27.5861

Diambil T = 12 in dengan d = 2 ft = 24 in (Paling ekonomis)

c. Menentukan type aliran

Dari gambar 8.63 hal 96 Ludwig , type aliran adalah cross flow

Pengecekan terhadap liquid head (hd)

Q max = 1.3 x L = 4.0756 gpm

Q min = 0.7 x L = 2.1945 gpm

how max = [ Q max / (2.98 Lw) ]2/3

how min = [ Q min / ( 2.98 Lw ) ]2/3

hw = 1.5 -3.5 in ( diambil 2.5 )

hLmax = hw + how max

hLmin = hw + how min

Untuk d = 2 ft = 24 in, T = 12, Sieve Tray dan Cross flow

Lw/d Lw/d (in) how max (in)

how min (in) hw hl max (in) hl min (in)

0.6 36 0.1118 0.0738 2.5 2.6118 2.5738 0.65 39 0.0700 0.0700 2.5 2.5700 2.5700 0.7 42 0.1008 0.0666 2.5 2.6008 2.5666

0.75 45 0.0963 0.0636 2.5 2.5963 2.5636

Diambil optimalisasi diameter kolom absorber sesuai dengan :

Lw/d = 0.7%

hw - hc = 1/4 in

hc = 2.5 - 1/4 = 2.25 in

Ac = Lw x hc = 0.6573 ft2

Ad = 0.09 x (π/4) x (22) = 0.2826

Ap = 0.2826 (harga terkecil dari Ac sampai Ad)

hd = 0.03 ( QLmax / 100 x Ap )2

= 0.03( 4.0756/100 x 0.2826)2 = 0.0006 in < 1 in ( memenuhi)

d. Pengecekan harga tray spacing (T)

Untuk Lw/d =70%, pada gambar 8.48 hal 77 Ludwig didapatkan harga Wd = 9%d

Wd = 9% d = 0.09 x 24 in = 2.16 in

Ws = 3in

Ww =3in

r = 1/2 d - Ws/12 = (1/2 x 24 ) - (3/12) = 0.750 ft

x = d/2 - ( Wd + Ws / 12 ) = 2/2 - ( 2.16 + 3 / 12 ) = 0.570 ft

Aa = 2 ( x (r2 - x2) + r2 sin-1 x/r )

= 2 ( 0.570 (0.7502 - 0.570) + 0.7502 sin-1 0.570/0.750 ) = 55.9134 ft

Untuk bentuk ∆ = 2

9065.0nAa

Ao=

n 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Ao 22.5269 12.6714 8.1097 5.6317 4.1376 3.1678 2.5030

0.8 48 0.0922 0.0609 2.5 2.5922 2.5609 0.85 51 0.0885 0.0585 2.5 2.5885 2.5585 0.9 54 0.0563 0.0563 2.5 2.5563 2.5563

Untuk n = 2, maka :

V = 3600x

Vρ

= 36001551.0

6272.1211x

= 2.1696 ft3/det

Uo max = 1.3 x AoV

= 1.3 x 6714.121696.2

= 0.2226 ft/det

Ac = At - Ad = ( 4/π x d2 ) - 0.2826

= (1/4 x 3.14 x 22 ) - 0.2826 = 2.8574 ft2

hpm = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

−⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ 2

125.14.02

14.112AcAo

AcAo

gcUo

L

v

ρρ

= ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ 2

8574.26714.12

18574.26714.12

25.14.0174.322

2226.014.1

88.611551.0

12x

= 0.001248 in

hr = Lρ2.31

= 3/88.612.31

ftlb = 0.5042 in

ht = hp + hr + hl = 3.1063 in

hb = ht + hl + hd = 3.2077 in

Pengecekan : 5.0≤+ hwThb

T ≥ 2 hb – hw

T ≥ 2 ( 5.2077 ) - 2.5

10.4154 - 2.5 = 7.9154

T ≥ 3.9154 in

T yang tersedia 12 in sehingga memenuhi syarat 12 in ≥ 3.9154 in

e. Stabilitas Tray and Weeping

Uo min = 0.7 x AoV

= 0.7 x 4154.101696.2

= 0.1199 ft/det

hpw = 0.2 + 0.05 hl

= 0.2 + ( 0.05 x 2.5666 ) = 0.3283 in

hpm = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

−⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ 22

125.14.02

14.112AcAo

AcAo

gcUo

L

v

ρρ

hpm = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

−⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ 22

8574.24154.10

18574.24154.10

25.14.0174.322

1199.014.1

88.611551.0

12x

= 0.4578 in ≥ 0.3283 in (memenuhi)

Syarat agar tidak terjadi weeping hpm ≥ hpw

f. Pengecekan pada entrainment

Syarat tidak terjadi entrainment : 1=eeo , dimana eo = 0.1

Uc = Ac

V3.1=

8574.21696.23.1 x

= 0.9871 ft/det

Tc = efektif tray spacing

= T - ( 2.5 x hl ) = 12 – ( 2.5 x 2.6008 ) = 5.4980 in

Sehingga :

e = 2.373

22.0 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

TcUc

σ

= 2.3

4980.59871.0

5426.8773

22.0 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

= 0.000753

000753.01.0

=eeo = 132.7988 ≥ 1 (memenuhi syarat )

g. Pelepasan uap dalam downcomer

Syarat pelepasan uap dalam downcomer : inwdwl

6.0≤

wl = 0.8 x )( hbhwThow ++

= 0.8 x )2077.35.24980.5(1008.0 ++ = 0.9231in

wd = 9 % d, dengan lw/d = 70 % (Ludwig, fig 8 - 69, hal 77 )

= 9% x ( 2 x 12 ) = 2.16 in

wdwl

= 0.4273 ≤ 0.6 ( memenuhi )

h. Menentukan jumlah tray

Total gas masuk (VN+1 ) = 549.5905 kg/jam = 17.1644 kgmol/jam

Gas terserap yang terkandung dalam gas masuk ( YAN+1 )

( YAN+1 ) = 01.01644.171764.0

=

Xo = 0

Liquid masuk ( Lo ) = 705.7573 kg/jam = 39.1652 kgmol/jam

Gas terserap masuk ( YAN+1 . VN+1 ) = 0.01 x 17.1644 kgmol/jam

= 0.1764 kgmol/jam

Gas masuk ( 1 - Y AN+1 ) x ( V N+1 ) = ( 1- 0.01 ) x 17.1644 kgmol/jam

= 16.9880 kgmol/jam

Produk yang terkandung dalam gas keluar = 0.5669 kgmol/jam

Produk yang terkandung dalam liquid keluar = 5.1020 kgmol/jam

V1 = 16.9880 + 0.5669 = 17.5549 kgmol/jam

YA1 = 5549.175669.0

= 0.0323 kgmol/jam

LN = 39.1652 + 5.1020 = 44.2673 kgmol/jam

XAN = 2673.44

1020.5 = 0.1153

i. Menentukan P ( tekanan )

P operasi = 2atm = 29.40 psia

P design = P operasi + P hidrostatik

= 14.7 + ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

1441hl

xLρ

= 14.7 + ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

14416008.2

88.61 x = 15.3879 psia

= ( 15.3879 - 14.7 ) psi = 0.6879 psig

m = designPopeasiP

= 3879.15

40.29 = 1.9106

A1 = 1Vxm

Lo=

5549.179106.11652.39x

) = 1.1677

AN = 1+N

N

VxmL

= 1644.179106.1

2673.44x

= 1.3498

A = NAxA1 = 3498.11677.1 x = 1.2555

N = A

AAXomYXomYN

log

111

..

log1

1⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

−−+

= 2555.1log

2555.11

2555.11

1)0(9106.10323.0

)0(9106.101.0log ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

−−

N =8.0830tray

Efisiensi tray ( Ulrich hal 198 = 50 % )

Jumlah tray aktual = 5.0

0830.8 = 16.1660 tray

j. Menentukan dimensi kolom

Menentukan Tinggi Kolom ( Shell )

Jumlah tray aktual = 16 tray

Jarak antar tray ( T ) = 12 in

Tinggi shell = ( 16 tray x 12 in ) + ( 2 x 12 in ) = 216.00 in = 18 ft

Diameter ( ID ) kolom absorber = 2 ft = 24 in

Menentukan volume kolom absorber

Volume liquida selama waktu tinggal 1 jam

Feed masuk = 1211.6272 lb/jam

Vliquid = ==88.616272.1211

L

Fρ

19.5803 ft3

Pdesign = Pi = 0.6879 psig

Menentukan tebal shell (ts)

ts = CPioxExf

dixPi+

−=

)6.(2

Bahan konstruksi Carbon Steel SA - 240 Grade C type 347 dengan :

f = 18750 ; C = 0.125 ; E = 0.85

Pdesign = 0.6879psig

ts 162

)6879.06.85.018750(2246879.0

+−

=oxx

x

= 0.1255 in x 16 / 16 = 2.0083/16 in = 3/16 in

Standarisasi OD :

OD = di + 2 ts

= 24 + ( 2 x 3/16 ) = 24.3750 in

Dari Brownell and Young ,hal 90 didapatkan :

OD = 40 in, r = 40, icr =2.5, ts = 3/16

ID baru = do - 2 ts

= 40 - ( 2 x 3/16 ) = 39.6250 in

Menentukan tinggi tutup atas dan tutup bawah yang berbentuk standard dished

Untuk ts = 3/16 in maka r = 40

Tinggi tutup ( ha = hb ) = 0.169 x ID = 0.169 x 39.6250 = 6.6966 in = 0.5581ft

Tinggi tangki (L) = Ls + 2 (ha) = 216 + 2 (6.6966) = 229.3933 in = 19.1161 ft

Menentukan tebal tutup atas dan bawah standard dished ( tha )

tha = CPixExf

rxPix+

− )1.0(2885.0

tha = thb = 161

)6879.01.085.018750(2406879.0885.0

+− xx

xx

= 0.1890 in x 16/16 = 3.0244/16 = 3/16 in

Spesifikasi alat :

Fungsi : Untuk menyerap gas karbon dengan menggunakan

larutan MEA 30 % berat


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 240 Grade C type 347

Tinggi shell : 18 ft

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Diameter : 2 ft

Jumlah tray aktual : 16 buah

Jarak antar tray : 12 in

22. PREHEATER ( E-139 )

Fungsi : untuk memanaskan gas – gas dari kolom absorber menuju ke methanol

converter.

Qloss

∆H1 ∆H1

t = 60oC t = 148 oC

T=134 oC Q T=134oC

Dari App C neraca massa diperoleh bahwa kebutuhan steam:

M = 79.756,963kg/jam x kg

lb12046,2 = 175.832,2006 lb/jam

m = 31513,1369 kg/jam x kg

lb12046,2 = 69.473,862 lb/jam

ΔtLMTD =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ΔΔΔ−Δ

2

1

21

lntt

tt = ( ) ( )C

C

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

°−°°−°

°−°−°−°

13414813460ln

13414813460 = 36,0359˚C = 96,8646 ˚ F

Bahan bukan hidrokarbon, sehingga:

Tc = CTT°=

°+=

+ 90212060

221

tc = Ctt o

°=°+

=+ 134

2134134

221

Trial ukuran diameter coil 4 in IPS sch 40 pada tabel 11 hal. 844 Kern diperoleh:

Gas setelah absorber

gas

Di = 4,026 in A = 12,7 in2

Do = 4,50 in A” =1,178 ft2/ft


NRe s = 42,2...2

μρ Ndp

= ( )42,2.246,1

6010.343,74.1563,3 2 x

= 147365,6041

Jcoil = 2000

ho= Jc. 14,03/1

..⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

wkCpx

dvesselk

μμμ

=2000 x 1.3048,0

246,1.8536,0.4687,93048,0

3/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 64,3805 x 1,16315

= 74,8843 BTU/Jft˚F

ap = 22

2

/1447,12

inftin = 0,0882 ft2

Gp = 365,562.993.10882,0

2006,832.175==

apM

NRe t = 42,2.

.μ

Gpdi

= 42,285,0

365,562.993.112026,4

x

x

= 5473,8298

JH = 1500 Btu/jam ft2˚F

cp= 1 Btu/lb˚F


hio = 1500 Btu/jam ft2˚F

- Uc = 8843,741500

8843,74.1500.+

=+ hohiohohio

= 71,3236 Btu/jam ft2˚F

- Rd = UdUcUdUc

.−

0,0035 = UdUd

.3236,713236,71 −

0,2496 = 71,3236-Ud

Ud = 57,0756 Btu/jam ft2˚F

A = LMTDtUd

QΔ.

= 28138,8958646,960756,57

252,01668,1248056

ftx

BTUx=

L = 24531,760178,18138,895

"ft

aA

==

Diasumsikan : dp < dc < di

5,493 < dc < 16,696

dc = 6 ft

nc = buahdcL 2522,24

10.4531,760

.≈==

ππ

Lc = ( ( nc-1) (hc+do)+ do)

= ((25-1) ( )12

5,4122+ +

125,4 )

= 13,375 ft Lc<< Ls

Kesimpulan :

Bagian shell :

Type = Horizontal shell & tube HE

IDS = 12 in

N = 1

B = 24

De = 0,95

Bagian Tube :

Do = ¾ in

Di = 0,606 in

N = 2

C = ¼ in

L = 16 ft


Fungsi : untuk memanaskan CO2 dan H2 yang yang mungkin ada menuju ke

kolom stripper.

1. Heat dan material balance :

Q = m . cp . ∆t = m . λ = m . cp . ∆t

Q = 180.829,9606 lb/jam x 26,2915 ( 225 – 144,1 )

= 384.622.134,5 Btu/jam

M = 180.829,9606

2 . LMTD

∆LMTD =

2

1

21

lntt

tt

ΔΔΔ−Δ

=

)1,144250()225250(ln

)1,144250()225250(

−−

−−−

= 107,12 oF

t1 = 144,1 oF t2 = 225 oF

T2 = 250 oF

T1 = 250 oF

3. Suhu caloric

Tc = ½ ( T1 +T2 ) / 2 = 125 oF

tc = ½ ( t1 + t2 ) / 2 = 92,275

4. Trial ukuran DPHE

Dicoba ukuran DPHE 2 ½ x ¼ IPS Sch 40 dengan aliran steam dibagian pipa.

Dari table 11 dan 6.2 kern didapat:

aan = 2,93 in = 0,018 ft2

de = 2,02 in = 0,168 ft

de’ = 0,81 in = 0,0675 ft

dop = 1,66 in = 0,138 ft

dip = 1,38 in = 0,115 ft

ap = 1,5 in2 = 0,009 ft2

a” = 0,435 ft2/ft

trial UD 5 – 75


Bagian annulus ( liquid ) Bagian pipa ( steam )

5. menghitung Nre

Gs = 2an 0,018ft

06lb/jam180.829,96aM

=

= 10.046.108,92 lb/jft2

- Nres = 42,2.15,0

92,108.046.10168,042,2.

.x

xGde an =μ

= 4.649.438,84


8. menghitumg Nre

- Gt = m/cp

= 009,0

/5,134.622.384 jamlb

= 4,2736.1010 lb/jamft2

- NRet = 42,2.015,0

10.2736,4155,042,2.

. 10xGdi p =μ

= 1,8248 1010

6. JH = 310 btu/j.ft2.oF

cp media = 0,8693

k = 0,3048

7. - ho = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dek

=310x 1.3048,0

42,2.246,1.8693,0.81,0

3048,03/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 116,653 x 2,866

= 334,3275 Btu/jam ft2˚F

JH = tidak dicari ( Gbr. 24 hal.834

Kern)

cp= 1 Btu/lb˚F


9. hi = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dik

=185 x 1.33,0

42,2.85,0.1.606,033,0

3/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 185,4043 x 2,0778

= 385,2331 Btu/jam ft2˚F

hio = hi x dodi

= 385,2331x138,0115,0 = 1500 Btu/jam ft2˚F

10. Tahanan panas pipa bersih ( UC )

Uc = 15002331,38515002331,385.+

=+

xhohio

hohio

= 306,5136 Btu/jam ft2˚F

11. Tahanan panas pipa terpakai ( UD )


.−

= 0049,01225136,3061225136,306

=−x

A = Δt) x (UD

Q

= ( )12,1071229606,829.180

x

= 48,8369 ft2

L = 112,2687ft0,435

48,8369a"A

==

10. mencari panjang ekonomis dan mencari over design yang terkecil

diperpanjangan pipa standart.

Panjang

pipa

( ft )

Hairpin

( buah )

Pembetulan

hairpain

( buah )

L

Baru

( ft)

A

Baru

( ft)

UD baru

btu/j.ft2oF)

Rd

Dihitung

(j.ft2.oF)

Rd over

Design

( %)

12

16

20

4,6

3,5

2,75

5

4

3

120

128

120

46,8

49,9

46,8

113,4

106,4

113,4

0,0046

0,0046

0,0046

15,0

15,0

15,0

Karena over designnya sama maka yang dipilih adalah DPHE dengan jumlah

hairpain sebanyak 3 buah dengan potongan pipa sepanjang 20 ft


Bagian annulus ( liquid ) Bagian Tube ( steam )

1. Menghitung Nre dan Fraksi

Nres = 42,2.

'.μ

anGde

= 42,215,0

92,108.046.100675,0x

x

= 1.868.078,105

1’. Nret = 42,2.

.μ

Gpdi

= 42,2015,0

273610,4168,0 10

xx

= 1,9779 1010

f = 42,010 )977910,1(264,00035,0 +

f = ( ) 42,0105,078.868.1

264,00035,0 +

= 0,0041

2. mencari pΔ karena panjang pipa

ΔP1 = 144...10.22,5

....410

2 ρρ

xdeLGanf

=1440012,0

168,00012,0.10.22,522687,112.)92,108.046.10.(0041,0.4

210

2

xx

= 2,29 psi

3. 144'.2

2 ρ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=Δ

gvnxpn

= 0,138 psi

5. ∆ptotal = ( ∆p1 + ∆pn )

= ( 2,29 + 0,138 )

= 2,428 psi

∆pan << 10 psi OKE

= 0,0035

2’ ∆p pipa

ΔP pipa = 21

144..10.22,52....4

10

2

xxdix

lGtf ρρ

=

21

14400167,0

115,0.00167,0.10.22,522687,112.)977910,1.(0035,0.4

210

210

x

xx

= 00552 psi

pΔ < 2 psi OKE

Spesifikasi alat :

- panas over design = 15 %

- DPHE dengan ukuran : - 2 ½ x ¼ inc. IPS . Sch. 40

- L : 20 ft

- Hair pain : 3 buah

24. STRIPPER ( ST-134 )

Fungsi : untuk mengurangi kadar CO2 yang dalam larutan MEA yang berasal dari

kolom absorber.

BM CO2 = 44

BM MEA 30 % = 30,9

Menentukan diameter kolom

Liquid masuk

Ln = 1.746.922,3 + 149.251,6

= 1.896.173,9 kg/hari

= 174.012,4529 lb/jam

BM rata – rata = 0,93 x 30 + 0,07 x 44 = 31,82

ρ1 = 1,003 x 62,4 = 62,527 lb/cuft

μ1 = 1,182 cps

Gas keluar

V1 = 9.116,2238 + 31.108,102

= 12.224,3258 kmole/hari

= 279.274,4379 kg/hari

= 25.630,9242 lb/jam

rata – rata = 22,85812.224,32579279.274,43

=

Volume gas pada = 30 psi dan T = 225 oF

= 492

225460x44,714,7359x +

30 psi 226 OF

V1 ; Y1

Lo ; Xo Vn ; Yn

Ln ; Xn

= 164,37 cuft/lbmole

cuft / lb 0,139164,3722,85gas ρ ==

L = 174.012,4529 lb/jam

G = 25.630,9242 lb/jam

Direncanakan packing dengan bahan : ceramic berl sandlles 1 in

ΔP/Z = 400 N/m2 ( Tryball, tab. 6.3 )

cf = 110

j = 1

⎣ ⎦ 5,0)1/(/ GGL −ρ

= ⎣ ⎦0,50,139)(62,527 / 0,139225.630,924

29174.012,45−

= 0,24

Dari ( 26, Fig. 6,34 ) didapat

0,09gc x )ρG(ρ

1)x μ x j x (cf )(G

GL

0,12,

=−

0,5

0,1

8,

1 x 1,182 x 11010 x 4,18 x 0,139)(62,527 0,139 x 0,09G ⎥

⎦

⎥⎢⎣

⎢ −=

= 1.708,4 lb/ft2.jam

Asumsi G’ operasi = 60 % G’ floading

= 0,6 x 1.708,4

= 1.012,04 lb /ft2. jam

A = G / G’ operasi = 2ft 25,00411.025,04

225.630,924=

D = ( 25,0041 / 0,785 ) 0,5 = 5,6437 ft

Jadi diameter kolom stripper ( Dt ) = 6 ft

Merencanakan tinggi packing

fa x PA x x kGn x υZ

lma

=

kGa = ⎣ ⎦PTMxecceFxL 4,30067,03/2

)(7,51 −−+υ

dimana :

F = 2,1 x 10-3

L = 174.021,4529 lb/jam

= 5.198,87 lb /ft2 . jam

µ = 1,182 cps

Ce = 0,0694 mole CO2 / mole MEA

C = 0,0048 mole CO2 / mole MEA

( Ce – C ) = 0,0646

T = 157 oF

M = 5 mole / liter

P1 = 30 psi = 0,2971 atm

P2 = 0

⎣ ⎦3,4x0,29710,0067x1572/3

e x 5 x (0,046) 5,71 x 1,182

(5.198,87) 310 x 2,1kGa −+−

=

= 1,74 lbmole/j.cuft.atm

xfaPkGaxAxnZ

lmΔ=

Dimana :

lmPΔ = 0,2971 atm

N = 92,79 lbmole/jam ( gas CO2 yang dibebaskan oleh steam )

A = 25,0041 ft2

fa = 0,24 ( L/G ) 0,25

= 0,24 ( 174.012,4529 / 25.630.9242 ) 0,25

= 0,36

Jadi tinggi packing = 21 ft

Direncanakan

- tebal plate distributor = 1 ft

- jarak plate distributor atas ke tangan atas = 2 ft

- jarak plate distributor bawah ke tangan bawah = 2 ft

jadi tinggi kolom total = 2 + 1 + 21 + 1 + 2 = 27 ft

spesifikasi kolom stripper

type : packed colom

ukuran packing :

type : berl sadlles 1in

bahan : keramik

ukuran : diameter : 6 ft

tinggi kolom : 27 ft

bahan : carbon steel

jumlah : 1 buah

25. COOLER III ( E-135 )

Fungsi : untuk mendinginkan gas yang keluar dari kolom stripper yang akan

masuk ke tangki penampung.

Jumlah : 1

Jenis : Horisontal Shell & Tube HE

Direncanakan:



- Media gas masuk pada suhu = 64,75oC(148,55oF) dan keluar pada suhu 60oC

(140 oF)


(131oF)


jam ft2/oF BTU

Rate gas masuk = 1.609.811,893 Kg/jam = 3.549.027,482 lb/jam

Panas yang dihilangkan = 3.863.548,543 kkal/jam

= 15.321.813,7 BTU/jam

Kebutuhan air pendingin =31.386,2694 Kg/jam = 69.194,8751 lb/jam

t2 = 55oC=131oF

T1 = 30oC=86oF

T1 = 64,75oC=148,55oF

T2 = 60oC=140oF

Air pendingin


ΔTLMTD = F

tt

tt o6,326

)13186()8655,148(ln

)13186()8655,148(

ln2

1

21 =

−−

−−−=

ΔΔΔ−Δ

R = 19,0)86131(

)14055,148(

12

21 =−−

=−−

ttTT

S = 7194,0)8655,148(

)86131(

11

12 =−

−=

−−

tTtt


b. Suhu Calloric

Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (148,55+140˚F) = 144,275 ˚F

tc = ½(t1+t2) = ½ (86+131˚F) = 108,5˚F

c. Triall Ud


A = tUdtriall.Δ

Q = 2ft 1.172,8271 326,6 x 40

BTU/jam ,715.321.813=


Do = ¾ in

BWG = 15

Di = 0,606 in

a’ = 0,289 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 4167,37316/1963,0

82,172.1". 2

2

==ftftxft

ftla

A


Nt standart = 116


Nt

= 40116

4167,373 x

= 128,7644 Btu/jft2˚F


Shell Tube

IDs = 12

n’ = 1

B = 24

de = 0,95 (gbr 28, Kern)


do = ¾ in

di = 0,606 in

c’ = 1- ¾ = ¼

n = 2

l = 16 ft

a’ = 0,289 in2

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 116

PT = 1



- as = 144.'.'..

PtnBcIDs

= 25,0144.1.1

24.4/1.12 ft=

- at = 21164,0144.2

116.289,0144.'. ft

nNta

==

- Gt = m/at

Gs = 2s 0,5ft

482lb/jam3.549.027,aM

=

= 7.098.054,964 lb/jft2

- Nres = 42,2.246,1

964,7098054.95,042,2.

.=

μGsde

= 2.236.297,38


JH = 32

cp media = 0,8693

k = 0,3048

- ho = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dek

=32x 1.3048,0

42,2.246,1.8693,0.95,0

3048,03/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 21,0345 x 2,866

= 60,2856 Btu/jam ft2˚F

= 1164,0

/8751,194.64 jamlb

= 551.502,3634 lb/jamft2

- NRet = 42,2.22,1

3634,551502.606,042,2.

.=

μGtdi

= 113.199,5774

JH = 185 ( Gbr. 24 hal.834 Kern)

cp= 1 Btu/lb˚F


hi = JH x 14,03/1

... ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μμμ

kcp

dik

=185 x 1.33,0

42,2.85,0.1.606,033,0

3/1

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 185,4043 x 2,0778

= 385,2331 Btu/jam ft2˚F

hio = hi x dodi

= 385,2331x4/3

606,0 = 311,2683 Btu/jam ft2˚F

- Uc = 2856,602683,3112856,602683,311.

+=

+x

hohiohohio

= 128,9617 Btu/jam ft2˚F


.−

= 0035,00001583,07644,1289617,1287644,1289617,128

<<=−x



Nres = 2.236.297,38

f = 0,00025

n+1 = B

lx12 = 24

1216x = 8 ft

ΔPs = ( )ssgde

IDsnGsfφ...10.22,5

.1..10

2 +

= 1.12,1.12/95,0.10.22,5

)12.12.(8.964,7098054.00025,010

2

= 3,1350 psi << 10 psi

Nret = 113.199,5774

f = 0,00016 Gbr. 26 hal 836 Kern

ΔPL = tsgdi

lnGtfφ...10.22,5

...10

2

= ( )1.12/606,0.10.22,516.2.3634,551502.00016,0

10

2

= 0,5908

ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)

(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837

Kern

= 0,25

ΔPn = 4.2/1 x 0,25 = 2

ΔPT = ΔPn + ΔPL

= 2 + 0,5908

= 2,5908 Psi


Kesimpulan:

Type H-E 1-2

Bagian Shell:

IDs = 12 in

n’ = 1

B = 24

de = 0,95

Bagian Tube:

do = 3/4in

di = 0,606 in

n = 2

c’ = Pt-do

= 1-3/4 in

= ¼ in

l = 16 ft


a’ = 0,289 in

a” = 0,1963 ft2/ft

Ntstandart = 116

26. TANGKI PENAMPUNG MEA I ( F-136 )

Fungsi : menampung hasil recycle larutan MEA yang masih dapat dipakai

kembali.

Kapasitas : 1.746.922,3 kg/hari = 160.469,3709 lb/jam

MEA = 64,52 lb/cuft

Holding time = 10 menit

Density = 62,316 lb/cuft

Volume larutan MEA = 3,305316,62

3709,469.160=

Dengan faktor design : 1,2

Volume tangki = 1,2 x 305,3 = 366,4 cuft

Panjang tangki = 3 x diameter tangki

L = 3 D

V = ¼ x π x d2 x L

= ¾ x π x D3

= ¾ x 3,14 x D3

D = 6 ft

L = 3 x 6 = 18 ft

Spesifikasi :

Diameter : 6 ft

Panjang : 18 ft

Bahan : carbon steel

27. POMPA II ( L-137 )

Fungsi : untuk memompa larutan MEA yang keluar dari kolom stripper menuju ke

kolom absorber.

jumlah : 1 buah

Jenis : centrifugal pump

Bahan : cast iron

Proses berlangsung secara kontinyu.

ρ larutan MEA = 62,53 lb/cuft

larutan MEA = 1,2 x 2,42 = 2,48 lb/ft jam

= 0,04 lb/ft menit

Komponen :

MEA 30% = 1.946.922,3 kg/hari

= 5.118,648 kg/hari Total = 1.752.040,948 kg/hari

= 893,4 kg/menit = 405,6 lb/menit

Vlarutan = 3/5253,2068/948,040.752.1masukbahan mftlbjamlb

campuran=

ρ

= 847 ft3/jam

Rate volumetrik = 847 ft3/jam x 1 jam/60 menit

= 14,1167 ft3/menit x 31481,7

ftgal

= 105,607 gal/menit

1. Perhitungan diameter pipa

Dianggap alirannya turbulen , untuk menentukan diameter pipa digunakan

fig.14.2 Peter-Timerhausse ed. 4 hal 498 maka didapatkan Di opt. 3 in sch. 40

Dari tabel 11 Kern hal 844 diperoleh:

Di = 3,068 in = 0,2557 ft

Do = 3,5 in

A = 7,38 in2 = 0,05125 ft2

A” = 0,917 ft2/ft

maka:

v = 3600detik

1jamx0,05125ft

/dt847ft2

3

= 4,591 ft/detik

NRe = μ

ρ.D.v = 410.889,4591,4.2557,0.546,79

−

= 191001,3027


2. Perhitungan power pompa

0)()(..2

1 1221

21

22 =+∑+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+−+− WsFPPzz

gcgvv

gc ρα

diasumsikan :

α = 1

v1 = 0

z2-z1 = 30 ft

P2 = P1

Sehingga : 00030)0591,4(2,32.2

1 2 =++++− Ws

-Ws = 30,327 ft.lbf/lbm.detik

m = 847 ft3/jam x 79,546 lb/ft3 x 1jam/3600 detik

= 18,7154 lb/detik

WHP = -Ws . m

= 30,327 ft.lbf/lbm.detik . 18,7154 lb/detik

= 567,582 ft.lbf/lbm x lbm550ft.lbf/

1HP

= 1,032 HP

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa η P =

28 %

BHP = P

WHPη

= HP685,328,0

032,1=

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor ηm =

80%

Daya Pompa actual = m

WHPη

= 8,0

032,1

= 1,29 HP


Kesimpulan :

- Jenis : centrifugal pump

- Bahan : cast iron


- Daya : 2 HP

- Jumlah : 1 buah

28. TANGKI PENAMPUNG MEA II ( F-132 )

Fungsi : menampung larutan MEA yang berasal dari kolom stripper.

Kapasitas : 2.047.772,7 kg/hari = 4.514.565,72 lb/jam

MEA : 56.534,722 Lb/cuft

Holding time : 10 menit

Volume larutan MEA = 722,534.56

72,565.514.4

= 13,3091 cuft

Volume tangki penampung = 1,2 x 13,3091 = 174,2298 cuft

Panjang tangki = 3 x diameter tangki

L = 3D

V = ¼ x D2 x L

= ¾ D3

174,2298 = 0,75 x 3,14 x D3

D = 4,2 ft

L = 16,5 ft

Ukuran tangki

Diameter : 5,5 ft

Panjang : 16,5 ft

Jumlah : 6 buah

29. KOMPRESSOR(G-138a)

Fungsi untuk menaikkan tekanan

Jumlah : 1

bahan : Cast iron

type : Rotary compressor

Rate udara = 5698,2667 kg/jam x 2,2046 lb/kg = 12562,3987 lb/jam

Kapasitas = menitjamx

jamftjamlb

601

/5026,95/3987,12562

3

= 2,1923 ft3/jam

P1 = 3,06 atm = 44,982 psia

P2 = 6 atm = 88,2 psia

Pkompresor = 33000

)982,442,88.(1923,2.14433000

..144 −=

PQ

= 0,4134 HP

η kompresor = 40-70 %

Diambil η = 55% sehingga

Power = HPHP 17517,055,0

4134,0≈=

Kesimpulan :


- Daya : 1 HP


Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm menjadi 0,07106 atm

Type : radial

Dasar perancangan:

- Rate massa : 5698,2667 Kg/jam = 1,5829 Kg/detik

- P1 = 1 atm x 1,01325 = 1,01325 bar

- P2 = 0,07106 x 1,01325 = 0,072 bar

η = 80%

ρ = 0,0898 Kg/m3

maka:

Ws = ρ

η ).(. 21 PPm −

= 08989,0

1/105)1/1)(072,001325,1)(5829,1)(8,0(

2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

barmmJ

= 1392,2369 Joule/detik

= 1392,2369 Watt = HPHP 2867,1kW/HP0,74570

kW 1,3922369≈=

Kesimpulan:

Nama alat : Ekspander Hidrogen

Type : radial

Bahan Konstruksi : metal

Kapasitas : 5698,2667 Kg/jam


Fungsi : untuk menurunkan tekanan gas hydrogen dari 1 atm menjadi 0,07106 atm

Type : radial

Dasar perancangan:

- Rate massa : 5896,9818 Kg/jam = 1,6381 Kg/detik

- P1 = 3,06 atm x 1,01325 = 3.1006 bar

- P2 = 1 x 1,01325 = 1,01325 bar

η = 80%

ρ = 0,0898 Kg/m3

maka:

Ws = ρ

η ).(. 21 PPm −

= 08989,0

1/105)1/1)(013125,11006,3)(9573,1)(8,0(

2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

barmmJ

= 4772,2056 Joule/detik

= 4772,2056 Watt = HPHP 63996,6kW/HP0,74570

kW 4,7722056≈=

Kesimpulan:

Nama alat : Ekspander Hidrogen

Type : radial

Bahan Konstruksi : metal

Kapasitas : 5896,9818 Kg/jam


Lihat di Perancangan Alat Utama dibab VI

33. CONDENSOR II ( E-142 )

Fungsi : untuk mengembunkan gas – gas CH3OH, C2H5OH, H2O, CH4, C2H6, dan

CO2 dari reactor methanol.

Kondisi operasi

Suhu : 25 oC

Tekanan : 1,0204 atm = 14,98 psia

CH3OH

CH3OCH3

45.002,394 kg/hari

808,6268 kg/hari

5.340,3886 kcal/kmole

Cp = 21,2801 kcal/kmole oK



C2H5OH

H2O

CH4

CO2

CO

N2

H2

269,4543 kg/hari

18.725,163 kg/hari

5.708,1906 kg/hari

1.381,408 kg/hari

41.345,925 kg/hari

41.345,925 kg/hari

3.740,8344 kg/hari












total 116.338,02 kg/hari

Straight line condensation

t=30oC

∆H1 ∆H2

T= 148oC T= 25 oC

t = 58oC

Suhu kondensasi rata – rata ( Tc )

Tc = ½ ( 148 + 25 ) = 173 oC = 343,4 oF

Cp campuran = 11,9985 kcal/kmole O K

= 21,597 Btu/lbmole oF

Rate gas masuk = 141.527,562 kg/hari

= 5.740,47 kmole/hari

Panas uap masuk :

Qi = 5.740,47 x 11,9985 ( 250 – 173 )

= 5.303.531,256 kcal/hari

Panas laten dari kondensasi ( latent heat of condensation )

Jumlah uap yang mengembun

= 45.002,394 + 808,6268 + 269,4543 + 18.725,163 + 5.708,1906 + 2140,5571 +

1.381,408

= 58.932,86 kg/hari


∆ campuran = 6.060,709 kcal/ kmole

Qc = 2.323,68 x 6.060,709

= 14.083.136,17 kcal/hari

Panas uap dingin keluar

Jumlah uap dingin keluar = 5.740,97 – 2.323,68


Qo = 3.416,79 x 6,999 x ( 140 – 30 )

= 2.630.553,15 kcal/hari

Panas condensate dingin

Qs = 2.323,678 x 15,084 ( 140 – 30 )

= 3.855.539,48 kcal/hari

Total beban panas kondensor

= Qi + Qc + Qo + Qs

= 7.576.471,77 + 14.083.136,17 + 2.630.553,15 + 3.855.539,48

= 28.145.700,57 kcal/hari

= 4.653.720,33 Btu/jam

Qg = Qi + Qo

=5.303.531,256 + 3.419.718,189

= 8.723.249,445 kcal/hari

= 1.687.669,46 Btu/jam

QT / Qg = 2,76461.687.669,334.653.720,

=

Beban panas air pendingin = 4.653.720,33 Btu/jam

Beban air pendingin = 4,8212033,720.653.4

−

= 123.769,2 lb/jam

Coefficient perpindahan panas gas yang didinginkan

10,22/3 )

μDG( )

kcμ(CG x 0,0023h

−

⎥⎦

⎥⎢⎣

⎢=

Untuk Re = 8.000

Direncanakan menggunakan :

Vertical tube dengan jumlah tube = 150, sedang diameter dalamnya =

0,62 in

Rata – rata kecepatan massa pada rate aliran uap :

2

16,405.5702,338.116 +=

= 86.871,59 kg/hari

= 7.979,8 lb/jam

)4

()1262,0(150

8,979.72 π

=G

= 25.374,06 lb/j.ft2

05,006,374.2512/62,0 xDG

=μ

= 26.219,9

Pada suhu = 284 oF

μ campuran = 0,05 lb/ft.j ( kern , Fig. 14 )

Campuran = 0,25 Btu/j.ft2 ( oF/ft ) ( kern, tabel 4 )

Koefisien kondensasi

x πxD(Nt x WT =

= 0,62/12 x 3,14 x 150

2,2046 x 2458.932,86/

= 222,5

5,796.17005,0/5,22244== xT

μ

32,425,0/05,0597,21 == xk

Cμ

Dari Necholas Fig. 7.17 didapat

⎣ ⎦ 35,0)( 3/1322 == xgxkhc ρμ

⎣ ⎦ 3/1232 /)(35,0 μρ xgxkhc =

BM gas yang mengembun = 0,62 x 32 + 0,011 x 45 + 0,004 x 46 + 0,25 x 16 +

0,0074 x 30 + 0,041 x 44

= 28,554

cuftlbxxgas /26,127,14

500.4482460

492359

554,28=

+=ρ

1/3

2

32

(0,05)(0,25) x (4,184) x (12,26)0,35hc ⎥

⎦

⎥⎢⎣

⎢=

= 2.344,77 Btu/j.ft2.oF

Coefficient perpindahan panas dalam ( hcg)

1

)1()1()(−

⎥⎦

⎥⎢⎣

⎢+=

hchgx

QQgh

Tcg

= 1

)77,344.2

1()76,618

1()76,21(

−

⎥⎦

⎥⎢⎣

⎢+x

= 1.000 Btu/j.ft2.oF

Overall heat transfer coefficient

)dodi(

h1

hw1

hs1

ho1

U1

cg

+++=

Dimana :

U = overall heat transfer coefficient

ho = coefficient perpindahan panas luar

hs = coefficient perpindahan panas fuoling

hw = coefficient perpindahan panas melalui dinding

hcg = coefficient perpindahan dalam

di = diameter dalam tube

do = diameter luar tube

asumsi : hs = 1.000 Btu/j.ft2.oF

Termal conductivity dari tube = 10 Btu/j.ft2(oF/ft )

1/U = )75,0/62,0(1000

1

2,12)62,075,0/(10

11000

177,344.2

1+

−++

= 0,003

U = 333 Btu/j.ft2.oF

LMTD = 74,77

6,3362ln

6,3362=

− oF

Luas permukaan perpindahan panas yang dibutuhkan :

A = 2T ft 179,6333x77,74

334.653.720,LMTD x UQ

==

L = 179,6/(150 x 3,14 x 0,75/12 )

L = 6,10 ft

Direncanakan menggunakan 1 – HE dengan :

Tube ¾ “ OD, 16 BWG, 1” square pitch

a’ = 0,1963 ft2 ( Kern, tabel 10 )

Dari ( Kern, tabel 9 ) didapat :

ID shell = 17 ¼”

NT = 150

Passes = 6

B = 3,45”

A = 150 x 6,10 x 0,1963 = 179,6 ft2

UD koreksi = 33374,776,17933,720.653.4

=x

Btu/j.ft2.oF

Fluida panas, shell side ( gas ) Fluida dingin, tube side ( water )

as = 1144

45,325,04117

144'

x

xx

xPxBIDxC

T

=

= 0,103 ft2

Gs = 103,024

2046,202,338.116x

xaW

s

=

= 103.753,6 lb/j.ft2

Pada T rata-rata = 284 oF

μ = 0,05 lb/j.ft

De = 0,95/12 = 0,079

( Kern, Fig.29 )

Res = De x Gs/μ

= 05,0

6,753.103079,0 x

= 163.930,7

f = 0,0012 ( Kern, Fig.29 )

N + 1 = 12 L/B

= 12 x 6,1/3,45

Flow area, at’ = 0,302 ft2

( Kern, tabel 10 )

at = 6144302,0150

144'

xx

nNtxat =

= 0,052 ft2

Gt = 6

052,0/769,123=

taW

= 396.696,02 lb/j.ft2

Pada t rata-rata = 101,2oF

μ = 0,7 x 2,42

= 1,694 lb/j.ft

D = 0,62/12 = 0,052 ft

Ret = D x Gt/μ

= 9,106.12694,1

02,696.396052,0=

x

f = 0,00025 ( Kern, Fig.26 )

ΔPt = txDxSxx

xLxnfxGtφ10

2

1022,5

= 22

ρ gas = 12,26 lb/cuft

S = 12,26/62,4

= 0,2

Ds = 17,25/12

= 1,44 ft

ΔPs = sxDexSxx

NxDsfxGsφ10

2

1022,5)1( +

= 12,0079,01022,5

244,1)6,753.103(0012,010

2

xxxxxx

= 0,5 psi

= 11052,0101022,5

110,62)02,696.396(00025,0xxxx

xx

= 0,53 psi

ΔPr = ( 4n/S ) ( V2/2g’ )

Gt = 396.696,02

V2/2g’ = 0,02

( Kern, Fig.27 )

ΔPr = ( 4,6/1 ) x 0,02

= 0,48 psi

ΔPT = ΔPt + ΔPr

= 0,53 + 0,48

= 1,01 psi

Spesifikasi :

Condenser : 1-2 Heat Exchanger

Shell side : Tube side :

ID : 17 ¼ ¾” OD, 16’ panjang,16 BWG

Baffle space : 3,45” 1 square pitch

Passes : 1 Jumlah tube : 150

Passes : 6


Fungsi : untuk memisahkan fase gas dan fase liquid.

Type : vertical drum

Dasar perhitungan

- temperatur : 60 oC = 333 oK

- Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psia

- ρ liquid : 0,0771 lb/ft3

- tangki berbentuk silinder vertical dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk

standard dished.

- bahan konstruksi yang digunakan steel plat SA 240 Grade M tipe 316 dan f =

18750 psi ( Brownell and young, hal 343 )

- jenis Pengelasan : Doubel Welded but joint ( E = 0,85 )

- factor korosi, C = 1/16

- campuran liquid dan gas mengisi 80 % vessel.

- inDL 3= ( Ulrich, hal 248 )

- Recidence time ( θ ) = 60 detik ( Ulrich, tabel 4 – 18, hal 188 ).

Perhitungan.

a. Menentukan volume total vessel.

Massa liquid : 64.805,628 kg/hari = 142.871,9441 lb/hari = 5.952,9977 lb/jam

Massa gas : 9.230,166 kg/hari = 4.186,6878 lb/hari = 174,4453 lb/jam.

Vliquid = ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡xθ

ρmassa

liquid

liquid

= 4453,1749977,952.5

= 1.288,5277 ft3

b. Menghitung volume gas

CH4 = 5.708,191 kg/hari = 356,7619 kgmol/hari = 14,8651 kgmol/jam

C2H6 = 2.140,557 kg/hari = 71,3519 kgmol/hari = 2,9729 kgmol/jam

CO2 = 1.381,408 kg/hari = 31,3956 kgmol/hari = 1,3082 kg/jam

Total = 19,1462 kgmol/jam = 42,2102 lbmol/jam

Volume pada kondisi standart ( S.C ) = 359,046 x 42,2102

= 15.155,4035 ft3/jam

= 4,2098 ft3/detik

P1 = P2 = 14,7 psia

T1 = 333 oK

T2 = 335 oK

12

2112 xTP

xTPxvv =

V2 = Vgas = 4,2098 3337,143357,14

xx

= 42,1612 ft3 x 60 detik

= 2.529,6726 ft3

Volume campuran liquid dan gas dalam vessel : Vliquid + Vgas

= 1.288,5277 ft3 + 2.529,6726 ft3

= 3.818,2003 ft3

Asumsi : 80 % campuran liquid dan gas mengisi vessel.

Jadi volume total dalam vessel = 3ft0,8

3.818,2003

= 4.772,7504

c. Menentukan Dimensi Vessel

Vtotal = Vsilinder + 2 Vtutup

4.772,7504 = π/4. di2 . Ls + 2 ( 0,0847 . di3 )

4.772,7504 = π/4. di2 . 3 di + 0,1694 di3

4.772,7504 = 2,5244 di3

di3 = 1.890,6475

di = 12,3653 ft = 148,3832 in

d menentukan Pdesign

Vcampuran liquid dan gas = ( π/4 ) .di2 . H + 0,0847. di3

3.818,2003 ft3 = ( π/4 ) .( 12,3653 )2 . H + 0,0847. ( 12,3653 )3

3.818,2003 ft3 = 313,0398 H

H = 12,1972 ft

Poperasi = 14,7 psia = 0 psig

Phidrolitik = 144

)1( −Hliquidρ

= 144

1)(12,19720,0771 −

= 0,005995 psia = 0,000408 psig

Pdesign = Poperasi + Phidrostatik

= ( 0 + 0,000408 )

= 0,000408 psig

e. Menentukan tebal silinder

ts = CPifE

Pixdi+⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡− 6,02

= 161

000408,60,085,01875023832,148000408,0

+⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−xxx

= 0,000001899 + 1/16

= 1,0000303/16 ≈ 3/16

Standardisasi dimensi vessel ( Brownell & Young, tabel 5 – 7, hal 89 )

Do = di + 2 ts

= 148,3832 + 2.3/16

= 12,7403 in

Dipilih do standart = 14 in

Jadi :

Di baru = Do standart – 2 ts

= 14-2 ( 3/16)

= = 13,625 in

r = di baru = 13,625 in

icr = 6 % di baru

= 6 % x 13,625

= 8,175 in

Ls = 3 x di baru

= 3 x 12,625

= 37,875 in

f . mementukan tebal tutup atas ( tha )

tha = 161

1,0885,0

+⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡− PifE

xPixr

= 161

000408,01,085,018750625,13000408,0885,0

+⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡− xx

xx

= 1,0000046/16 ≈ 3/16 in

g . Menentukan tebal tutup bawah ( thb )

karena tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart dished, maka :

tha = thb = 3/16 in

h. menentukan tinggi tutup atas ( ha )

ha = 0,169 x di

= 0,169 x 12,625

= 2,1336 in

i. menentukan tinggi tutup bawah ( hb )

karena tutup bawah dan tutup atas berbentuk standart dished, maka :

hb = ha = 2,1336 in

j. Menentukan tinggi tangki ( H )

H = Tinggi shell + ( 2x tutup atas )

= 37,875 + ( 2 x 2,1336 )

= 42,1422 in

Spesifikasi Alat :

Nama : Flash Drum

Type : vertical drum

Bahan Konstruksi : Steel plat SA 240 grade M type 316

Kapasitas : 141.527,562 kg/hari = 5.896,9818 kg/jam

di : 12,3653 in

ts : 3/16 in

tha = thb : 3/16

ha = hb : 3/16

H : 42,1422 in

Jumlah :1 buah

35. KOLOM DISTILASI METHANOL I( D-140 )

36. REBOILER ( E-147 )

Fungsi = memanaskan produk bawah dari kolom distilasi

Type = Shell and tube type 1-2, sehingga FT = 1

Dasar Perancangan:

Campuran liquida masuk pada shell (fluida panas) dan steam masuk bagian

tube(pemanas).

Mengggunakan pipa ¾ in OD 15 BWG dengan l=16 ft. PT=1, susunan segitiga.

Liquid t2=225,266oF

m = 2.655,1382 Kg/jam Q

T1 = 302oF T2 = 302oF

Dari tabel didapat:

OD = ¾ in a’ = 0,289 in2

ID = 0,606 in a” = 0,1963ft2/ft

Rd gabungan min =0,004 jam ft2oF/BTU

ΔPs = diabaikan

ΔPt max = 2 psi

Dari neraca panas didapatkan:

Q = qs + qv = m.Cp.(t2-t1) + 0,8m(hg-hi) = m.λ

qs = m.Cp.(t2-t1)

= 2655,1382.1.(225,266-169,916)

= 146.961,8994

qv = m1 (hg-hl)

= 0,8 . 2655,1382 (225-95)

= 3718978,598

Q = 146.961,8994 + 3718978,598

= 4629770,761

Q = M λ

M = Q/ λ

= jamlb /4281,099.59,907

14629770,76=

2. ΔTLMTD = F

tt

tt o9162,101

734,76084,132ln

734,76084,132

ln2

1

21 =−

=

ΔΔΔ−Δ

Ft = 1

ΔT = Ft . ΔTLMTD = 1. 101,9162 = 101,9162

3. Menghitung suhu Calloric

Tc = (T1 + T2)/2

= 302oF

tc = (t1 + t2)/2

=197,591 oF

4. Trial UD (tabel 8, Kern)

UD antara 50-100 (dicoba 80)

A = 6809,213)9162,101.(190

761,4629770.

==ΔtUDtrial

Q ft2

Nt = 034,6816.1963,0

6809,213".

==la

A

Nt standar dari tabel 9 =76

UD koreksi = 8855,13415076

68,034 trialUDstandarNt Nt

== xx

(memenuhi antara70-150)


Shell Tube

IDs = 12

n’ = 1

B = 10

de = 0,95 (gbr 28, Kern)

do = ¾ in

di = 0,620 in

c’ = 1- ¾ = ¼

n = 2

l = 16 ft

a’ =0,268 in2

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 76

PT = 1

EVALUASI PERPINDAHAN PANAS

Bagian Shell(uap) Bagian Tube(air)

5. as = 144.'.'..

PtnBcIDs

= 225,0144.1.1

4/1.12.12 ft=

Gs = 2s 0,25ft

b/jam5099,4281laM

=

= 20397,7124 lb/jft2

- Nret = 42,2.014,07124,20397.95,0

42,2..

=μ

Gsde

= 571954,7454

6.-

7. Trial ho antara 150-300

ho trial = 200 BTU/j ft2oF

tw =tc+ )( tcTctrialhohio

trialho−

+

= )181,157302(2001500

200181,157 −+

+

= 174,3362

tf = 2

)( twTc + =238,1681

ho koreksi (gbr 12.9 hal 274)

5’. at = 207,0144.2

268,0.76144.'. ft

nNta

==

- Gt = m/at

= 07,0

/1382,2655 jamlb

= 231719,4543lb/jamft2

- NRes = 42,2.9,0

5659,139638.834,042,2.

.=

μGtdi

= 124264,6109

6’.-

7’. ύ = 5,62.3600

4543,231719.3600

=ρ

Gt =1,0299

hi = 1500

hi koreksi = η x hi

= 1,01 x 1500 = 1515

hio = hi. di/do

= 1515 . (0,584/0,75) = 1179,68

508,1776.16

4281,5099.

" 3/23/2 ===NtlMG

ho = 230

ho koreksi> ho trial

Δho =(230-200)/200 . 100%

= 15 % < 20%

- Uc = 2304569,1179

230.68,1179.+

=+ hohiohohio

= 192,4737 Btu/jam ft2˚F


.−

= 0035,00225,08855,1344737,1928855,1344737,192

>=−x



ΔPs diabaikan karena gas bergerak secara

beraturan

Nret = 124264,6109

f = 0,00015 Gbr. 26 hal 836 Kern

ΔPt = tsgdi

lnGtfφ...10.22,5

...10

2

= ( )1.12/584,0.10.22,516.4.4543,231719.00015,0.5,0

10

2

= 0,0085

ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)

(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837 Kern

= 0,028

ΔPn = 4.4/0,0025 x 0,001= 6,4

ΔP = ΔPn + ΔPt

= 6,4+ 0,0085

= 6,4085 psi

ΔP << ΔP ketetapan

Kesimpulan :

Fungsi : untuk memanaskan produk bawah kolom distilasi I

type : Shell and Tube

Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade H

Dimensi:

IDS : 12 in

do : ¾ in

di : 0,584 in

n’ : 4 in

Nt : 76 buah

37. KONDENSOR ( E-144 )

Fungsi = mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi I

Type = Shell and tube

t1= 30oC=86oF

T1=57,47oC = 135,446oF T2 = 63,26oC = 145,868oF

t2=45oC = 113oF

Ketetapan:

Rd minimal = 0,0034 J ft2 oF/BTU

ΔP uap maksimal = 2 psi

ΔP air maksimal = 10 psi

Dasar Perancangan:

1. Massa air pendingin = jamKgTCp

Q /5911,980)86113(084,8

6679,031,214.

=−

=Δ

= 2161,8111 lb/jam

Massa produk = 10309,1114 Kg/jam

2. Menentukan ΔTLMTD = F

tt

tt o3713,27

868,32446,22ln

868,32446,22

ln2

1

21 =−

=

ΔΔΔ−Δ

3. Menghitung suhu Calloric

Tc = (T1 + T2)/2

= 140,657oF

tc = (t1 + t2)/2

=99,5 oF

4. Merancang jumlah pipa

Menentukan harga UD trial.

Dari tabel 8, Kern hal 840 didapat UD = 75-150

Dicoba UD = 130 BTU/jam ft 2 oF

1505,603713,27.1306679,214031

.===

AtUDQA ft2

Menentukan ukuran pipa.

Diambil ukuran pipa 1” OD, 16 BWG, l= 16 ft, susunan Δ (tabel 10,hal 843,

Kern)

Nt = buahla

A 3599,1416.2618,0

1505,60".

==

Nt standar = 14

UD koreksi = 06,811301473,8

standardNt hitungNt

== xxUDtrial (memenuhi)


Shell Tube

IDs = 8

n’ = 2

B = 8

de = 0,95 (gbr 28, Kern)

do = ¾ in

di = 0,620 in

c’ = 1- ¾ = ¼

n = 4

l = 12 ft

a’ = 0,594 in2

a” = 0,2618 ft2/ft

Nt = 14

PT = 1

EVALUASI PERPINDAHAN PANAS


5. as = 144.'.'..

PtnBcIDs

= 20555,0144.1.2

4/1.8.8 ft=

Gs = 2s 0,0694ft

7b/jam22.272,696aM

=

= 10782,8127 lb/jft2

- Nres = 42,2.011,08127,10782.95,0

42,2..

=μ

Gsde

= 38481,1122

6.-

7. Trial ho antara 150-300

ho trial = 200 BTU/j ft2oF

tw = tc + )( tcTctrialhohio

trialho−

+

= )5,99657,140(200933,710

2005,99 −+

+

= 109,6404

tf = 2

)( twTc + =127,7542

ho koreksi (gbr 12.9 hal 274)

9812,714.16

6967,272.22.

" 3/23/2 ===NtlMG

5’. at = 20289,0144.2

594,0.14144.'. ft

nNta

==

- Gt = m/at

= 0289,0

/5629,18611 jamlb

= 643.998,7163 lb/jamft2

-NRes= 42,2.43,0

7163,998.643)12/62,0(42,2.

.=

μGtdi

= 31975,0789

6’.-

7’. ύ = 5,62.3600

7163,998.643.3600

=ρ

Gt =2,8622

hi = 860

hi koreksi = η x hi

= 1 x 860 = 860

hio = hi. di/do

= 860 . (0,62/0,75) = 710,9333

ho = 180

ho koreksi> ho trial

Δho =(200-180)/180 . 100%

= 11,11 % < 20%

- Uc = 1809333,710

180.9333,710.+

=+ hohiohohio

= 143,6336 Btu/jam ft2˚F


.−

= 0035,0000532,006,81.6336,14306,816336,143

<=−



NRes = 38481,1122

f = 0,0017

ΔPs = tsgdi

lnGtfφ...10.22,5

...10

2

= 069,1.88,1.12/95,010.22,5

)24(8/10.1122,38481.0017,010

2

= 0,0091 <2 psi memenuhi

Nret = 8616,1285

f = 0,001 Gbr. 26 hal 836 Kern

ΔPt = tsgdi

lnGtfφ...10.22,5

...10

2

= ( ) 028,0.23,0.12/62,0.10.22,51.12.1285,8616.001,0.5,0

10

2

= 0,0513 psi

ΔPn = 4n/sg.(v2/2gc)x(ρ/144)

(v2/2gc)x(ρ/144) dari gbr.27 hal 837 Kern

= 0,028

ΔPn = 4.1/0,23 x 0,001= 0,017

ΔP = ΔPn + ΔPt

= 0,0513+ 0,017

= 0,0683 psi

ΔP << ΔP ketetapan

Kesimpulan :

Fungsi : mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi I

type : Shell and Tube

Bahan : High Alloy Steel SA 135 grade B

Dimensi:

IDS : 8 in

do : ¾ in

di : 0,62 in

n’ : 4

Nt : 14 buah

38. ACCUMULATOR ( F-145 )

Fungsi = menampung sementara distilat dari kolom distilasi I

Type = silinder horisontal, tutup samping berbentuk standar dished

Jumlah = 1 buah

Dasar Perhitungan:

P = 1 atm = 14,7 psia = 0 psig

Residence time = 10 menit (Ulrich, tabel 4-27,249)

Direncanakan volume ruang kosong 20%

Bahan konstruksi = Carbon steel SA-135 Grade A

Pengelasan = Double Welded Butt Joint dengan E = 0,85

Allowable stress f = 10.200 psi (Brownell)

l/d = 3- 5 ( diambil 3)

1. Menentukan Volume tangki

Rate massa (Q) = 11,4039 Kg/jam x 2,2046 lbm/Kg

= 25,1411 lb/jam

ρ bahan = 1411,25

)0623,02889,0()9377,01149,11( xx +

=0,4153Kg/m3 = 0,9155 lb/ft3

Rate Volumetrik = jamftftlbjamlb /4616,27

/9155,0/1411,25 3

3 =

Volume = menitxmenitjamx

jamft 10

6014616,27

3

= 4,5769 ft3

Volume tangki terisi = 0,8 Volume tangki total

VT = 4,5769 ft3 + 0,2 VT

0,8 VT = 4,7769 ft3

VT = 5,9712 ft3

2. Menentukan dimensi tangki:

VT = V silinder + V tutup

5,9712= 32 )000049,0(24

dilsdi +π

5,9712= 2,355 di3+9,8 . 10-5 di3

d = 1,3636 ft

P = 011,0144

04,08,03112,49144

==xxxHρ

3. Menentukan tebal tangki

ts = cpifE

pixdi+

− )6,0(2

= 161

)011,06,085,0200.10(23636,1011,0

+− xx

x

= 161

160139,1

=

do = di + 2ts

= (1,3636 x 12) + 2(1/16) in

= 16,4882 in

di = do - 2ts

= 16,4882– 2(1/16) = 16,3632 in

l = 3 x 16,3632

= 49,0896

4. Menentukan tebal tutup bawah dan atas

th = 162

4465,01,085,010200075,194465,0885,0

1,0885,0

+−

=+− xx

xxcpifE

xpixr

= 162

Spesifikasi peralatan:

Nama alat = akumulator distilat

Type = silinder horisontal, tutup samping standar dished

Bahan Konstruksi= Carbon steel SA-135 Grade A

Dimensi di = 16,3632 in

do = 16,4882 in

ts = 1/16 in

jumlah = 1 buah

39. POMPA ( L-146 )

Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator distilat I ke tangki penampung

methanol.

jumlah : 1 buah

Jenis : sentrifugal

Bahan : cast iron

Proses berlangsung secara kontinyu.

ρ = LKgxx /9971,07573,078.45

)0012,03633,76()9988,0394,002.45(=

+

= 37,2705 lb/jam

μ = 1,246cp = 8,7733.10-4lb/ft.detik

Rate volumetrik = jamlbxftlb

jamKg /2046,2/2705,37

/7573,078.453

= 3.785 ft3/jam x menitjam

601 x 7,481 gal/ft3= 5,987gpm

1. Perhitungan diameter pipa

Dianggap alirannya turbulen , untuk menentukan diameter pipa digunakan

fig.14.2 Peter-Timerhausse ed. 4 hal 498 maka didapatkan Di opt. 2 in sch. 40

Dari tabel 11 Kern hal 844 diperoleh:

Do = 2,38 in = 0,1983 ft

A = 3,35 in2 = 0,02326 ft2

maka:

v = 3600detik

1jamx0,02326ft

/dt3785ft2

3

= 0,3928 ft/detik

NRe = μ

ρ.D.v = 410.3733,83928,0.1983,0.2705,37

−

= 3467,0712 (turbulen)


2. Perhitungan power pompa

0)()(..2

1 1221

21

22 =+∑+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+−+− WsFPPzz

gcgvv

gc ρα

diasumsikan :

α = 1

v1 = 0

z2-z1 = 30 ft

P2 = P1

Sehingga : 00030)03928,0(2,32.2

1 2 =++++− Ws

-Ws = 30,00239 ft.lbf/lbm.detik

m = 45.078,7573 Kg/jam x 2,2046lb/jamx 1 jam/3600 detik

= 0,45 lb/detik

WHP = -Ws . m

= 30,00239 ft.lbf/lbm.detik . 0,458 lb/detik

= 13,749 ft.lbf/lbm x lbm550ft.lbf/

1HP

= 0,0249 HP

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa η P =

28 %

BHP = P

WHPη

= HP125,302,0

0249,0=

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor ηm =

80%

Daya Pompa actual = m

WHPη

= 8,0

125,0

= 0,1562 HP


Kesimpulan :

- Jenis : sentrifugal

- Bahan : cast iron


- Daya : 1 HP

- Jumlah : 1 buah

40. TANGKI PENAMPUNG DESTILAT METHANOL ( F-149 )

Fungsi : untu menampung produk methanol.




Vmin = 45.078,7573/56,606

= 796,3601 cuft

Volume faktor = 1,2

Volume tangki = 1,2 x 796,3601 = 955,6321 cuft ≈ 956 cuft

Ukuran tangki


L = 3D

V = 0,785 x D x L

= 0,785 x 3D3

956 = 2,355 D3

D = 7,4034 ft

L = 3 x 7,4034 = 22,2103 ft


Kapasitas : 956 cuft




Fungsi : untu menampung produk ethanol yang tidak terpakai.




Vmin = 18.918,2526/56,606

= 334,2093 cuft

Volume faktor = 1,2

Volume tangki = 1,2 x 334,2093 = 401,0512 cuft ≈ 401 cuft

Ukuran tangki


L = 3D

V = 0,785 x D x L

= 0,785 x 3D3

401 = 2,355 D3

D = 5,5428 ft

L = 3 x 5,5428 = 16,6287 ft


Kapasitas : 401 cuft



37. WHB ( R-127 )

Fungsi : untuk mendinginkankan gas – gas dari gasifier.

APPENDIKS D

PERHITUNGAN UTILITAS

Utilitas pada suatu pabrik adalah bagian atau unit yang dapat menunjang

proses produksi. Adapun utilitas di dalam pra rencana pabrik Methanol ini

meliputi 5 unit, yaitu:

1. Unit Penyediaan Steam

2. Unit Penyediaan Air

3. Unit Refrigerator

4. Unit Pembangkit Tenaga Listrik

5. Unit Penyediaan Bahan Bakar 1. Unit Penyediaan Steam

Kebutuhan steam dipenuhi dengan jalan menguapkan air di dalam sebuah

ketel (boiler). Untuk itu maka kesadahan air pengisi ketel (boiler feed water) harus

benar – benar diperhatikan dan diperiksa dengsn teliti serta harus bebas dari

kotoran yang mungkin akan mengganggu jalannya operasi pabrik.

Kualitas steam yang diperlukan dalam proses diperhitungkan menurut

pemakaian setiap harinya dari masing – masing alat. Menurut perhitungan dari

bab – bab sebelumnya.

Kebutuhan steam adalah sebagai berikut:

1. WHB = 135.149,69 Kg/jam

2. Shift konverter = 1.000,4825Kg/jam

3. Heat Excahanger = 484.843,0624 kg/jam

4. Converter = 11.235,7513 Kg/jam

5. Reboiler = 12.709,0294 Kg/jam

Total = 644.578,0156 Kg/jam

Faktor kehilangan (10%) = 64.457,80156 Kg/jam

Faktor keamanan (15%) = 96.686,7023 Kg/jam

Jadi kuantitas steam yang harus dihasilkan oleh boiler:

= 644.578,0156 Kg/jam + 64.457,80156 Kg/jam + 96.686,7023 Kg/jam

= 805.722,5195 Kg/jam

= 1.776.313,976 lb/jam

Direncanakan steam yang digunakan adalah saturated steam dengan kondisi:

Suhu (T) = 150°C = 302°F

Tekanan (P) = 69,06 psia = 475,8 Kpa

λ = 504,946 Kkal/Kg

Karena kebutuhan steam tertinggi adalah 150 oC, maka digunakan saturated steam

dengan kondisi:

Suhu (T) = 213°C = 415°F

Tekanan (P) = 20 atm = 293,92 psia = 20,265 bar

Karena tekanan di atas 18 bar maka digunakan boiler dengan jenis Water Tube

Boiler dan efisiensi 85 - 90% (Ulrich hal 109)

Boiler Horse Power = 5,34

)h-(h Ms fg

xH fg

Dimana:

Ms = massa steam yang dihasilkan oleh boiler, lb/jam

= 634,418.368.275,0

976,313.776.1=

hf = Enthalpi air pada suhu 86 oF

hfg = enthalpi uap air pada suhu 86 oF

hg = enthalpi uap air pada suhu 415 oF

34,5 = konstanta penyesuaian pada penguapan 1 lb air/jam dari 86 oF dan

tekanan 14,7 psia menjadi uap kering.

Dari Kern, tabel 7 hal 817 diperoleh:

hf pada suhu 86 oF = 54,002 Btu/lb

hfg pada suhu 86 oF = 1045,18 Btu/lb

hg pada suhu 415 oF = 1202,56Btu/lb

Boiler Hp = Hpx

580.569394,579.565,3418,1045

)002,5456,1202(976,313.776.1≈=

−

Kapasitas Boiler = Q =1000

)002,5456,1202(976,313.776.11000

)( −=

− fg hhMs

= 2.040.199,628

Luas perpindahan panas dan jumlah tube boiler

Heating surface dari boiler = 10 ft2/Hp boiler

Total heating surface = 10 ft2/Hp x 56.580 Hp = 565.800 ft2

Direncanakan panjang tube standar = 16 ft

Ukuran pipa yang digunakan = IPS 4 in

Luas permukaan leher feed = 1,178 per in

Jumlah tube = Nt =16.178,1

800.565at.lA

= = 30.019,1002 = 30.019 buah

Kebutuhan bahan bakar untuk boiler dipilih jenis fuel oil 33oAPI dengan heating

value 132.000 (Perry’s ed 3)

Rate steam = 1.776.313,976 lb/jam

Dari persamaan 173 W.H hal 130 didapat:

Faktor evaporasi = 0989,13,970

)002,5456,1202(3,970

)(=

−=

− fg hh

Jadi air yang dibutuhkan = 1,0989 x 1.776.313,976 lb/jam

= 1.951.991,428 lb/jam

= 885.408,4767 Kg/jam

= 21.249.803,44 Kg/hari

Kuantitas bahan bakar didapat dari:

= valueheatingηboiler x

)hMs(h f−

= 13200085,0

))002,54(56,1202(976,313.776.1x

− = 18.183,5974 lb/jam

Spesifikasi :

Nama alat : Boiler

Jenis : Water Tube Boiler

Kapasitas boiler : 2.040.199,628 lb/jam

Rate steam : 1.776.313,976 lb/jam

Efisiensi : 85%

Bahan bakar : fuel oil 35oAPI

Heating Surface : 565.800 ft2

Jumlah tube : 30.019 buah

Panjang tube : 16 ft

Ukuran tube : IPS 4 in

2. Unit Penyediaan Air

Air Pendingin:

Cooler = 13.825.988,94 Kg/hari = 30.481.085,96 lb/hari

Cooler = 142.177,4396Kg/hari = 313.447,5788 lb/hari

Cooler = 37.663,35233 Kg/hari = 83.033,473 lb/hari

Kondensor = 7.480.475,23 Kg/hari = 16.491.623,83lb/hari

Kondensor = 54.233,9969 Kg/hari = 119.565,4885 lb/hari

= 21.540.538,96 Kg/hari = 47.488.756,33 lb/hari

Kuantitas penambahan air = 0,25 x 21.540.538,96 Kg/hari

= 5.385.134,74 Kg/hari

Kebutuhan air umpan boiler = 852.782,616 Kg/hari

Air Sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk memenuhi kebutuhan karyawan, laboratorium,

taman dan kebutuhan yang lain.

Syarat – syarat air sanitasi:

1. Syarat fisik:

Berada di bawah suhu udara

Warananya jernih

Tidak berasa

Tidak berbau

2. Syarat Kimia:

Tidak mengandung logam berat seperti Pb, As, Cr, Cd, Hg

Tidak mengandung zat – zat kimia beracun

Warnanya jernih

3. Syarat Mikrobiologis

Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri patogen

Air sanitasi dipakai untuk memenuhi keperluan laboratorium, karyawan dan air

untuk cuci-cuci. Berdasarkan Vilbrandt dan Dryden “ Chemical Engineering

Plant Design” fig 6-35 hal 235 maka dibutuhkan karyawan sebanyak 38 orang-

jam / hari/step.

Dalam pabrik Methanol ini terdapat 18 tahapan proses :

= 535,52/8

18//38≈=

−harixshiftjam

stepstepxharijamorang orang/shift

Karena karyawan shift dibagi 4 regu, dimana 3 regu kerja dan 1 regu istirahat,

maka jumlah karyawan bagian proses = 53 orang / shift x 4

= 212 orang

Diperkirakan kebutuhan air karyawan = 100 L / hari, maka kebutuhan air / hari:

= 212 x 100 = 21200 L/hari = 21200 Kg/hari

Air untuk laboratorium (asumsi 50% kebutuhan karyawan) :

= 50% x 21200 Kg/hari = 10.600 Kg/hari

Air untuk cuci – cuci dan lain-lain (asumsi 1,5 kali kebutuhan karyawan) :

= 1,5 x 21200 Kg/hari = 31.800 Kg/hari

Kebutuhan air sanitasi : 21200 Kg/hari + 10.600 Kg/hari + 31.800 Kg/hari

: 63.600 Kg/hari

Jadi kebutuhan air per hari:

= air pendingin + air umpan boiler + air sanitasi

= ( 21.540.538,96 + 852.782,616 + 63.600) Kg/hari

= 22.456.921,58 Kg/hari

Air yang tersirkulasi adalah steam kondensat dan air pendingin dengan asumsi

kerugian selama sirkulasi 25%.

Kehilangan air selama sirkulasi = 2.970.861,976 + (0,25 x 852.782,616)

= 3.184.057,63

Jadi make up air yang disuplai = 3.184.057,63 Kg/hari

Sehingga total air sungai yang dibutuhkan :

= jumlah make up + air sanitasi

= 3.184.057,63 + 63.600

= 3.247.657,63 Kg/hari

= 135.319,0679 Kg/jam = 298.327,4586 lb/jam

PROSES PENGOLAHAN AIR

Proses pengolahan air yang dilakukan pada pra rencana pabrik Methanol ini

dilakukan sebagai berikut:

Air sungai dipompakan ke dalam bak sedimentasi untuk dilakukan

pengendapan awal kemudian dilanjutkan dipompa ke bak skimmer untuk

dipisahkannya dari kotoran yang mengapung. Kemudian dipompakan ke dalam

tangki clarifier untuk ditambahkan koagulan Al2(SO4)3. Bak dilengkapi dengan 10

buah baffle yang pada awalnya baffle dipasang berdekatan dan selanjutnya

dipasang agak berjauhan, sehingga sudah terbentuk flok- flok partikel yang pada

akhirnya dapat terendapkan.

Selanjutnya dilakukan penyaringan dari partikel-partikel yang masih ada

di dalam Sand Filter. Selanjutnya air yang sudah bersih ditampung dalam bak

penampung air bersih. Dari bak penampung ini sebagian air dipompa ke bak air

klorinasi dan diberi desinfektan (Cl2). Selanjutnya dapat digunakan sebagai air

sanitasi dan sebagian lagi dipompa ke demineralizer untuk menurunkan

kesadahannya. Di dalam Demineralizer yang terdiri dari Kation Exchanger dan

Anion Exchanger yang berfungsi untuk menghilangkan kation dan anion yang

tidak diinginkan karena dapat mengganggu kelancaran kerja pada proses

peralatan. Setelah keluar dari tangki Demineralizer diharapkan kadar kation dan

anion di dalam sudah memenuhi syarat sebagai air pengisi boiler, dan air

pendingin. Dari Demineralizer sebagian air dipompa ke Deaerator untuk

menghilangkan gas – gas impuritis yang masih terikut dalam air umpan boiler

yaitu menggunakan steam sebagai pemanas. Sebagian lagi air dipompa ke bak

penampung air pendingin untuk air pendingin. Untuk air pendingin yang telah

digunakan dipompa kembali ke Cooling Tower untuk didinginkan sehingga dapat

digunakan kembali.

1. Pompa Air Sungai (L-211)

Fungsi : untuk memompa air dari sungai ke bak sedimentasi.

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air = 135.319,0679 kg/jam

= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik

ρ air = 62,5 lb/ft3

μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10 -4 b/ft.detik

Jumlah air yang harus dipompa = 5,624586,327.298

= 4.773,2393 ft3/jam

= 79,5539 ft3/menit

= 595,0632 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (1,4761) 0,45 (62,1608)0,13

= 7,9548 in

8 in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:

ID = 8,625 in = 0,71875 ft

A = 50 in2 = 0,3472 ft2.

ID = 7,981 in = 0,6651 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sftAQ /2514,4

3472,0/4761,12

3

==

Menentukan NRe

NRe = 8188,999.29110.0523,6

2514,46651,01608,624 == −

xxDvμρ

Karena 291.999,8188 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Commersial Steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

410.2703,26651,0

000151,0 −==Dε

Diperoleh f = 0,0043

Asumsi panjang pipa = 500 m

Dari tabel 12.10-1 Geankoplis hal 98 didapat=

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 298,6299 ft

Δl = 300 +298,6299 ft

= 798,6288

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21AA

−

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsftgc

v /.15449,0174,31.2

)/2515,4(55,0.2

222 ==

Menghitung friksi





ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.5758,2174,32.2

)/2515,4(17,92

.2

==

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-0)2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsftgc

v ..28089,0174,32.2

)/2515,4(12

22

==

sehingga:

ΣF = (5,80144 + 0,15449 + 2,5758 +0,28089 )ft.lbf.lbm

= 8,81262 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 31,1876

Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 31,1876 ft – 0 ft = 31,1876 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 4,2515 ft/s

0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+−+− ∑ rWFPPzz

gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 81262,8)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)02515,4(174,322

1 22 =0

-Ws = 40,2811 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = HpsxftxWs 7567,6550

1608,62/4761,1)( 3

=−

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = ηP = 63%

BHP = HpinHpP

WHP 117249,1063,0

7567,6≈==

η


pompa = ηP = 87%

Daya Pompa Aktual = HPBHP 136436,1287,0

11===

η

Kesimpulan:

Nama alat = Pompa Air sungai

Kode = L-211

Fungsi = untuk memompa air sungai menuju ke bak skimmer

Type = Pompa centrifugal

Bahan = Cast Iron

Bahan pipa = Comersial Steel

Dimensi Pmpa:

Kapasitas = 1,4761 ft3/s

Ukuran Pipa = 8 in IPS Sch 40”

Panjang pipa = 798,6299 ft

daya pompa = 13 HP

n = 2 buah (1 cadangan)

2. Bak sedimentasi (F-212)

Fungsi : untuk pengolahan pendahuluan dari air sungai.

Bahan konstruksi : beton bertulang

Rate volumetrik = 135,3191 m3/jam

Waktu pengendapan = 24 jam

Volume air = 135,3191 m3/jam x 24 jam

= 3.247,6584 m3/jam

Bak air dibagi menjadi 3 bak, sehingga:

Volume bak = 36584,247.3 m3

= 1.082,5528 m3

Bak berbentuk persegi panjang dengan ukuran :

Tinggi = lebar = x

Panjang = 2,5 x

Vb = 2,5 x3

1.082,5528 m3= 2,5 x3

x = 7,5655 m

Kesimpulan :

- panjang : 19,6024 m

- lebar : 7,5655 m

- tinggi : 7,5655 m

3. Pompa sedimentasi (L-213)

Fungsi : untuk memompa air dari bak sedimentasi ke bak skimmer

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air = 135.319,0679 Kg/jam

= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik




= 4.773,2393 ft3/jam

= 79,5539 ft3/menit

= 595,0636 gpm


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (1,4761) 0,45 (62,1608)0,13

= 7,9548 in


ID = 8,625 in = 0,71875 ft

A = 50 in2 = 0,3472 ft2.

ID = 7,981 in = 0,6651 ft


v2 = sftft

sftAQ /2514,4

3472,0/4761,12

3

==

Menentukan NRe

NRe = 8188,999.29110.0523,6

2514,46651,01608,624 == −

xxDvμρ



ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

410.2703,26651,0

000151,0 −==Dε







Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 298,6299 ft

Δl = 300 +298,6299 ft

= 798,6288


Kc =0,55 1

21AA

−


Kc = 0,55 (1-0) = 0,55


v /.15449,0174,31.2

)/2515,4(55,0.2

222 ==

Menghitung friksi





ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.5758,2174,32.2

)/2515,4(17,92

.2

==


Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-0)2

= 1


v ..28089,0174,32.2

)/2515,4(12

22

==

sehingga:

ΣF = (5,80144 + 0,15449 + 2,5758 +0,28089 )ft.lbf.lbm


Direncanakan






v1 = kecepatan aliran fluida = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida bak sedimentasi = 4,2515 ft/s

0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 81262,8)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)02515,4(174,322

1 22 =0




1608,62/4761,1)( 3

=−


pompa = ηP = 63%

BHP = HpinHpP

WHP 117249,1063,0

7567,6≈==

η


pompa = ηP = 87%


11===

η

Kesimpulan:


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pmpa:




daya pompa = 13 HP


4. Bak Skimmer (F-214)

Fungsi : untuk memisahkan kotoran yang mengapung sekaligus sebagai

bak pengendapan awal.

Laju alir = 135.319,0679 kg/jam

Volume air = 135,3191 m3/jam x 12 jam

= 1.623,8292 m3

Terdiri dari 2 buah bak masing masing bak berisi 39146,81128292,623.1 m=

Direncanakan bak berisi 80% volume maka :

Volume bak = 8,0

9146,811 m3

= 1.014,8933 m3


Tinggi = lebar = x

Panjang = 2,5 x

Vb = 2,5 x3

1.014,8933 m3= 2,5 x3

x = 7,4045 m

Kesimpulan :

- Kapasitas : 1.014,8933 m3

- Bahan konstruksi : beton bertulag

- panjang : 18,5112 m

- lebar : 7,4045 m

- tinggi : 7,4045 m

5. Pompa Clarifier (L-215)

Fungsi :untuk memompa air dari bak skimmer ke clarifier

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air = 135.319,0679 Kg/jam

= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik




= 4.773,2393 ft3/jam

= 79,5539 ft3/menit

= 595,0636 gpm


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (1,4761) 0,45 (62,1608)0,13

= 7,9548 in


ID = 8,625 in = 0,71875 ft

A = 50 in2 = 0,3472 ft2.

ID = 7,981 in = 0,6651 ft


v2 = sftft

sftAQ /2514,4

3472,0/4761,12

3

==

Menentukan NRe

NRe = 8188,999.29110.0523,6

2514,46651,01608,624 == −

xxDvμρ



ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

410.2703,26651,0

000151,0 −==Dε







Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 298,6299 ft

Δl = 300 +298,6299 ft

= 798,6288


Kc =0,55 1

21AA

−


Kc = 0,55 (1-0) = 0,55


v /.15449,0174,31.2

)/2515,4(55,0.2

222 ==

Menghitung friksi





ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.5758,2174,32.2

)/2515,4(17,92

.2

==


Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-0)2

= 1


v ..28089,0174,32.2

)/2515,4(12

22

==

sehingga:

ΣF = (5,80144 + 0,15449 + 2,5758 +0,28089 )ft.lbf.lbm


Direncanakan






v1 = kecepatan aliran fluida = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida bak sedimentasi = 4,2515 ft/s

0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 81262,8)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)02515,4(174,322

1 22 =0




1608,62/4761,1)( 3

=−


pompa = ηP = 63%

BHP = HpinHpP

WHP 117249,1063,0

7567,6≈==

η


pompa = ηP = 87%


11===

η

Kesimpulan:


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pmpa:




daya pompa = 13 HP


6. Tangki Clarifier (F-210)

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi yaitu dengan

jalan penambahan alum atau Al2(SO4)3.18 H2O

Bahan : Carbon steel SA 283 Grade D

Allowable stress = 18750 psi

Pengelasan = Double welded butt joint (0,8)

Faktor korosi = 1/16

Densitas = 995,68 kg/m3

Kapasitas = 298.327,4586 lb/jam

Perhitungan :

Rate volumetrik (Q) = densitaskapasitas

= 3/1608,62/4586,327.298

mkgjamlb

= 479,9286 ft3/jam = 0,1333 ft3/s

Kecepatan clarifier = 0,1 – 0,3 m/s ( Ulrich, hal.232), diambil kecepatan

0,1 m/s = 0,3280 ft/s

A = vQ

= 23

4064,0/3280,0/1333,0 ftsftsft=

A = ¼ . π . D2

24064,0 ft = ¼ . π . D2

D = 0,7195 ft2 = 8,6342 in2

Standardisasi do (Brownell and Young , tabel 5.7 hal 89)

do = 12 in = 1 ft

Sesuai dengan tabel 4-25 hal. 231 Ulrich, diperoleh waktu tinggal bahan

dalam clarifier < 300 detik, maka diambil harga t = 180 detik

Volume air = 0,1333 ft3/s x 180 detik

= 23,994 ft3

Direncanakan volume liquid = 80 % Vtangki

Volume tangki = 0,8 x 23,994 ft3

= 19,1952 ft3

Volume clarifier = ¼ x π x D2 x L

19,1952 ft3 = ¼ x π x (1 ft)2 x L

L = 24,4525 ft = 293,4298 in

Kebutuhan alum = 30 % dari V air total dengan konsentrasi 80 ppm atau

80 mg tiap 1 Liter air ( 0,08 kg/m3)

Koagulan( alum) yang dibutuhkan : 30 % x 293,4298 m3 x 0,08 kg/m3

= 7,0423 kg/jam

= 169,0156 kg/hari = 372,6155 lb/hari

Tangki berbentuk silinder dengan tutup bawah conis :

Tutup berbentuk sudut 120º

Direncanakan tangki clarifier berjumlah 3 buah, sehingga

xLsxditg

dix 23

42124

3

Vliquida πα

π+=

3

4298,293 3m = dixditg

x 5,14120.2

1di

242

3 ππ+

97,8099 m3 = 0,22661 di3 + 1,1775 di3

di = 4,1146 m = 13,4993 ft

Tinggi shell : 1,5 di

= 1,5 x 4,1146 m

= 6,1719 m = 20,2490 ft

tinggi liquida dalam shell = 2.4/shell dalam liquida V

diπ

= 2)1146,4.(4/4298,293

π = 22,0789 ft

Tinggi tutup bawah berbentuk conis :

tg ½ α = hxdi5,0

tg ½ . 120º = h

x 1719,65,0

h x tg 60º = 3,0859

h = 1,7817 m = 5,8454 ft

Tinggi mixer = tinggi shell + tinggi tutup bawah

= 6,1719 m + 1,7817 m

= 7,9536 m

= 26,0945 ft

Menentukan Pengaduk

Jenis pengaduk = axial turbin 6 blades sudut 45o (GG.Brown hal 507)

bahan impeller = High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316

Bahan poros pengaduk = Hot Roller SAE 1020

Dari G.G. Brown hal 507, diperoleh data – data sbb:

Dt/Di = 2,4 – 3,0

Zi/Di = 0,75 – 1,3

Z1/Di = 2,7 – 3,9

W/Di = 0,17

Dimana Dt = Diameter dalam dari silinder

Di = Diameter impeller

Zi = tinggi impeller dari dasar tangki

Z1 = tinggi liquid dalam silinder

W = lebar daun impeller

1. Menentukan diameter impeller

Dt/Di =3,0

Di = Dt/3,0

= (13,4993 ft)/3,0

= 4,4998 ft

2. Menentukan tinggi impeller dari dasar tangki

Zi/Di = 0,9

Zi =0,9 Di

= 0,9 . 4,4998 ft

= 4,0498 ft

3. Menentukan panjang impeler

L/Di = ¼ (Geankoplis, tabel 3.4-1 hal 144)

L = ¼ Di

= ¼ . 4,4998 ft = 1,1249 ft

4. Menentukan lebar daun impeller

W/Di = 0,17

W = 0,17. Di

W =0,17 . 4,4998 ft = 0,7649 ft

5. Menentukan tebal blades

J/Dt = 1/12 ( Geankoplis tabel 3-4.1 hal. 144)

J = Dt/12

= 13,4993 ft /12

= 1,1249ft

6. Menentukan jumlah pengaduk

n = 22xDiHliquida

= 2)4998,4(20789,22

xft

= 0,5452 buah ≈ 1 buah

Perhitungan Daya Pengaduk

P = c

53

g.DiΦ.ρ.n (G.G. Brown hal 508.)

Dimana : P = Daya Pengaduk

Φ = Power number

ρ = Densitas bahan

Di = Diameter impeller

gc = 32,2 lbft/dt2.lbf

n = putaran pengaduk = 100 rpm = 1,67 rps

Menghitung bilangan Reynold (NRe)

NRe = μ.n.ρDi2

Asumsi:

μair = 1,05 cp x 6,7197.10-4 cp

lbm/ft.dt

= 7,056.10-4 lbm/ft.dt

NRe = iklbm/ft.det7,056.10

5,541lb/ft.1,67rpm.64,49984-

22

= 3.140.875,767 (aliran turbulen >> 2100)

Dari G.G Brown fig.4.77 hal 507 didapatkan Φ = 7

P = .lbfdt32,2lb.ft/

.(4,4998))).(1,67rpsb/ft7.(65,541l2

533

=9935,9143 lb.ft/dt

= 9935,9143 lb.ft/dt x t550lb.ft/d

1Hp

= 18,065 Hp ≈ 18 HP

Kehilangan daya

- Gain Losses 10 %

- Transmission System Losses (kebocoran tenaga akibat motor, seperti pada belt

dan gear) 15 % power input.

Sehingga daya yang dibutuhkan:

P yang dibutuhkan = (10 + 15 %) P + P

= (0,1+0,15) 18 + 18 HP

= 22,5 HP ≈ 23 HP

Kesimpulan:

Nama alat = Tangki Clarifier

Kode = F-210

Fungsi = Sebagai tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi yaitu dengan

jalan penambahan alum atau Al2(SO4)3.18 H2O

Bahan = Carbon steel SA 283 Grade D

Kapasitas = 298.327,4586 lb/jam

do = 12 in = 1 ft

Jumlah = 3 buah

Dimensi Pengaduk:

Jenis pengaduk = axial turbin 6 blades sudut 45o (GG.Brown hal 507)

bahan impeller = High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316

Bahan poros pengaduk = Hot Roller SAE 1020

Diameter impeller = 4,4998ft

Tinggi impeller dari dasar tangki = 4,0498 ft

Panjang impeller = 1,1249 ft

Lebar daun impeller = 0,7649 ft

Tebal blades = 1,1249ft

Jumlah pengaduk = 1 buah

7. Sand Filter (H-216)

Fungsi : untuk menyaring partikel – partikel yang masih ada dalam air dari

bak air clarifier.

Ketentuan :

- Berbentuk silinder dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart

dished head.

- Waktu penyaringan : 0,5 jam

- Bahan Bed pasir

- Volume bahan dalam silinder = 85%

a. Penentuan volume bejana

Rate Volumetrik : 135,3191 m3/jam

Volume air dalam bejana = 135,3191 m3/jam x 0,5 jam

= 67,6596 m3

Porositas =tanpadagruangkoson

gruangkoson

VVV

+

Asumsi = -Porositas bed = 0,4

- Air terisi dalam bed = 60% air masuk

Maka air dalam bed = 0,6 x 67,6596 m3

= 40,5957m3

Sehingga Vb = Vp- Vair

Maka volume ruang kosong = 0,15 x 67,6596 m3

= 10,1489 m3

Maka persamaan tersebut diatas menjadi:

0,4pV+

=1489,10

1489,10

Vpadatan= 15,7982 m3

Sehingga Vb = Vp + Vair

=15,7982 + 10,1489

= 25,9471

Bila bejana terisi oleh 85% bahan, maka:

Vbejana = 85,09471,25

= 30,526 m3

b. Penentuan dimensi bejana

Mula – mula bejana dianggap berbentuk silinder dengan perbandingan:

L/D = 1,5

Vb = π/4 x D2 x L

30,536 m3 = 1,178D3

D = 2,9592 m = 116,5039 in ≈ 120 in

Standardisasi (Tabel 5.7 Brownell and Young )

Diameter standart = 120 in = 10 ft =3,048m

Tinggi silinder : 1,5 x 120 = 180 in = 4,572m

Kesimpulan :

Nama Alat : Sand Filter

Kode Alat : F-217

Fungsi : untuk menyaring partikel yang masih terdapat dalam air.

Dimensi bejana: D: 3,0441 m

L: 4,572 m

Bahan Konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

8. Bak Air Bersih (F-217)

Fungsi : untuk menampung air bersih yang berasal dari sand filter.

Laju alir = 135.319,0679 kg/jam = 135,3191 m3/jam

Volume air =135,3191 m3/jam x 24 jam

= 3.247,6584 m3

Direncanakan bak berisi 80% volume maka :

Volume bak = 8,0

3191,135 m3

= 169,1489 m3


Tinggi = lebar = x

Panjang = 2,5 x

Vb = 2,5 x3

169,1489 m3= 2,5 x3

x = 4,0783 m

Kesimpulan :

Nama alat = Bak Air Bersih

Kode = F-218

Tinggi = 4,0783 m

Lebar = 4,0783 m

Panjang = 10,1871 m

Bahan Konstruksi = beton bertulang

9. Pompa ke Bak Klorinasi (L-219)

Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air bersih ke bak klorinasi

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air = 63600 kg/hari = 2650 kg/jam

= 5842,19 lb/jam


μair = 0,9 cps = 6,0523 . 10-4lb/ft.detik

Jumlah air yang harus dipompa = 5,6219,5842

= 93,4750 ft3/jam

= 1,5579 ft3/menit = 0,025965 ft3/detik

= 11,6532 gpm


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,025965) 0,45 (62,1608)0,13

= 1,2912 in

1 ½ in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:

OD = 1,9 in = 0,1583 ft

A = 2,04 in2 = 0,0142 ft2.

ID = 1,610 in = 0,1342 ft


v2 = sftft

sftAQ /8285,1

0142,0/025965,0

2

3

==

Menentukan NRe

NRe = 5003,202.2510.0523,6

8285,11342,01608,624 ==

−

xxDvμρ



ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

310.1252,11342,0

000151,0 −==Dε







Le = (1x 9 x 0,1342)+(4 x 35 x 0,1342)

= 60,2558 ft

Δl = 800 +60,2558 ft

= 860,2558


Ff = 4 x f x gc

vxDL

2

2Δ

Ff = 4 x 0,008 x ( )174,322

8285,11342,0

2558,860 2

xx

= 0,8963 ft. lbf/lbm

Menghitung friksi kontraksi

Kc =0,55 1

21AA

−

A1 = luas sungai ≈ 0

A2 = luas penampang pipa = 0,3472 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55


v/.0156,0

174,32.2)/8285.1(55,0

.2

222 ==

Menghitung friksi


Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 9

elbow, 90o = 4 buah; Kf = 35

Globe valve wide = 1 buah, Kf = 6

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.5758,2174,32.2

)/2515,4(17,92

.2

==


Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-0)2

= 1


v ..0519,0174,32.2

)/8285,1(12

22

==

sehingga:

ΣF = (0,8963 + 0,0156 + 0,4765 +0,0519 )ft.lbf.lbm

= 1,4403 ft.lbf.lbm

Direncanakan





P2 = tekanan operasi bak air bersih = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2


v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 1,828/5 ft/s

Menentukan Daya Pompa

0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 4403,1)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)08285,1(174,322

1 22 =0



WHP =550)( ρxQxWs−

WHP = Hpsxftx 0917,0550

1608,62/025965,02396,31 3

=


pompa = ηP = 48%

BHP = HpHpP

WHP 5,0191,048,0

0917,0≈==

η


pompa = ηP = 80%

Daya Pompa Aktual = HPHpBHP 1625,08,05,0

===η

Kesimpulan:

Nama alat = Pompa klorinasi

Fungsi = untuk memompa air dari bak air bersih menuju ke bak klorinasi


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pmpa:


Ukuran Pipa = 1 ½ in IPS Sch 40”


daya pompa = 1 HP

n = 1 buah

10. Bak Klorinasi (F-227)

Fungsi : untuk menampung air bersih serta proses klorinasi untuk

membunuh kuman penyakit.

Rate Volumetrik : 63600 kg/hari = 2650 kg/jam = 2,65 m3/jam

Waktu tinggal : 5 jam

Volume bak : 2,65 m3/jam x 5 jam= 13,25 m3

Direncanakan bak berisi 85%nya maka:

Volume tangki : 35882,1585,025,13 m=

Direncanakan bak berbentuk silinder dengan panjang L = 1,5D

V = π/4 x D2 x 1,5D

15,5882= π/4 x D2 x 1,5D

15,5882= 1,1775 D3

D = 2,3656 m

L = 3,5484 m

Klorin diperlukan tiap 100 ton air= 0,01 kg

Kebutuhan Klorin per tahun

= (63600/100.000)x 0,01 x 330 hari/tahun = 20,988

Kesimpulan:

Kode alat : F-230

Kapasitas :15,5882 m3

Bentuk : silinder tertutup

Dimensi: - Diameter = 2,3656 m

- Panjang = 3,5484 m

11. Pompa tangki air sanitasi (L-228)

Fungsi : untuk memompa air sanitasi dari bak air sanitasi ke peralatan

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air= 2650 kg/jam

= 5842,19 lb/jam




= 93,4750 ft3/jam

= 1,5579 ft3/menit = 0,025965 ft3/detik

= 11,6532 gpm


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,025965) 0,45 (62,1608)0,13

= 1,2912 in

1 ½ in IPS Sch 40” (Geankoplis hal 892 App A-5) diperoleh:

OD = 1,9 in = 0,1583 ft

A = 2,04 in2 = 0,0142 ft2.

ID = 1,610 in = 0,1342 ft


v2 = sftft

sftAQ /8285,1

0142,0/025965,0

2

3

==

Menentukan NRe

NRe = 5003,202.2510.0523,6

8285,11342,01608,624 ==

−

xxDvμρ



ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

310.1252,11342,0

000151,0 −==Dε







Le = (1x 9 x 0,1342)+(4 x 35 x 0,1342)

= 60,2558 ft

Δl = 800 +60,2558 ft

= 860,2558


Ff = 4 x f x gc

vxDL

2

2Δ

Ff = 4 x 0,008 x ( )174,322

8285,11342,0

2558,860 2

xx



Kc =0,55 1

21AA

−

A1 = luas sungai ≈ 0


Kc = 0,55 (1-0) = 0,55


v/.0156,0

174,32.2)/8285.1(55,0

.2

222 ==

Menghitung friksi


Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 9

elbow, 90o = 4 buah; Kf = 35


ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.5758,2174,32.2

)/2515,4(17,92

.2

==


Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-0)2

= 1


v ..0519,0174,32.2

)/8285,1(12

22

==

sehingga:

ΣF = (0,8963 + 0,0156 + 0,4765 +0,0519 )ft.lbf.lbm

= 1,4403 ft.lbf.lbm

Direncanakan





P2 = tekanan operasi bak klorinasi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2


v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 1,828/5 ft/s

Menentukan Daya Pompa

0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 4403,1)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)08285,1(174,322

1 22 =0





1608,62/025965,02396,31 3

=


pompa = ηP = 48%

BHP = HpHpP

WHP 5,0191,048,0

0917,0≈==

η


pompa = ηP = 80%

Daya Pompa Aktual = HPHpBHP 1625,08,05,0

===η

Kesimpulan:

Nama alat = Pompa Air Sanitasi

Fungsi = untuk memompa air dari bak air klorinasi ke bak air sanitasi


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pompa:


Ukuran Pipa = 1 ½ in IPS Sch 40”


daya pompa = 1 HP

n = 1 buah

12. Bak Air Sanitasi (F-229)

Fungsi : untuk menampung air dari bak klorinasi.

Rate Volumetrik : 63600 kg/hari = 2650 kg/jam = 2,65 m3/jam


Volume bak : 2,65 m3/jam x 5 jam= 13,25 m3


Volume tangki : 35882,1585,025,13 m=

Direncanakan bak berbentuk silinder dengan panjang L = 1,5D

V = π/4 x D2 x 1,5D

15,5882= π/4 x D2 x 1,5D

15,5882= 1,1775 D3

D = 2,3656 m

L = 3,5484 m

Klorin diperlukan tiap 100 ton air= 0,01 kg

Kebutuhan Klorin per tahun

= (63600/100.000)x 0,01 x 330 hari/tahun = 20,988

Kesimpulan:

Kode alat : F-232

Kapasitas :15,5882 m3

Bentuk : silinder tertutup

Dimensi:

- Diameter = 2,3656 m

- Panjang = 3,5484 m

13. Pompa Demineralizer (L-218)

Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air bersih ke tangki Demineralizer

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air = 3.184.057.63 kg/hari = 132.669,0679 kg/jam

= 292.482,227 lb/jam = 81,2451 lb/detik




= 4679,7156 ft3/jam

= 77,9953ft3/menit

= 583,4045 gpm

Rate Air = 135.319,0679kg/jam

= 298.327,4586 lb/jam = 82,8687 lb/detik




= 4.773,2393 ft3/jam

= 79,5539 ft3/menit = 1,2999 ft3/detik

= 662,4584gpm


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (1,2999) 0,45 (62,1608)0,13

= 7,5073 in


ID = 8,625 in = 0,71875 ft

A = 50 in2 = 0,3472 ft2.

ID = 7,981 in = 0,6651 ft


v2 = sftft

sftAQ /7439,3

3472,0/2999,12

3

==

Menentukan NRe

NRe = 1086,745.25510.0523,6

7439,36651,01608,624 == −

xxDvμρ

Karena 255.745,1086> 2100 maka benar bahwa aliran turbulen


ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

410.2703,26651,0

000151,0 −==Dε







Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 298,6299 ft

Δl = 500 +298,6299 ft

= 798,6288

Menghitung friksi pipa

Ff = 4 x f x gc

vxDL

2

2Δ

Ff = 4 x 0,0043 x ( )174,322

7439,36651,06299,798 2

xx


Kc =0,55 1

21AA

−



Kc = 0,55 (1-0) = 0,55


v /.1198,0174,32.2

)/7439,3(55,0.2

222 ==

Menghitung friksi





ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.9975,1174,32.2

)/7439,3(17,92

.2

==


Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-0)2

= 1


v ..2178,0174,32.2

)/7439,3(12

22

==

sehingga:

ΣF = (4,4988 + 0,1198+1,9975+0,2178 )ft.lbf.lbm

= 6,8339 ft.lbf.lbm

Direncanakan








0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 8339,6)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)07439,3(174,322

1 22 =0





1608,62/4761,14054,31 3

=


pompa = ηP = 83%

BHP = HpHpP

WHP 6559,583,0614,4

≈==η


pompa = ηP = 85%


===η

Kesimpulan:

Nama alat = Pompa Demineralizer

Fungsi = untuk memompa air menuju ke bak demineralizer


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pompa:




daya pompa = 10 HP

n = 1 buah

14. Demineralizer

Terdiri dari kation dan anion exchanger untuk penghilangan kation dan

anion yang tidak digunakan.

A. Anion Exchanger ( D-220A)

Fungsi : untuk menghilangkan anion SO42-, NO2

-, F-

Kebutuhan air lunak = 4679,7156 ft3/jam

= 112313,1744 ft3/hari

= 292482,227 lb/jam

= 840214,8577 gal/hari

Jika anion exchanger itu beroperasi selama 16 jam/ hari dan 8jam

regenerasi, maka laju alirnya menjadi = gpmx

2238,87560168577,840214

=

Kandungan air masuk yang akan dihilangkan anionnya:

SO42- = 200 mg/L = 4,169 mek/L

NO2- = 10 mg/L = 0,333 mek/L

F- = 1,5 mg/L = 0,079 mek/L

Total = 4,577 mek/L

Dalam penukaran ion, anion – anion diatas diubah menjadi anion OH-

= 4,577 . 10-3 x 875,2238 x 16 x 60 x 3,785

= 14555,83582 grek/ hari

Digunakan resin OH- dengan kapasitas operasi 16 grek/ ft3 dan

regenerasi tiap hari

Volume resin = 16

83582,14555

= 909,7397 ft

Direncanakan akan digunakan sebuah unit penukaran ion dengan

tinggi bed = 600 in = 50 ft

Sehingga diameter bed:

D = ftx

xretinggix

volx 8131,4507397,9094

sin4

5,05.0

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡ππ

Tinggi tangki = 2 x tinggi resin

= 2 x 50 ft = 100 ft

B. Kation Exchanger (D-220B)

Fungsi : menghilangkan kation – kation Mg2+, Ca2+, H+, Fe2+, dan Mn2+.

Kebutuhan air lunak = 840.214,8577gal/ hari

Jika kation exchanger itu beroperasi selama 16 jam/ hari dan 8 jam

regenerasi maka laju alirnya = gpmx

2238,37560168577,840214

=

Kandungan air masuk yang akan dihilangkan kationnya:

Mg2+, Ca2+ = 0,5995 mek/L

H+ = 0,1 mg/L = 0,1 mek/L

Fe2+ = 1 mg/L = 10,0356 mek/L

Mn2+ = 0,5 mg/L = 0,0182 mek/ L

Total = 0,7533 mek/L

Dalam pertukaran ion, kation kation di atas dirubah menjadi kation H+

= 0,7533. 10-3 x 875,2238 x 16 x 60 x 3,785

= 2395,6546 grek/ hari

Digunakan resin OH- dengan kapasitas operasi 7 grek/ ft3 dan

regenerasi tiap hari

Volume resin = 76546,2395

= 342,2364 ft

Direncanakan akan digunakan sebuah unit penukaran ion dengan

tinggi bed = 30 in = 360 ft

Sehingga diameter bed:

D = ftx

xretinggix

volx 5249,14302364,3424

sin4

5,05.0

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡ππ

Tinggi tangki = 2 x tinggi resin

= 2 x 30 = 60ft

15. Bak Air Lunak (F-221)

Fungsi : untuk menampung air lunak dan kondensat sebelum ke Deaerator

Rate Volumetrik : 132.669,0679 kg/jam

: 132,6691m3/jam


Volume bak : 132,6691m3/jam x 5 jam

: 663,3455 m3


Volume tangki : 34065,78085,03455,663 m=

Tinggi = lebar = x

Panjang = 2,5 x

Vb = 2,5 x3

780,4065m3 = 2,5 x3

x = 6,7936 m

Kesimpulan :

Tinggi= 6,7936 m

Lebar = 6,7936 m

Panjang = 16,9590m


16. Pompa Deaerator (L-222)

Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air lunak ke deaerator

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air= 852.782,616 kg/hari

= 35.532,609 kg/jam

= 78.335,1898 lb/jam

= 21,7598 lb/detik

ρ air = 62,1608 lb/ft3


Jumlah air yang harus dipompa = 1608,62

1898,335.78

= 1260,2024 ft3/jam

= 0,35006 ft3/detik

= 157,12623 gpm


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,35006) 0,45 (62,1608)0,13

= 4,1599 in


ID = 4,500 in = 0,375 ft

A = 0,08840 ft2.

ID = 4,026 in = 0,3355 ft


v2 = sftft

sftAQ /9599,3

08840,0/35006,02

3

==

Menentukan NRe

NRe = 07016,15350310.38,5

9599,33355,01608,624 == −

xxDvμρ



ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

410.5007,43355,0

000151,0 −==Dε

Diperoleh f = 0,008






Le = (1x 9 x 0,3355)+(4 x 35 x 0,3355)+ (1x300x0,3355)

= 150,6395 ft

Δl = 500 +150,6395 ft

= 650,6395


Ff = 4 x f x gc

vxDL

2

2Δ

Ff = 4 x 0,008 x ( )174,322

9599,33355,0

6395,650 2

xx

= 15,12276 ft. lbf/lbm


Kc =0,55 1

21AA

−

A1 = luas penempang bak air lunak = 29146,0443 ft2


6

1

2 10.0052,3 −=AA

Kc = 0,55 (1-3,0052.10-6) = 0,54999


v /.13403,0174,32.2

)/9599,3(54999,0.2

222 ==

Menghitung friksi


Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 0,17

elbow, 90o = 3 buah; Kf = 0,75


ΣKf = 0,17 + (3 . 0,75) + 6 = 8,42

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.05185,2174,32.2

)/9599,3(42,82

.2

==


Kex = (1 - 2A

A1 )2


A2 = luas penampang deaerator = 738,,04689 ft2

4

1

2 10.19776,1 −=AA

= (1- )410.19776,1 − 2

= 0,99876


v ..24363,0174,32.2

)/9599,3(9999,02

22

==

sehingga:

ΣF = (15,12276 + 0,13403 + 2,05185 +0,24363 )ft.lbf.lbm


Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 2,1104 ft


Jadi ΔZ= ΔZ1 – ΔZ2 = 6,05ft – 2,1104 ft = 3,9395 ft


P2 = tekanan operasi deaerator = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2



Menentukan daya pompa

0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 12276,15)1608,62

8.21168,2116()174,32

9395,3(174,32)09599,3(174,322

1 22 =0





1608,62/35006,03059,19 3

=


pompa = ηP = 75%

BHP = HpHpP

WHP 10184,175,0

7638,0≈==

η


pompa = ηP = 80%


==η

Kesimpulan:

Nama alat = Pompa deaerator

Kode = L-222

Fungsi = untuk memompa air menuju ke tangki deaerator


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pmpa:




daya pompa = 1,25 HP


17. Pompa Peralatan (L-226)

Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air pendingin ke cooling tower

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air= 897.522,4567 kg/jam

= 1.978.696,181 lb/jam = 549,6384 lb/detik




181,696.978.1

= 31.659,1389 ft3/jam

= 527,6523 ft3/menit = 8,7942 ft3/detik

= 3.947,3871 gpm

Rate Air = 135.319,0679 kg/jam

= 298.327,4586 lb/jam = 82.8687 lb/detik




= 4.773,2393 ft3/jam

= 79,5539 ft3/menit = 1,2999 ft3/detik

= 662,4584gpm


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (1,2999) 0,45 (62,1608)0,13

= 7,5073 in


ID = 8,625 in = 0,71875 ft

A = 50 in2 = 0,3472 ft2.

ID = 7,981 in = 0,6651 ft


v2 = sftft

sftAQ /7439,3

3472,0/2999,12

3

==

Menentukan NRe

NRe = 1086,745.25510.0523,6

7439,36651,01608,624 == −

xxDvμρ

Karena 255.745,1086> 2100 maka benar bahwa aliran turbulen


ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

410.2703,26651,0

000151,0 −==Dε







Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 298,6299 ft

Δl = 500 +298,6299 ft

= 798,6288

Menghitung friksi pipa

Ff = 4 x f x gc

vxDL

2

2Δ

Ff = 4 x 0,0043 x ( )174,322

7439,36651,06299,798 2

xx


Kc =0,55 1

21AA

−



Kc = 0,55 (1-0) = 0,55


v /.1198,0174,32.2

)/7439,3(55,0.2

222 ==

Menghitung friksi





ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.9975,1174,32.2

)/7439,3(17,92

.2

==


Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-0)2

= 1


v ..2178,0174,32.2

)/7439,3(12

22

==

sehingga:

ΣF = (4,4988 + 0,1198+1,9975+0,2178 )ft.lbf.lbm

= 6,8339 ft.lbf.lbm

Direncanakan








0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 8339,6)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)07439,3(174,322

1 22 =0





1608,62/4761,14054,31 3

=


pompa = ηP = 83%

BHP = HpHpP

WHP 6559,583,0614,4

≈==η


pompa = ηP = 85%


===η

Kesimpulan:

Nama alat = Pompa Demineralizer

Fungsi = untuk memompa air menuju ke bak demineralizer


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pompa:




daya pompa = 10 HP

n = 1 buah

18. Tangki Deaerator ( F-232)

Fungsi : untuk menghilangkan gas impurities dalam air umpan boiler

dengan pemanas steam

Rate Volumetrik : 35.532,6090 kg/jam

: 35,5326 m3/jam

Waktu tinggal : 0,5 jam

Volume bak : 35,5326 m3/jam x 0,5 jam = 17,7663m3


Volume tangki : 39015,2085,0

7663,17 m=

Direncanakan bak berbentuk silinder dengan panjang L = 2D

V = π/4 x D2 x 2D

D = 2,370m

L = 4,740m

Kesimpulan :

Kapasitas : 20,9015m3

Bentuk : silinder horisontal

Diameter = 2,370m

Tinggi = 4,740m


19. Bak Air Pendingin (F-225)

Fungsi : untuk menampung air lunak, air pendingin dari Cooling Tower.

Rate volumetrik = (make up + air pendingin )

= (3.184.057,63 + 21.540.538,96)

= 24.724.596,59 kg/hari = 1.030.191,525 kg/jam

= 1030,1915 m3/jam

Waktu tinggal = 5 jam

Volume = 1.030,1915 m3/jam x 5 jam = 5.150.957,625m3


Volume tangki : 3147,950.059.685,0

625,957.150.5 m=

Tinggi = lebar = x

Panjang = 2x

Vb = 2 x3

6.059.950,147 m3= 2 x3

x = 1.740,6824m

Kesimpulan :

Kapasitas = 6.059.950,147m3

Tinggi = 1.740,6824m

Lebar = 1.740,6824m

Panjang = 3.481,3647 m


20. Cooling Tower (P-231)

Fungsi : mendinginkan air untuk proses pendinginan

Rate air = 897.522,4567 Kg/jam

= 897,5225m3/jam

= 237.098,5188 gpm = 3.951,6420 gpm

Suhu wet bulb (kelembaban 70%) = 25 ˚C

Suhu air masuk = 45 ˚C = 113 ˚F

Suhu air keluar menara = 30 ˚C = 86 ˚F

Jenis Counter Flow Induced Draft Cooling Tower

Konsentrasi air = 2 gpm/ ft3

Luas area pendingin = 28210,975.126420,951.3 ft=

Diambil persentase standard performance sebesar 100% sehingga dari fig

12-15. Perry didapat:

HP / luas tower = 0,041 Hp/ ft2

Power pan = 6,6676 Hp

Jadi power pan = 7 Hp

22. Pompa Air Pendingin (L-224)

Fungsi : untuk mengalirkan air dari bak air lunak ke bak air pendingin

Type : sentrifugal

Bahan : Cast Iron

Rate Air = 180.356,6651 lb/jam

ρ air = 62,1608 lb/ft3



6651,356.180

= 2901,4534 ft3/jam

= 0,80596 ft3/s


Diopt = 3,9 (Qf) 0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,80596) 0,45 (62,1608)0,13

= 6,0543 in


ID = 6,625 in = 0,5521 ft

A = 0,2007 ft2.

ID = 6,065 in = 0,5054 ft


v2 = sftft

sftAQ /0157,4

2007,0/80596,0

2

3

==

Menentukan NRe

NRe = 1262,496.23410.38,5

0157,45054,01608,624 ==

−

xxDvμρ



ε = 4,6 . 10-5 in = 0,000151 ft

410.9877,25054,0

000151,0 −==Dε

Diperoleh f = 0,004






Le = (1x 9 x 0,5054)+(4 x 35 x 0,5054)x (1 x 300 x 0,5054)

= 226,9246 ft

Δl = 500 +226,9246 ft

= 726,9246 ft


Ff = 4.f.gc

vDL

2.

2Δ

= 4 . 0,004 . 174,32.2

0157,4.0,5054

726,9246 2

= 1,4362


Kc =0,55 1

21AA

−

A1 = luas penampang bak air lunak = 29416,0443 ft2


6

1

2 10.823,6 −=AA

Kc = 0,55 (1-6,823.10-6) = 0,54999


v/.03432,0

174,32.2)/0157,4(54999,0

.2

222 ==

Menghitung friksi

Gate valve wide open = 1 buah; Kf = 0,17

elbow, 90o = 4 buah; Kf = 0,75


ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsftgc

vKf /.2980,2174,32.2

)/0157,4(17,92

.2

==



A2 = luas penampang air lunak = 29416,0443 ft2

6

1

2 10.7439,1 −=AA

Kex = (1 - 2Δ

Δ1 )2

= (1-1,7619.10-6)2

= 0,99999


v ..2506,0174,32.2

)/0157,4(.9999,02

22

==

sehingga:

ΣF = (1,4361 + 0,03432 + 2,2980 +0,2506 )ft.lbf.lbm

= 2,0190 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0 ft




P2 = tekanan operasi bak air lunak = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2



0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Wsx

++−

++− 0190,2)1608,62

8.21168,2116()174,32

1876,31(174,32)00157,4(174,322

1 22 =0





1608,62/80596,0)4572,33( 3

=


pompa = ηP = 48 %

BHP = HpHpP

WHP 73491,648,0

0476,3≈==

η


pompa = ηP = 86%


===η

Kesimpulan:

Nama alat = Pompa air pendingin

Kode = L-224

Fungsi = untuk memompa air dari bak air lunak ke bak air pendingin


Bahan = Cast Iron


Dimensi Pmpa:




daya pompa = 8 HP

n = 1 buah

Unit Penyediaan Refrigerant (NH3) Kebutuhan refrigerant pada utilitas digunakan pada cooler (E-131) dan kondensor

(E-142).

Kebutuhan Refrigerant sebagai pendingin : 2.686,7985 + 126.430,5149 kg/jam

= 129.117,3134 kg/jam

Make up Refrigerant NH3 = 5 %

Jadi kebutuhan refrigerant = 0,05 x 129.117,3134 kg/jam

= 6455,8657 kg/jam

1. Tangki penyimpan refrigerant

Fungsi : Menyimpan refrigerant

Type : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standar dished dan

tutup bawah conical.

Dasar Perencanaan:

- Suhu (T) : -25 º C

- Tekanan : 1 atm

- Massa : 135.573,1791 kg/jam = 298.884,6306 lb/jam

- ρ amonia : 0,987 g/cm3 = 59,1212 lb/ft3

- Waktu tinggal : 24 jam

- Van kontruksi : SS SAE 240 Grade M type 316

a. Menentukan Vtangki

massa amonia : 6219,4817 lb/jam x 24 jam = 149267,5612 lb

V amonia : 3/1212,596306,884.298

ftlblbm

=ρ

= 5055,4561 ft3

V total mengisi 80 % dari V NH3, maka :

V total : 33

3201,63198,0

4561,5055%80

ftftVamonia==

b. Menentukan diameter tangki

Asumsi : Ls = 1,5 di

xLsxditg

dix 23

42124

liquida V πα

π+=

6319,3201 ft3 = dixxditg

x 5,14120.2

1di

242

3 ππ+

6319,3201 ft3 = 0,22661 di3 + 1,1775 di3

di3 = 4502,2229

di = 16,5123 ft = 198,1483 in

c. Menentukan tinggi tutup bawah

Tinggi liquid dalam shell = 2π/4.dishelldalamVliquid

= 2

3

)5123,16.(4/3201,6319

πft

= 29,5097 ft

d. Menentukan P design

Phidrostatik = 144

)1( −Hρ

= 144

)15097,29).(/1212,59( 3 −ftlb

= 11,7050 Psi

P design = 14,7 Psia + 11,7050 Psia

= 26,4050 Psia

= 26,4050 Psia – 14,7 psig

= 11,7050 psig

e. Menentukan tebal tangki

ts = cpiEf

dipi+

− ).6,0.(2.

= 161

)7050,11.6,08,0.18750(21483,198.7050,11

+−

in

= 0,1398 x 16/16 = 162375,2 ≈ 3/16 in

Standardisasi do

do = di + 2ts

do = 198,1483 + 2(3/16)in

do = 198,5233 in

Standardisasi do = 204 in (Brownell & Young tab 5-7 hal 90)

di = do + 2ts

= 204 – 2(3/16)in

= 203,625 in = 16,96875 ft

f. Menentukan tebal tutup atas berbentuk standard dished

- r = 170 in

- icr = 12 ¼ in

- sf = 1 ½ in ( Brownell-Young Tabel 5.7 hal.90)

tha = cPiEfrpi

+− .1,0.

..885,0

= 161

7050,11.1,08,0.18750170).7050,11(885,0

+−

= 0,17991 x 1616

=163

168786,2

≈ in

Tebal tutup bawah berbentuk conis

thb = 161

cos)6,0.(2.

+− αpiEf

dipi

= 161

120cos)7050,11.6,08,0.18750(2)625,203.(7050,11

+−

= 0,14193 x163

162709,2

1616

≈= in

g. Menentukan tinggi tangki

Vtotal = 323

.0847,0.42

124diLsxdi

xtgxdi

++π

απ

6319,3201 ft3 = 323

)969,16(0847,04

)969,16.(60.24

)969,16.(++ Ls

tgππ

6319,3201 ft3 = 369,0688 + 226,0383 Ls + 413,8587

5536,3926 = 226,0383 Ls

Ls = 24,4932 ft = 293,9179 in

Menentukan tinggi tutup atas

a = di/2 = 203,625/2 in = 101,8125 in

AB = a-icr = (101,8125-(12 ¼ )) in = 89,5625 in

BC = r-icr = (170 -12 ¼ ) in = 157,75 in

AC = 2222 )5625,89()75,157()()( −=− ABBC

= 129,8600 in

b = r-AC

= 170 – 129,8600 in

= 40,13999 in

ha = tha+b+sf

= (3/16)+(40,13999)+1 ½ in = 41,8275 in

Menentukan tinggi tutup bawah (hb)

b = intgtg

dio 7815,58

120.2/1625,203.2/1

2/12/1

==α

hb = b + sf = 58,7815 in + 1,5 in = 60,28147 in

Tinggi tangki = Tinggi (tutup bawah + silinder + tutup atas)

= hb + Ls + ha

= 60,28147 + 293,9179 in + 41,8275 in

= 396,0269 in = 33,0022 ft.

Kebutuhan tenaga listrik untuk penerangan Luas Foot candle No. Bangunan

m3 ft2 Lumen 1. Pos penjagaan 8 86,11 10 861,1 2. Taman 200 2152,73 5 10763,65 3. Parkir 400 4305,44 10 43054,4 4. Kantor 150 1614,54 20 32290,8 5. Perpustakaan 50 538,18 20 10763,6 6. Kantin 56 602,7616 5 3013,808 7. Musholla 36 387,49 5 1937.45 8. Poliklinik 40 430,544 10 4305,50 9. Pos Timbangan truk 20 215,27 10 2152,70 10. Laboratorium 200 2152,73 20 43054,60 11. R & D 150 1614,54 20 32290,8 12. Gudang produk 200 2152,72 10 21527,2 13. Gudang bahan baku 250 2690,91 10 26909,1

14. Gudang bahan bakar 80 861,09 10 8610,9 15. Toilet 50 538,18 10 5381,8 16. Listrik 150 1614,54 10 16145,4 17. PMK 36 387,49 5 1937,45 18. Ketel 200 2152,73 10 21527,3 19. Bengkel 150 1614,54 25 40363,75 20. Ruang proses 2000 21527,30 25 538182,50 21. Ruang serba guna 250 2690,91 20 53818,20 22. Perluasan 1000 10763,6 5 43054,60 23. Pengolahan 500 5381,82 10 53818,20 24. Pembuangan sludge 500 5381,82 10 53818 25. Jalan 1228 13217,76 5 66088,80 7901 1135671,628

Penerangan seluruh area kecuali jalan dan halaman meggunakan fluoroecent lmp

type day light 40 watt yang mempunyai lumen output sama dengan 1960 lumen.

Lumen output = ttlumen / Wa 4940

1960=

Jumlah lumen total = 1135671,628 + 66088,8 + 161454

= 1053437,428 lumen

Tenaga listrik yang diperlukan = 49

428,1053437

= 21498,723 Watt

Jumlah lampu yang digunakan = 40

723,21498

= 538 buah

Untuk penerangan jalan dan halaman digunakan mercuri vapour 100 watt yang

mempunyai lumen output = 3000 lumen

Lumen output = Wattlumen /301003000

=

Jumlah lumen = 66088,80 +16145,4 = 82234,2 lumen

Tenaga listrik yang diperlukan = 30

2,82234

= 2741,14 Watt

Jumlah lampu yang digunakan = 100

4,2741

= 27 buah

Jumlah tenaga listrik yang diperlukan:

- Lampu fluoroecent = 21498,723 Watt

- Lampu mercury = 2741,14 Watt

- Peralatan bengkel = 2000 Watt

- Peralatan Laboratorium = 1500 Watt

- Peralatan R & D = 2000 Watt

- Keperluan lain = 2000 Watt

Total = 31739,863 Watt

Kebutuhan listrik untuk peralatan proses produksi.

Kebutuhan tenaga listrik untuk peralatan pabrik direncanakan untuk

memenuhi tenaga listrik pada motor penggerak.

No. Nama Alat Hp 1. Motor chain conveyor 6 2. Motor shreeder 20 3. Motor rotary dryer 5,5 4. Motor belt conveyor 1 5. Motor bucket elevator 16 7. Motor scew conveyor 15 8. Motor blower 106 9. Pompa reboiler 0,05 10. Pompa prodak 0,5 11 Pompa bahan bakar 1 jumlah 171,05

Tenaga listrik untuk motor penggerak = 171,05 Hp x 0,7457

= 127,5519 kWh

Jadi kebutuhan total listrik dalam pabrik ini :

- Untuk penerangan = 31,7398 kWh

- Untuk peralatan proses produksi = 127,5519 kWh

Total = 159,2918 kWh

Kebutuhan listrik untuk motor disupplay dari Diesel, sedangkan listrik untuk

penerangan dari PLN .

Jadi dari : Diesel =127,5519 kWh

PLN = 31,7398 kWh

Power actual untuk diesel = 75 %

Power yang harus dibangkitkan = 0692,17075,0

127,5519= kWh

Spesifikasi alat :

- Type Generator : AC- Generator 3 phase

- Kapasitas : 170 ; 380/220V

- Power Factor : 75 %

- Frekuensi : 50 Hz

- Phase : 3 phase

- Bahan bakar : IDO

- Jumlah : 1 buah

Unit Penyediaan Bahan Bakar

Bahan bakar digunakan untuk :

- Sumber panas boiler untuk menghasilkan steam

- Motor diesel Pembangkit Tenaga Listrik

1. Bahan bakar boiler

Fungsi : sebagai sumber panas untuk menghilangkan steam

Jenis : Fuel Oil 35 ° API

Heating Value : 19200 Btu/Lb (Perry ed.3 page 10-29)

Kebutuhan bahan bakar boiler:

Mf = valuexH

hhxM fs

.)(

η−

Dimana :

Mf = bahan bakar yang dibutuhkan (lb)

Ms = massa steam yang dihasilkan boiler (lb/jam)

h = entalpi 1 lb pada tekanan dan temperatur (Btu/lb)

hf = entalpi 1 lb pada kondisi air masuk boiler (Btu/lb)

Eff. = effisiensi boiler = 75 %

Mf = 1920075,0

)16,18076,1180(634,8418.236x

x −

= 164.572,2004 lb/jam

= 3.949.732,809lb/hari

= 1.791.568,784 kg/hari

2. Tangki bahan bakar boiler

Fungsi : untuk menampung persediaan bahan bakar

Bahan : carbon steel

Jumlah : 1 buah

Diketahui : ρ fuel oil : 58 lb/ft3

Kebutuhan : 3.949.732,809 lb/hari = 164.572,2004 lb/jam = 45,7145 lb/detik

Volume fuel oil perhari = 38415,098.6858

809,732.949.3 ft=

Tangki berisi 80 % nya maka: Vt = 35519,123.858,08415,098.68 ft=

Direncanakan tangki berupa silinder tegak H = 1,5 D Vt = π/4 x D2 x 1,5 D 85.123,5519 = 1,1781 . D3

D = 13,2386 ft = 158,863 in

Diameter standart = 168 in = 14 ft ( Brownell& Young tabel 15-7 hal 90)

3. Pompa Bahan bakar boiler

Fungsi : untuk memompa bahan bakar dari tangki bahan bakar menuju boiler

Kapasitas : 164.572,2004 lb/jam

: 2.837,4566 ft3/jam

:47,2909 ft3/menit = 353,7787 gpm

a. Perhitungan diameter pipa

Dianggap alirannya turbulen .

Untuk menentukan diameter pipa digunakan fig 14.2 Peters &

Timmerhaus ed. 4 hal 498 didapat:

Diopt pipa 1,5 in sch 40

Dari App. D tabel 13 Peter & Timmerhause ed 4 didapat:

ID = 1,610 in = 0,1342 ft

A = 2,04 in2 = 0,01417 ft2.

V = menitftft

jamft /7866,101417,0

/0,025312

3

=

NRe = 8575,827710.0523,6

7866,11342,05,624 == −

xxDvμρ

Karena 8277,8575 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

b. Perhitungan Power pompa

0)()(2

1 1212

21

22 =++⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝


gcgvv

gc ρα

Asumsi: α = 1(turbulen)

V1 =0

Z2-Z1 = 30 ft

P2 = P1 = 1 atm

∑F diabaikan karena nilainya sangat kecil bila dibandingkan dengan Ep.

Sehingga:

rWx

++++− 00)30(1)07866,1(174,322

1 2 =0

-Wr = 30,0496

m = 164.572,2004 lb/jam = 45,7145 lb/detik

WHP = 4976,2550

)45,71450496,30(550

)(==

xmxWr Hp


pompa = ηP = 20%

BHP = HpP

WHP 488,122,0

4976,2==

η


pompa = ηP = 80%


488,12==

η

Dipakai pompa berdaya 16 Hp

Bahan Konstruksi : cast iron

4. Bahan bakar generator

Total kebutuhan listrik dari diesel = 642,4205 KWh

Kebutuhan listrik untuk proses disupplay dari generator

Power factor generator = 0,75

Maka power yang harus dibangkitkan = 75,04205,642 = 856,5607 KWh = 857 KVA

Kebutuhan bahan bakar

Daya yang harus dibangkitkan generator = 857 KVA

Diketahui bahwa 1 kWh = 56,884 BTU/menit

Daya generator = 857 x 56,884 = 48749,588 BTU/menit

Jumlah bahan bakar = valueHeating

generatorDaya

= jamx

menitx11920060588,48749

= 152,3425 lb/jam=69,1021 kg/jam

Diketahui ρ IDO = 0,8 kg/L

Maka Volume IDO = 8,0

/1021,69 jamkg = 86,3776 L/jam

APPENDIKS E

PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI

A. Metode Penafsiran Harga

Kenaikan harga tiap tahun dianggap merupakan fungsi linear tahun terhadap

indeks harga dengan persamaan XV(6) Sudjana, Metode Statistika:

Y= a + bx

a = 22 )()9)())((

xixinxiyixixiyi

∑−∑∑∑−∑∑

b = 22 )())(()(

xixinyixixiyin

∑−∑∑∑−∑

Dimana:

x = indeks harga

y = tahun

a = intersept

b = gradient

Perhitungan komponen – komponen fungsi linear indeks harga:

Tabel E.1. Perhitungan komponen – komponen fungsi linear indeks harga

No Tahun Indeks x2 x.y 1 1975 182 33124 359450 2 1976 192 36864 379392 3 1977 204 41616 403308 4 1978 219 47961 433182 5 1979 239 57121 472981 6 1980 261 68121 516780 7 1981 297 88209 588357 8 1982 314 98596 622348 9 1983 317 100489 628611 10 1984 323 104329 640832 11 1985 325 105625 645125 12 1986 318 101124 631548

13 1987 324 104976 643788 14 1988 343 117649 681884 15 1989 355 126025 706095 16 1990 356 126736 708440

jumlah 31720 4569 1358565 9062121

Gambar E.1. Grafik Hubungan Antara Tahun Dengan Indeks Harga Alat

y = 0.07577x + 1960.86396R2 = 0.90886

19721974197619781980198219841986198819901992

150 200 250 300 350 400

Indeks Harga Alat

Tah

un

Grafik E.1. Hubungan indeks harga dengan tahun

Dari data – data indeks harga tersebut didapatkan persamaan garis linearnya

adalah:

y = 0,0758x + 1960,9

Maka indeks harga tahun 2008 adalah 621,3720 dengan perhitungan sebagai

berikut:

2008 = 0.0758x + 1960,9

x = 621,3720

Penafsiran harga peralatan tiap tahun mengalami perubahan sesuai dengan

kondisi peralatan yang ada. Untuk menaksir harga peralatan, digunakan indeks

harga sebagai konversi harga peralatan pada tahun yang berbeda.

Cx = Ck ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛lklx

dimana Cx = tafsiran harga alat pada saat ini

Ck = tafsiran alat pada tahun k

Ix = indeks harga alat saat ini

Ik = indeks harga tahun k

Berikut adalah contoh perhitungan penafsiran harga belt conveyor pada tahun

2007:

Dari http:www.equipcost.matche.com diperoleh

Cp Chain Conveyor = $2.230

C BM = 356

3720,621 x $2.230

= $3,892.30

B. Harga Peralatan

Daftar harga peralatan proses dapat dilihat pada tabel E.2.

Tabel E.2. Harga Peralatan Proses

Harga/Unit No

Nama Alat

Kode

2003 2008

Jumlah

Harga Total

1 Chain Conveyor J-111 $2,230.00 $3,892.30 1 Rp38,533,791.13

2 Magnetik Sparator M-112 $9,900.00 $17,279.73 1 Rp171,069,296.97

3 Shreeder SH-113 $100,900.00 $176,113.58 1 Rp1,743,524,450.90

4 Rotary dryer R-114 $28,300.00 $49,395.58 2 Rp978,032,546.29

5 Belt Conveyor BC-115 $700.00 $1,221.80 1 Rp12,095,808.88

6 Tangki penampung F-116 $19,700.00 $34,384.91 2 Rp680,821,242.47

7 Bucket Elevator J-117 $8,200.00 $14,312.50 1 Rp141,693,761.12

8 Screw Conveyor C-118 $3,600.00 $6,283.54 1 Rp62,207,017.08

9 Gasifier G-119 $6,900.00 $12,043.45 1 Rp119,230,116.07

10 WHB $15,300.00 $26,705.03 1 Rp264,379,822.58

11 Cooler I E-124 $17,400.00 $30,370.43 1 Rp300,667,249.21

12 Tangki penampung residu F-125 $10,000.00 $17,454.27 3 Rp518,391,808.99

13 Kompresor G-126 $19,100.00 $33,337.66 1 Rp330,042,785.06

14 Blower I $5,300.00 $9,250.76 1 Rp91,582,552.92

15 pompa I L-122 $4,700.00 $8,203.51 1 Rp81,214,716.74

16 Tangki penampung bahan bakar F-123 $18,900.00 $32,988.57 2 Rp653,173,679.33

17 Heater Udara E-128 $13,600.00 $23,737.81 1 Rp235,004,286.74

18 Shift konverter SC-129 $66,800.00 $116,594.52 1 Rp1,154,285,761.35

19 Cooler II E-131 $18,300.00 $31,941.31 1 Rp316,219,003.48

20 Absorber A-120 $35,000.00 $61,089.94 1 Rp604,790,443.82

21 Preheater E-139 $4,400.00 $7,679.88 1 Rp76,030,798.65

22 Heat exchanger E-133 $6,100.00 $10,647.10 1 Rp105,406,334.49

23 Stripper ST-134 $50,000.00 $87,271.35 1 Rp863,986,348.31

24 Cooler III E-135 $14,500.00 $25,308.69 1 Rp250,556,041.01

25 Tangki penampung MEA I F-136 $22,400.00 $39,097.56 1 Rp387,065,884.04

26 Pompa II L-137 $5,600.00 $9,774.39 1 Rp96,766,471.01

27 Tangki penampung MEA II F-132 $20,500.00 $35,781.25 2 Rp708,468,805.62

28 Kompressor G-138a $800.00 $1,396.34 1 Rp13,823,781.57

29 Exspander I G-138 $5,400.00 $9,425.31 1 Rp93,310,525.62

30 Exspander II G-141 $5,900.00 $10,298.02 1 Rp101,950,389.10

31 Reaktor Methanol Konverter R-130 $475,900 $830,648.69 1 Rp8,223,422,063.26

32 Kondensor I E-142 $1,700.00 $2,967.23 1 Rp29,375,535.84

33 Flash drum FD-143 $4,400 $7,679.88 1 Rp76,030,798.65

34 Kolom Distilasi Methanol D-140 $10,800.00 $18,850.61 1 Rp186,621,051.24

35 Reboiler E-147 $800.00 $1,396.34 1 Rp13,823,781.57

36 Kondensor I E-144 $1,600.00 $2,792.68 1 Rp27,647,563.15

37 Akumulator F-145 $13,200.00 $23,039.64 1 Rp228,092,395.96

38 Pompa L-146 $10,900.00 $19,025.15 1 Rp188,349,023.93

39 Tangki produk F-149 $28,500.00 $49,744.67 7 Rp3,447,305,529.78

40 tangki penampung residu F-148 $15,700.00 $27,403.20 3 Rp813,875,140.11

Rp15,931,908,262.92

Tabel E.3. Harga Peralatan Utilitas

Harga/Unit

No Nama Alat Kode 2003 2008 Jumlah Harga Total

1 Anion Exchanger D-210A $ 1,800.00 $ 3,141.77 1 Rp 31,103,508.54

2 Kation Exchanger D-210B $ 3,100.00 $ 5,410.82 1 Rp 53,567,153.60

3 pompa air sungai L-211 $ 8,200.00 $ 14,312.50 2 Rp 283,387,522.25

4 bak skimmer F-212 $ 31,100.00 $ 54,282.78 1 Rp 537,399,508.65

5 pompa clarifier L-213 $ 8,200.00 $ 14,312.50 1 Rp 141,693,761.12

6 clarifier F-214 $ 18,500.00 $ 32,290.40 3 Rp 959,024,846.63

7 bak sedimentasi F-215 $ 1,600.00 $ 2,792.68 1 Rp 27,647,563.15

8 pompa sand filter L-216 $ 8,200.00 $ 14,312.50 1 Rp 141,693,761.12

9 sand filter F-217 $ 18,200.00 $ 31,766.77 1 Rp 314,491,030.79

10 bak air bersih F-218 $ 26,500.00 $ 46,253.81 1 Rp 457,912,764.61

11 pompa demineralizer L-219 $ 8,200.00 $ 14,312.50 1 Rp 141,693,761.12

12 boiler Q-220 $ 42,200.00 $ 73,657.02 1 Rp 729,204,477.98

13 bak air lunak F-221 $ 39,300.00 $ 68,595.28 1 Rp 679,093,269.78

14 pompa deaerator L-222 $ 5,400.00 $ 9,425.31 1 Rp 93,310,525.62

15 deaerator F-223 $ 14,000.00 $ 24,435.98 1 Rp 241,916,177.53

16 pompa air pendingin L-225 $ 6,900.00 $ 12,043.45 1 Rp 119,230,116.07

17 bak air pendingin F-226 $ 22,900.00 $ 39,970.28 1 Rp 50.111.208,20

18 pompa peralatan L-227 $ 8,500.00 $ 14,836.13 1 Rp 146,877,679.21

19 cooling tower P-228 $ 10,300.00 $ 17,977.90 1 Rp 177,981,187.75

20 bak klorinasi F-230 $ 11,800.00 $ 20,596.04 1 Rp 203,900,778.20

21 pompa clorinasi L-231 $ 3,700.00 $ 6,458.08 1 Rp 63,934,989.78

22 pompa air sanitasi L-232 $ 3,700.00 $ 6,458.08 1 Rp 63,934,989.78

23 bak air sanitasi F-233 $ 9,800.00 $ 17,105.18 1 Rp 169,341,324.27

Rp 5.828.451.905,73

Harga Peralatan Total = Harga peralatan proses + harga peralatan utilitas = Rp 15.931.908.262,92 + Rp 5.828.451.905,73

= Rp 21.760.360.168,65

C. Perhitungan Biaya Utilitas

Tabel E.4. Perhitungan Biaya Utilitas

No Material Kebutuhan Harga Satuan Harga Total 1 air sungai 132.669,0679 Rp 100,00 Rp 13.266.906,79 2 resin 1.251,98 Rp 3.000,00 Rp 3.755.940 3 alum 7,0423 Rp 2.500,00 Rp 17.605,75 4 ammonia 6.455,8657 Rp 1.500,00 Rp 9.683.798,55 5 listrik 159,2918 Rp 450,00 Rp 71.681,31 6 bahan bakar 69,1021 Rp 5.200,00 Rp 165.845,04

Total Rp 26.961.777,44 Total biaya utilitas per tahun = 330 x 26.961.777,44

= Rp. 8.897.389.555

D. Gaji Pegawai

Perhitungan gaji pegawai pada pra rencana pabrik butanol dapat dilihat pada tabel

E.5.

Tabel E.5. Daftar gaji / Upah Karyawan

No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Total 1 Dewan Komisaris 5 Rp 5.000.000,00 Rp 25.000.000,00 2 Direktur Utama 1 Rp10.000.000,00 Rp 10.000.000,00 3 Sekretaris Direksi 1 Rp 3.000.000,00 Rp 3.000.000,00 4 Direktur 2 Rp 7.000.000,00 Rp 14.000.000,00 5 Staff Litbang 2 Rp 4.000.000,00 Rp 8.000.000,00 6 Ka Bagian 4 Rp 4.000.000,00 Rp 16.000.000,00 7 Ka Seksi 12 Rp 4.000.000,00 Rp 48.000.000,00 8 Kary. Utilitas 20 Rp 1.500.000,00 Rp 30.000.000,00 9 Kary. Pemeliharaan 20 Rp 1.500.000,00 Rp 30.000.000,00

10 Kary. Proses 342 Rp 1.800.000,00 Rp 615.600.000,00 11 Kaary. Laboratorium 10 Rp 1.500.000,00 Rp 15.000.000,00 12 Kary. Bahan baku 10 Rp 1.500.000,00 Rp 15.000.000,00 13 Kary. Personalia 4 Rp 1.500.000,00 Rp 6.000.000,00 14 Kary. Keamanan 15 Rp 1.750.000,00 Rp 26.250.000,00 15 Kary. Kesehatan 4 Rp 1.500.000,00 Rp 6.000.000,00 16 Kary. Angkutan 8 Rp 1.500.000,00 Rp 12.000.000,00 17 Kary. Pemasaran 15 Rp 1.500.000,00 Rp 22.500.000,00 18 Kary. Keuangan 10 Rp 1.750.000,00 Rp 17.500.000,00 19 Kary Gudang 15 Rp 1.500.000,00 Rp 22.500.000,00 20 Kary Kantin 5 Rp 1.500.000,00 Rp 7.500.000,00 21 Kary. Pemadam Kebakaran 7 Rp 1.500.000,00 Rp 10.500.000,00 22 Sopir 6 Rp 1.000.000,00 Rp 6.000.000,00 23 Pesuruh 5 Rp 750.000,00 Rp 3.750.000,00 24 Dokter 1 Rp 3.000.000,00 Rp 3.000.000,00 Total Rp 973.100.000,00

Total Biaya Gaji Pegawai per tahun = 12 x Rp 973.100.000,00

= Rp 11.677.200.000,00

E. Harga Tanah dan Bangunan

Tabel E.6. Perhitungan harga tanah dan bangunan

No Keterangan Luas(m2) Harga/m2 Harga Total

1 Tanah 90.000 Rp 100.000,00 Rp 9.000.000.000,00

2 Bangunan 88.200 Rp 450.000,00 Rp 39.690.000.000,00

Total Rp 4,869 1010

F. Harga Bahan Baku

Tabel E.7 Perhitungan Harga Bahan Baku

No Bahan Baku Kebutuhan Harga Harga Total 1 Sampah (per Kg) 87779.53 300 26.333.859 2 MEA 56534.722 1000 56534722 3 ZnO 10071.9966 15000 151.079.949 4 Cr2O3 10071.9966 15000 151.079.949

Total kebutuhan bahan baku per tahun = ( 330 x 26.333.859 ) + 358.694.620

= Rp 9.048.868.090

G. Pengemasan

Pengemasan dilakukan tiap 100 kg dengan menggunakan drum.

Tabel E.8 Perhitungan Harga Pengemasan

No Produk Kapasitas Produksi Kebutuhan Drum Harga Drum Harga total 1 Methanol 45002.394 450 22000 9.900.000 2 Ethanol 269,4529 3 22000 66.000

9.966.000

Total kebutuhan harga pengemasan = 330 x Rp. 9.966.000 = Rp. 3.288.780.000

H. Perhitungan Harga Produk

Tabel E.9. Perhitungan Harga Produk

No Produk Kapasitas Harga satuan/L Harga Total

1 Methanol 45.002,394 9.150 411.771.905,1

2 Ethanol 269,4529 7.500 2.020.896,75

413.792.801,9

Total harga produk/tahun = 330 x Rp 413.792.801,9

= Rp 136.551.624.600

Documents

Pra Rencana Pabrik Methanol Dari Sampah Kapasitas 15.000 Tontahun