BAB I - USU-IR - Universitas Sumatera Utara

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN KRISTAL POLYETHYLENE TEREPHTHALATE
DENGAN REAKSI ESTERIFIKASI LANGSUNG
TEREPHTHALATE ACID DAN ETHYLENE GLYCOL
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 200.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Disusun Oleh :
EDI SINAGA
NIM : 030405006
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
Edi Sinaga : Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung Terephthalate
Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 200.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas
kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan kristal polyethylene terephthalate
dengan reaksi Esterifikasi langsung terephthalate acid dan ethylene glycol
dengan kapasitas 200.000 ton/tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi
salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1.
Ibu Dr. Halimatuddahliana, MSc sebagai dosen pembimbing I yang telah
membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir
2.
Ibu Mersi Suriani Sinaga, ST, MT sebagai dosen pembimbing II yang telah
membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir
3.
Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT sebagai koordinator tugas akhir Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.
4.
Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik USU.
5.
Seluruh Staff pengajar dan pegawai pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik USU.
6.
Kedua orang tua penulis yang telah memberi dukungan moril dan spiritual,
kakak-kakakku serta adikku sekalian
7.
Rekan satu tim penulis, Leman Sihotang. Rekan-rekan stambuk 2003 dan adikadik stambuk 2004, 2005, 2006 dan 2007.
Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat
kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari
pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata,
semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juni 2008
Penulis
Edi Sinaga
INTISARI
Pembuatan polyethylene terephthalate secara umum dikenal dengan
menggunakan proses esterifikasi langsung. Pabrik polyethylene terephthalate ini
direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 200.000 ton/tahun dan beroperasi
selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi
ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik direncanakan di daerah Karawang, Jawa Barat dengan luas
areal 27.738 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 167 orang dengan bentuk
badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama
dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Pabrik polyethylene terephthalate adalah :

Total Modal Investasi
:
Rp 2.371.215.969.850,-

Biaya Produksi
:
Rp 3.558.139.926.334,-

Hasil Penjualan
:
Rp 5.122.950.000.000.-

Laba Bersih
:
Rp 1.095.384.551.566,-

Profit Margin
:
30,55 %

Break Event Point
:
19,19 %

Return of Investment
:
46,20 %

Pay Out Time
:
2,16 tahun

Return on Network
:
76,99 %

Internal Rate of Return
:
50,57 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
polyethylene terephthalate layak untuk didirikan.
DAFTAR ISI
Kata Pengantar..............................................................................................
i
Intisari .........................................................................................................
ii
Daftar Isi.......................................................................................................
iii
Daftar Tabel..................................................................................................
vi
Daftar Gambar ..............................................................................................
x
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................
I-1
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................
I-3
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ......................................................
I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
II-1
2.1 Polyethylene terepthalate.............................................................
II-1
2.2 Sifat-sifat Reaktan Produk ...........................................................
II-2
2.2.1 Terepthalate Acid (TPA) ........................................................
II-2
2.2.2 Ethylene glycol .....................................................................
II-3
2.2.3 Antimony Trioxide ................................................................
II-4
2.2.4 Polyethylene terepthalate .......................................................
II-4
2.3 Deskripsi proses ..........................................................................
II-5
2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku .................................................
II-5
2.3.2 Tahap reaksi ..........................................................................
II-6
2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxylethyl Terepthalate
(BHET) ............................................................................
II-6
2.3.2.2 Reaksi Prepolimerisasi .....................................................
II-7
2.3.2.2 Reaksi Polikondensasi ......................................................
II-7
2.2.3 Tahap Pemisahan Produk .......................................................
II-8
BAB III NERACA MASSA..........................................................................
III-1
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................
IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ..........................................................
V-1
BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................
VI-1
6.1 Instrumentasi ...............................................................................
VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian .............................................................
VI-3
6.1.2 Jenis-jenis pengendalian dan Alat Pengendali ........................
VI-3
6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam sistem Pengendalian .............
VI-9
6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian .......................................... VI-10
6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-12
BAB VII UTILITAS ................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap ............................................................................ VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .............................................................. VII-11
7.4 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-11
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-11
7.6 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-13
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1
8.1 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-4
8.2 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-6
8.3 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-7
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ..................
IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................
IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan ...............................................................
IX-3
9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................
IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab .........................
IX-5
9.5 Tenaga Kerja dan jam kerja ........................................................ IX-10
9.6 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-12
9.7 Kesejahteraan tenaga kerja........................................................... IX-13
BAB X ANALISA EKONOMI ...................................................................
X-1
10.1 Modal Investasi .........................................................................
X-1
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) .............................
X-4
10.3 Total Penjualan (Total sales) ......................................................
X-5
10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha.......................................................
X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................
X-5
BAB XI KESIMPULAN .............................................................................
XI-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET) ....................
I-2
Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) .........................
III-2
Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) ..........................................
III-2
Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-102) ..........................................
III-3
Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor 3 (R-103) ..........................................
III-4
Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101)......................................
III-4
Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) .......................................
III-5
Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) .......................................
III-5
Tabel 3.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ...........................................
III-6
Tabel 3.9 Neraca Massa Knock out drum (V-101) .........................................
III-6
Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ..........................
IV-2
Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor 1 (R-101) ...........................................
IV-2
Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Reaktor 2 (R-102) ...........................................
IV-3
Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor 3 (R-103) ...........................................
IV-3
Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Cooler (E-104) ................................................
IV-4
Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Kristaliser (CR-101) ........................................
IV-4
Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ..............................
IV-5
Tabel 4.8 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ..............................
IV-5
Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ................................................
IV-5
Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Polyethylene terepthalate (PET) ....................... VI-11
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ............................................................. VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .............................................. VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-3
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat ....................................... VII-4
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik .......................................................... VII-11
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah .................................................................... VIII-7
Tabel 9.1 Jadwal Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya .................... IX-10
Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift ......................................................... IX-12
Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-12
vi
Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) ......................
LA-3
Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) .......................................
LA-5
Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-102) .......................................
LA-8
Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Reaktor 3 (R-103) ....................................... LA-10
Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101) .................................. LA-11
Table LA.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) .................................... LA-12
Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) .................................... LA-14
Tabel LA.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ........................................ LA-15
Tabel LA.9 Neraca Massa pada Mix Point (MP-01) ...................................... LA-16
Tabel LA.10A Data konstanta masing-masing komponen ............................. LA-17
Tabel LA.10B Neraca Massa Knock out drum (V-101) ................................. LA-19
Tabel LA.11 Neraca Massa pada Mix Point (MP-02) .................................... LA-20
Tabel B.1.1 Kapasitas panas cairan Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ kJ/kmol°K ].......
LB-1
Tabel B.1.2 Kapasitas panas gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ kJ/kmol°K ]....
LB-1
Tabel B.1.3 Kapasitas Panas bahan berupa padatan pada suhu 298 K ............
LB-1
Tabel B.1.4 Kapasitas Panas untuk cairan pada suhu 298 K ..........................
LB-2
Tabel B.2.1 Estimasi ΔHof 298 (panas pembentukan standar) ..........................
LB-4
Tabel B.2.2 Panas Laten (kJ/kmol) ................................................................
LB-2
Tabel LB.1.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ....................
LB-8
Tabel LB.2.1 Panas masuk pada alur 5 ..........................................................
LB-9
Tabel LB.2.2 Panas masuk pada alur 6 ..........................................................
LB-9
Tabel LB.2.3 Panas masuk pada alur 7 ..........................................................
LB-9
Tabel LB.2.4 Panas reaksi pada 298 oK ......................................................... LB-10
Tabel LB.2.5 Neraca Panas Reaktor 1 (R-101) .............................................. LB-11
Tabel LB.3.1 Panas masuk pada alur 8 .......................................................... LB-12
Tabel LB.3.2 Panas keluar pada alur 9 .......................................................... LB-13
Tabel LB.3.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-13
Tabel LB.3.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-14
Tabel LB.3.5 Neraca Panas Reaktor 2 (R-102) .............................................. LB-15
Tabel LB.4.1 Panas keluar pada alur 10 ........................................................ LB-16
Tabel LB.4.2 Panas keluar pada alur 11 ........................................................ LB-16
Tabel LB.4.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-17
Tabel LB.4.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK)................................ LB-17
Tabel LB.4.5 Neraca Panas Reaktor 3 (R-103) .............................................. LB-19
Tabel LB.5.1 Panas keluar pada alur 21 ........................................................ LB-19
Tabel LB.5.2 Neraca Panas Pada Filter Press (FP-101)................................. LB-20
Tabel LB.6.1 Panas keluar pada alur 22 ........................................................ LB-21
Tabel LB.7.1 Panas keluar pada alur 23 ........................................................ LB-22
Tabel LB.7.2 Neraca Panas Pada kritaliser (CR-101) .................................... LB-23
Tabel LB.8.1 Panas masuk pada alur 12 ........................................................ LB-24
Tabel LB.8.2 Panas keluar pada alur 10 ........................................................ LB-24
Tabel LB.8.3 Neraca Panas Pada Steam Ejector (EJ-101).............................. LB-25
Tabel LB.9.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ........................ LB-26
Tabel LB.10.1 Neraca Panas Pada Mix point-01 (MP-01).............................. LB-27
Tabel LB.11.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ...................... LB-28
Tabel LB.12.1 Neraca Panas Pada Knock Out Drum (V-101) ........................ LB-30
Tabel LB.13.1 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ........................................ LB-31
Tabel LC.1 Komposisi Ethylene glycol dalam tangki penyimpanan
(T-101) ......................................................................................
LC-1
Tabel LC.2 Komposisi Terepthalate acid dalam tangki penyimpanan
(ST-101) .....................................................................................
LC-4
Tabel LC.3 Komposisi Antimon trioksida dalam tangki penyimpanan
(ST-102) .....................................................................................
LC-7
Tabel LC.4 Komposisi Polyethylene terepthalate dalam tangki penyimpanan
(ST-103) .................................................................................... LC-10
Tabel LC.5 Komposisi Mother liqour dalam tangki penyimpanan
(T-102)) ..................................................................................... LC-13
Tabel LC.6 Komposisi katalis dalam bak penampungan (T-103) .................. LC-16
Tabel LC.7 Komposisi bahan dalam tangki berpengaduk (MT-101) ............ LC-17
Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101) .................... LC-56
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin LD-29
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya .........................
LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ...............................................
LE-3
Tabel LE.3 Beberapa Tipe Harga Eksponensial Peralatan Dengan
Metode Marshall R. Swift ..........................................................
LE-5
Table LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................
LE-6
Tabel LE.5 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah .......
LE-7
Tabel LE.6 Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-10
Tabel LE.7 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-14
Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-15
Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-16
Tabel LE.10 Perkiraan Biaya Depresiasi Sesuai ............................................ LE-18
Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................ LE-25
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback..........................
VI-4
Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ........................................................
VI-5
Gambar 6.3 Alat-alat pengendali pada pabrik PET ........................................ VI-12
Gambar 6.4 Tingkat kerusakan di suatu pabrik .............................................. VI-13
Gambar 8.1 Tata letak pabrik Polyethylene terepthalate ................................ VIII-9
Gambar LD.1 Spesifikasi screening ..............................................................
LD-2
Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower
(CT)........................................................................................ LD-28
Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1 (Hy*-Hy) ............................................... LD-29
Gambar LE.1 Harga peralatan untuk tangki penyimpangan (storage)
dan tangki pelarutan.................................................................
LE-1
Gambar LE.2 Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ......... LE-23
x
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sebagai negara berkembang, Indonesia melaksanakan pembangunan dan
pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dengan
kemajuan dalam sektor industri diharapkan akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Dalam pembangunanya, sektor industri ini dikembangkan dalam beberapa tahap dan
secara terpadu melalui peningkatan hubungan antara sektor industri dengan sektor
lainnya.
Industri kimia merupakan salah satu contoh sektor industri yang sedang
dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar
bagi pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini
diperlukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu
memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan perangkatperangkat yang memang dibutuhkan dan juga membutuhkan sumber daya alam
seefisien mungkin. Disamping itu perlu juga penguasaan teknologi baik yang
sederhana maupun yang canggih, sehingga bangsa Indonesia dapat meningkatkan
eksistensinya dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa lain yang telah maju.
Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan
bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Bahan baku industri
ada yang berasal dari dalam negeri dan ada juga yang masih di impor. Salah satu
bahan baku yang masih di impor adalah Polyethylene Terepthalate (PET).
Polyethylene Terepthalate (PET) ini sering dikenal dengan nama polyester
memiliki rumus struktur sebagai berikut :
O
HOCH2CH2[O-C-
O
-C-O-CH2-CH2]100OH
PET dengan berat molekul yang besar banyak digunakan untuk membuat
serat
sintetis, resin, pembungkus makanan dan
minuman, dan lain-lain.
(http://www.wikipedia.org/wiki/Polyetylene terepthalate). Penyimpanan PET dalam
wujud cair membutuhkan temperatur yang tinggi sehingga peralatan yang digunakan
akan lebih mahal. Selain itu PET dalam wujud cair akan menyulitkan pengiriman.
Oleh karena itu lebih efektif bila PET cair diubah menjadi padatan dengan proses
kristalisasi.
Berdasarkan data impor statistik tahun 2002-2004, kebutuhan polyethylene
terepthalate (PET) di Indonesia adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1. Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET)
TAHUN
KEBUTUHAN POLYETHYLENE TEREPTHALATE
(KG/TAHUN)
2002
23.634.708
2003
24.834.183
2004
74.437.170
Sumber : Badan Pusat Statistik, 2002 – 2004
Dengan menggunakan metode ekstrapolasi, dapat diprediksi kebutuhan polyethylene
terepthalate (PET) di Indonesia pada tahun 2008 yaitu sebesar :
2003
24.834.183 (X1)
2004
74.437.170 (X)
2008
X2
X − X 1 2004 − 2003
=
X 2 − X 1 2008 − 2003
74.437.170 − 24.834.183 1
=
X 2 − 24.834.183
5
X 2 − 24.834.183 = 248.014.935
X 2 = 272.849.118 kg / tahun
Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa kebutuhan polyethylene terepthalate
(PET) di Indonesia pada tahun 2008 adalah sebesar 272.849.118 kg/tahun. Maka
untuk memenuhi kebutuhan 64 % dari kebutuhan total, dalam pra rancangan pabrik
pembuatan polyethylene terepthalate (PET) ini diambil kapasitas produksi sebesar
175.000.000 kg/tahun.
1.2. Rumusan Masalah
Kebutuhan polyethylene terepthalate di Indonesia sangatlah besar dan
pemenuhan terhadap kebutuhan polyethylene terepthalate tersebut dilakukan dengan
cara mengimpor. Untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri
dilakukan pra rancangan pabrik kimia polyethylene terepthalate di Indonesia dengan
menggunakan proses esterifikasi langsung
1.3. Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ini bertujuan
untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah
Perancangan Pabrik Kimia, Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan
Operasi Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra
rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate.
Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate
ini adalah untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri yang
selama ini masih diimpor dari negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk
tujuan ekspor. Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi
lapangan pekerjaan dan memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada
akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polyethylene terepthalate
Perkembangan ilmu dan teknologi mengenai polyester (polyethylene
terepthalate) dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh Krencle dan Carothers
pada akhir tahun 1930. Adapun penelitian Krencle mengenai hal tersebut di atas
berdasarkan pada teknik alkil resin yaitu reaksi antara glycerol dengan phtalic acid
anhydrid. Sedangkan penelitian lain, yaitu Carothers mempelajari persiapan dan halhal lain yang berkenaan dengan keliniearan polyester (polyethylene terepthalate).
Dari percobaannya telah ditemukan beberapa sifat pembentukan fiber. Hasil
percobaan ini merupakan kemajuan tentang struktur bebas dari polimer. Penemuan
ini mendasari pola pikir lebih lanjut, yaitu dengan adanya penemuan polyamide,
nylon 66 pada tahun 1935, sehingga menuju ke arah pendirian industri tekstil sintetis
yang modern. Penemuan Carothers masih memiliki kekurangan yaitu fiber yang
dihasilkan memiliki titik leleh yang sangat rendah. (Kirk Othmer, 1981)
Pada tahun 1942, Rex Whinfield dan W Dickson yang bekerja pada
perusahaan Calico Printers Association di Inggris menemukan sintetis polimer linier
yang dapat diproduksi melalui Ester Exchange antara Ethylene Glycol (EG) dan
Dimethyl terepthalate (DMT) yang menghasilkan polyethylene terepthalate.
(http://www.wikipedia.org/wiki/polyethylene terepthalate, 2007)
Pada
perkembangan
selanjutnya
produksi
polyester
(polyethylene
terepthalate) untuk serat-serat sintetis menggunakan bahan baku Terepthalate Acid
(TPA) dan Ethylene Glycol (EG). Produksi serat polyester (polyethylene
terepthalate) secara komersial dimulai pada tahun 1944 di Inggris dengan nama
dagang “Terylene” dan pada tahun 1953 di Amerika Serikat (Dupont) dengan nama
dagang “Dacron”. (Kirk Othmer, 1981)
2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk
Pada prarancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate bahan-bahan
yang digunakan adalah terepthalate acid dan ethylene glycol sedangkan produk yang
dihasilkan adalah polyethylene terepthalate. Sifat-sifat fisika dan kimia bahan-bahan
tersebut diuraikan sebagai berikut :
2.2.1 Terepthalate Acid (TPA)
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia
:
o Rumus molekul
: C6H4(COOH)2
o Berat molekul
: 166,13 g/mol
o Wujud
: Bubuk atau kristal berwarna putih
o Densitas
: 1,522 g/cm3
o Titik lebur
: 427 oC
o Titik didih
: 402 oC
o Kelarutan dalam air
: 1,7 g/ 100 mL (25 oC)
o Panas spesifik
: 1202 J/(kg.K)
o Larut dalam dimethyl sulfoxide dan alkali serta sedikit larut dalam etanol,
metanol, asam asetat, dan asam sulfat.
(http://www.wikipedia.org/wiki/terepthalate acid; Kirk Othmer, 1981)
Sifat-sifat Kimia :
o Bereaksi dengan ethylene glicol menghasilkan polyethylene terepthalate
o Bereaksi dengan metanol menghasilkan dimethyl terepthalate.
o Dihasilkan dengan mengoksidasikan p-dimetil benzena
o Dihasilkan dengan mengoksidasikan p-xylene dengan menggunakan katalis
cobalt.
o Dihasilkan dengan mereaksikan dipotassium terepthalate dengan asam sulfat
(Kirk Othmer, 1981)
2.2.2 Ethylene glycol
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia
:
o Rumus molekul
: C2H4(OH)2
o Berat molekul
: 62,068 g/mol
o Densitas
: 1,1132 g/cm3
o Titik lebur
: -12,9 oC
o Titik didih
: 197,3 oC
o Titik nyala
: 111 oC (closed cup)
o Temperatur Autoignition
: 410 oC
o Viskositas
: 20,9 mPa.s (20 oC)
o Index refractive
: 1,4318η D20
o Panas penguapan
: 52,24 kJ/mol (pada 101.3 kPa)
o Larut dalam air
(http://www.wikipedia.org/wiki/ethylene glycol; Kirk Othmer, 1981)
Sifat-sifat Kimia :
o Berreaksi dengan ethylene glicol
dengan menggunakan katalis antimon
trioksida menghasilkan polyethylene terepthalate.
o Bereaksi dengan Carbonat menghasilkan ethylene carbonat dan metanol.
o Dihidrasi dengan menggunakan katalis asam menghasilkan 1,4-dioxane.
o Bereaksi dengan Methylamine menghasilkan N-methylmorpholine.
o Bereaksi dengan keton dan aldehid menghasilkan 1,3-dioxolanes (cyclic
ketals dan acetals) dan air.
o Dihasilkan dari reaksi hidrolisis etylene oxide.
(Kirk Othmer, 1981)
2.2.3 Antimony Trioxide
Sifat-sifat fisika
o Rumus molekul
: Sb2O3
o Berat molekul
: 291,52 g/mol
o Wujud
: Padatan kristal berwarna putih
o Densitas
: 5,2 g/cm3
o Titik lebur
: 656 oC
o Titik didih
: 1425 oC
o Kelarutan dalam air
: 1,4 mg/100 ml (30 oC)
(http://www.wikipedia.org/wiki/antimony trioxide)
Sifat-sifat kimia :
o Digunakan
sebagai
katalis
pada
reaksi
pembentukan
polyethylene
terepthalate dari terepthalate acid dan ethylene glycol.
o Dihasilkan dari reaksi oksidasi antimon
4Sb + 3O2
2Sb2O3
o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony trihloride dan air
Sb2O3 + 6HCl
2SbCl3 + 3H2O
o Bereaksi dengan asam bromida menghasilkan antimony tribromide dan air
Sb2O3 + 6HCl
2SbCl3 + 3H2O
o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony oxychloride dan air
Sb2O3 + 2HCl
2SbOCl + H2O
(Kirk Othmer, 1981)
2.2.4 Polyethylene terepthalate
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia
:
o Rumus molekul
: C10H8O4
o Densitas
: 1370 kg/m3
o Modulus young
: 2800-3100 MPa
o Tensile strength
: 55-75 MPa
o Temperatur glass
: 75 oC
o Titik lebur
: 260 oC
o Konduktivitas thermal
: 0,24 W/(m.K)
o Panas specific
: 1,0 kJ/(kg.K)
o Penyerapan air (ASTM)
: 0,16
o Viskositas intrinsik
: 0,629 dl/g
(http://www.wikipedia.org/wiki/polyethylene terepthalate)
Sifat-sifat kimia :
o Dihasilkan dari reaksi antara terepthalate acid dan ethylene glycol dengan
menggunakan katalis Sb2O3
o Dihasilkan dari reaksi antara dimetyil terepthalate dan ethylene glycol.
(Kirk Othmer, 1981)
2.3 Deskripsi proses
Polyethylene Terepthalate (PET) dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu melalui
reaksi ester exchange antara dimethylterepthalate (DMT) dengan ethylene glycol
(EG) dan melalui reaksi esterifikasi langsung antara terepthalate acid (TPA) dan
ethylene glycol (EG). Dari kedua reaksi yang telah disebutkan diatas, maka dipilih
proses/reaksi esterifikasi langsung untuk pembuatan Polyethylene Terepthalate
(PET) dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :
Parameter
Proses
Ester Exchange
Esterifikasi Langsung
Bahan baku
DMT dan EG
TPA dan EG
Konversi
90-95 %
95-99 %
Waktu reaksi
4-6 jam
4-8 jam
2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Terepthalate acid (TPA) yang berbentuk bubuk diangkut dari tangki
penyimpanan terepthalate acid (ST-101) dengan menggunakan bucket elevator (BE101) untuk dimasukkan ke dalam tangki pencampur (MT-101). Bersamaan dengan
itu dimasukkan juga ethylene glycol (EG) dari tangki penyimpanan ethylene glycol
(T-101) yang dialirkan dengan menggunakan pompa (J-101) dan juga ethylene glycol
(EG) yang di recycle dari proses. Rasio molar antara terepthalate acid dengan
ethylene glycol yang akan masuk ke dalam mixer adalah 1:2. Proses pencampuran
dilakukan dengan menggunakan pengaduk dan berlangsung selama 30 menit pada
temperatur 80 0C serta tekanan 1 atm. Campuran yang dihasilkan berupa slurry.
2.3.2 Tahap reaksi
2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET)
Slurry (TPA + EG) yang dihasilkan dari tangki pencampuran dialirkan ke
reaktor esterifikasi (R-101) dengan menggunakan pompa (J-102). Selanjutnya katalis
antimony trioxide (Sb2O3) yang berasal dari tangki penyimpanan antimony trioxide
(ST-102) dicampurkan ke dalam reaktor esterifikasi dengan jumlah 3,19 x 10-4 kmol
katalis/kmol TPA (US Patent 20080033084). Dalam reaktor esterifikasi yang
dilengkapi dengan pengaduk ini berlangsung proses esterifikasi langsung yaitu
terbentuknya gugus isomer dari reaksi antara TPA dan EG dengan konversi
terepthalate acid sebesar 90 %. Hasil yang diperoleh dari reaksi tersebut adalah
bishydroxyethyl terepthalate (BHET), air (H2O) dan terepthalate acid (TPA) yang
tidak bereaksi.
Pada reaktor ini, reaksi berjalan secara endotermis. Kondisi operasi reaktor
esterifikasi ini pada temperatur 250 0C dan tekanan 1 atm selama ±100 menit.
Reaksi yang terjadi pada reaktor esterifikasi adalah :
HOOC
COOH + 2HOCH2CH2OH
TPA
250 0C, 1 atm, 100 menit
EG
O
HOCH2CH2O-C-
O
-C-O-CH2CH2OH + 2H2O
Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET)
Air
Uap air dan ethylene glycol yang keluar dari reaktor esterifikasi mempunyai
temperatur
250
0
C
dialirkan
menuju
partial
condenser
(E-102)
untuk
mengkondensasikan uap yang terbentuk. Selanjutnya uap dan cairan yang dihasilkan
dari partial condenser dengan temperatur 160 0C dialirkan ke knock out drum
(V-101) untuk dipisahkan. Cairan yang telah dipisahkan kemudian dialirkan menuju
cooler (E-101) untuk menurunkan temperaturnya menjadi 80 0C yang kemudian akan
dialirkan
menuju
ke
tangki
pencampuran
(MT-101).
Sedangkan
BHET
(bishydroxyethyl terepthalate) yang terbentuk, terepthalate acid yang tidak bereaksi
dan katalis dialirkan dari bagian bawah reaktor esterifikasi ke reaktor prepolimerisasi
(R-102) dengan menggunakan pompa (J-103).
2.3.2.2 Proses Prepolimerisasi
Proses prepolimerisasi berlangsung dalam reaktor prepolimerisasi yang
dilengkapi dengan pengaduk pada suhu 270 0C dan tekanan 1 atm dengan konversi
bishydroxyethyl terepthalate (BHET) sebesar 95 % . Proses ini menghasilkan
monomer dengan derajat polimerisasi 20 (prepolimer), ethylene glycol, dan
bishydroxyethyl terepthalate yang tidak bereaksi.
Reaksi yang terjadi dalam reaktor prepolimerisasi adalah :
O
20 HOCH2CH2O-C-
O
270 0C, 1 atm
-C-O-CH2-CH2OH
Bishydroxyethyl Terepthalate
O
O
19 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-CEthylene Glycol
-C-O-CH2CH2]20OH
Prepolimer
Sebagian uap ethylene glycol dan air yang tidak bereaksi akan menguap dan
dialirkan ke knock out drum (V-101). Selanjutnya monomer dari reaktor
prepolimerisasi yang terbentuk dialirkan ke reaktor polikondensasi (R-103) dengan
menggunakan pompa (J-104).
2.3.2.3 Proses Polikondensasi
Pada proses polikondensasi akan terbentuk ikatan monomer-monomer
menjadi polimer yang panjang dengan derajat polimerisasi yang semakin bertambah
besar. Dalam proses ini derajat polimerisasi yang diharapkan 100. Proses
polikondensasi berlangsung pada temperatur 290 0C dan tekanan 0,00197 atm (200
Pa) dengan konversi prepolimer sebesar 99 % dalam reaktor polikondensasi (R-103).
Untuk memvakumkan tekanan dari 1 atm menjadi 0,00197 atm digunakan steam
ejector (EJ-101). Reaksi yang terjadi adalah :
O
5HOCH2CH2[O-C-
O
290 0C; 0,00197 atm
-C-O-CH2-CH2]20OH
Prepolimer
O
4 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-C-
O
-C-O-CH2CH2]100OH
EG
PET
Pada proses ini uap ethylene glycol yang tidak bereaksi akan di hisap oleh
aliran steam yang sangat kencang yang dihasilkan oleh steam ejector (EJ-101).
Selanjutnya steam dan ethylene glycol dikondensasikan dengan menggunakan
condenser (E-103). Ethylene glycol yang dipisahkan kemudian direcycle ke tangki
pencampuran (MT-101) yang terlebih dahulu didinginkan pada cooler (E-101).
2.3.3 Tahap Pemisahan Produk
Cairan kental polyethylene terepthalate (PET) yang dihasilkan dari reaktor
polikondensasi (R-103) dialirkan ke filter press (FP-101) untuk dipisahkan dari
katalis Sb2O3. Selanjutnya cairan kental polyethylene terepthalate (PET) tersebut
dipompakan (J-108) dan selanjutnya diturunkan temperaturnya dari 290 0C menjadi
60 0C dengan menggunakan cooler (E-104). Setelah didinginkan, Cairan kental
polyethylene terepthalate tersebut dimasukkan ke kristaliser (CR-101) untuk
mengkristalkan produk PET. Setelah keluar dari kristaliser, PET kristal dan mother
liquor dialirkan menuju centrifuge (CF-101) dengan menggunakan pompa (J-109)
untuk dipisahkan antara PET kristal dengan mother liquornya. Mother liquor yang
telah dipisahkan dari kristal PET kristal dialirkan ke mother liquor tank (T-102),
sedangkan PET kristalnya dialirkan menuju Pelletizer (P-101) untuk dibentuk
menjadi pelet dengan ukuran 3 mm. Kemudian pellet PET diangkut menuju ke tangki
penyimpanan (ST-103) dengan menggunakan belt conveyor (BC-101). Kadar
prepolimer dan PET non kristal yang boleh tercampur dalam produk PET kristal
adalah sebesar 1 % (www.tradeindia.com, 2007).
BAB III
NERACA MASSA
Neraca massa pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan
kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai
berikut:
Bahan baku
: Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)
Katalis
: Antimony Trioxide (Sb2O3)
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Waktu bekerja / tahun : 330 hari
Satuan operasi
: kg/jam
Perubahan massa pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada
alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)
- Reaktor 1 (R-101)
- Reaktor 2 (R-102)
- Reaktor 3 (R-103)
- Filter press (FP-101)
- Kristaliser (CR-101)
- Centrifuge (CF-101)
- Steam ejector (EJ-101)
- Knock out drum (V-101)
Perhitungan neraca massa disajikan pada lampiran A
1. Tangki pencampur (MT-101)
Pada tangki pencampur (MT-101) terjadi proses pencampuran bahan baku TPA
99,9 % (alur 1) dengan EG 99,8 % (alur 3). Hasil pencampurannya (alur 4) akan
diumpankan ke reaktor 1 (R-101). Hasil perhitungan neraca massa di tangki
pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Neraca massa pada Tangki pencampur (MT-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 1
Keluar (kg/jam)
Alur 3
Alur 4
TPA
19.644,8538
-
19.644,8538
EG
-
14.689,0758
14.689,0758
H2O
19,6645
29,4371
49,1016
19.664,5183
14.718,5129
Jumlah
34.383,0312
34.383,0312
2. Reaktor 1 (R-101)
Pada reaktor 1 (R-101) terjadi proses pembentukkan BHET (Bishydroxylethyl
Terepthalate) dan air dari reaksi antara TPA dan EG yang merupakan hasil
pencampuran dari tangki pencampur (alur 4) dengan bantuan katalis Sb2O3. Hasil
reaksi yaitu EG dan H2O (alur 7) akan diumpankan ke partial condeser (E-102),
sedangkan BHET, Sb2O3 dan TPA sisa (alur 6) akan diumpankan ke reaktor 2 (R102). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel
3.2 dibawah ini.
Tabel 3.2 Neraca massa pada Reaktor 1 (R-101)
Kompone
n
Keluar (kg/jam)
Masuk (kg/jam)
Alur 4
Alur 5
Alur 7
Alur 6
TPA
19.644,8538
-
1.962,5163
-
EG
14.689,0758
-
-
1.465,9760
H2O
49,1016
0,0552
-
3.879,4896
Sb2O3
-
10,9933
10,9933
-
BHET
-
-
27.075,1045
-
34.383,0312
11,0485
29.048,6141
5.345,4656
Jumlah
34.394,0797
34.394,0797
3. Reaktor 2 (R-102)
Pada reaktor 2 (R-102) terjadi proses pembentukan prepolimer dan EG yang
dihasilkan dari penguraian BHET. Kemudian terjadi juga reaksi lain antara TPA dan
EG yang menghasilkan BHET dan H2O, dimana pada reaksi ini TPA akan habis
bereaksi. Hasil reaksi yaitu EG dan H2O (alur 9) akan diumpankan ke partial
condenser (E-102) sedangkan BHET, Sb2O3 dan prepolimer (alur 8) akan
diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 2
(R-102) dapat dilihat pada Tabel 3.3 dibawah ini.
Tabel 3.3 Neraca massa pada Reaktor 2 (R-102)
Masuk (kg/jam)
Komponen
Alur 6
Keluar (kg/jam)
Alur 8
Alur 9
TPA
1.962,5163
-
-
BHET
27.075,1045
4.403,2264
-
Sb2O3
10.9933
10.9933
-
Prepolimer
-
19.721,0494
-
EG
-
-
4.487,7390
H2O
-
-
425,6060
29.048,6141
24.135,2691
4.913,3450
Jumlah
29.048,6141
29.048,6141
4. Reaktor 3 (R-103)
Pada reaktor 3 (R-103) terjadi proses pembentukan Polyethylene Terepthalate
(PET) dan EG yang dihasilkan dari reaksi penguraian prepolimer. Kemudian terjadi
juga reaksi lain yaitu reaksi penguraian BHET yang menghasilkan EG dan
prepolimer, dimana pada reaksi ini BHET akan habis bereaksi dan prepolimer yang
dihasilkan akan diakumulasi dengan prepolimer umpan (alur 8). Hasil reaksi berupa
EG diumpankan ke partial condenser (E-103) sedangkan PET, Sb2O3, dan
prepolimer akan diumpankan ke filter press (FP-101). Hasil perhitungan neraca
massa di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel 3.4 dibawah ini.
Tabel 3.4 Neraca massa pada Reaktor 3 (R-103)
Masuk (kg/jam)
Komponen
Alur 8
Keluar (kg/jam)
Alur 10
Alur 11
BHET
4.403,2264
-
-
Sb2O3
10,9933
-
10,9933
19.721,0494
-
231,1447
EG
-
1.299,9819
-
PET
-
-
22.593,1492
24.135,2691
1.299,9819
22.835,2872
Prepolimer
Jumlah
24.135,2691
24.135,2691
5. Filter press (FP-101)
Pada Filter press (FP-101) terjadi proses pemisahan secara fisika. Tujuan dari
penggunaan filter press ini adalah untuk memisahkan katalis Sb2O3 dari produk yang
dihasilkan. Filtrat yang dihasilkan (alur 21) akan diteruskan menuju cooler (E-104)
untuk didinginkan terlebih dahulu sebelum diumpankan ke kristaliser (CR-101).
Hasil perhitungan neraca massa di Filter press (FP-101) dapat dilihat pada Tabel 3.5
dibawah ini.
Tabel 3.5 Neraca massa pada Filter Press (FP-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 11
Keluar (kg/jam)
Alur 20
Alur 21
Sb2O3
10,9933
10,9933
-
Prepolimer
231,1447
4,6207
226,5240
22.593,1492
451,6455
22.141,5037
22.835,2872
467,2595
22.368,0277
PET
Jumlah
22.835,2872
22.835,2872
6. Kristaliser (CR-101)
Pada kristaliser (CR-101) akan terjadi proses pembentukan cairan kristal PET
dari alur 22 yang masih berupa cairan kental. Pada kritaliser ini, tidak semua PET
dari alur 22 diubah menjadi cairan kristal. Hasil dari kristaliser (alur 23) akan
diumpankan ke Centrifuge (CF-101). Hasil perhitungan neraca massa di kristaliser
(CR-101) dapat dilihat pada Tabel 3.6 dibawah ini.
Tabel 3.6 Neraca massa pada Kristaliser (CR-101)
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 22
Alur 23
Komponen
PET kristal
PET non kristal
-
22.093,6905
22.141,5037
47,8132
226,5240
226,5240
22.368,0277
22.368,0277
Prepolimer
Jumlah
7. Centrifuge (CF-101)
Pada Centrifuge
(CF-101) cairan kristal (alur 23) dari kristaliser (CR-101)
diubah menjadi kristal (alur 25). Namun tidak semua cairan kristal (alur 23) diubah
menjadi kristal karena ada sebagian bahan yang tidak mengkristal. Bahan yang tidak
mengkristal tersebut dikenal dengan nama Mother liqour (alur 24). Hasil perhitungan
neraca massa di centrifuge (CF-101) dapat dilihat pada Tabel 3.7 dibawah ini.
Tabel 3.7 Neraca massa pada Centrifuge (CF-101)
Komponen
PET kristal
Masuk (kg/jam)
Alur 23
Keluar (kg/jam)
Alur 24
Alur 25
22.093,6905
-
22.093,6905
PET non kristal
47,8132
47,3351
0,4781
Prepolimer
226,5240
224,7330
1,7910
22.368,0277
272,0681
22.095,9596
Jumlah
22.368,0277
22.368,0277
8. Steam Ejector (EJ-101)
Pada steam ejector (EJ-101) terjadi proses untuk memvakumkan reaktor 3
(R-103). Akibat proses tersebut maka EG yang dihasilkan di reaktor 3 (R-103)
tersebut akan terhisap oleh aliran uap yang mengalir kencang yang dihasilkan oleh
steam ejector (EJ-101). Hasil perhitungan neraca massa di steam ejector
(EJ-101) dapat dilihat pada Tabel 3.8 dibawah ini.
Tabel 3.8 Neraca massa Steam Ejector (EJ-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 14
Alur 16
EG
1.485,6936
6.804,2458
-
8.289,9394
H2O
15.102,9979
4.920,1092
20.006,4940
16,6131
16.588,6915
11.724,3550
20.006,4940
8.306,5525
Jumlah
28.313,0465
Alur 17
Alur 18
28.313,0465
9. Knock out drum (V-101)
Pada knock out drum (V-101) terjadi proses pemisahan antara fasa liquid dan uap.
Campuran uap dan liquid yang dihasilkan dari partial condenser (alur 14 dan alur
16) kemudian diumpankan ke knock out drum (V-101) yang akan memisahkan antara
fasa liquid dan uap. Hasil perhitungan neraca massa di knock out drum (V-101) dapat
dilihat pada Tabel 3.9 dibawah ini.
Tabel 3.9 Neraca massa Knock out drum (V-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 14
Alur 16
EG
1.299,9819
5.953,7150
-
7.253,6969
H2O
15.102,9979
4.305,0956
19.393,5570
14,5365
16.402,9798
10.258,8106
19.393,5570
7.268,2334
Jumlah
26.661,7904
Alur 17
Alur 18
26.661,7904
BAB IV
NERACA PANAS
Neraca panas pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan
kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai
berikut:
Bahan baku
: Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG)
Katalis
: Antimony Trioxide (Sb2O3)
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Waktu bekerja / tahun : 330 hari
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25°C = 298 oK
Perubahan panas pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada
alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)
- Reaktor 1 (R-101)
- Reaktor 2 (R-102)
- Reaktor 3 (R-103)
- Cooler (E-104)
- Kristaliser (CR-101)
- Partial condenser (E-103)
- Partial condenser (E-102)
- Cooler (E-101)
Perhitungan neraca panas disajikan pada lampiran B
10. Tangki pencampur (MT-101)
Bahan baku yang masuk pada tangki pencampur seperti EG dan TPA mempunyai
panas masing-masing. Bahan baku tersebut masuk ke tangki pencampur pada
temperatur 30 oC dan keluar pada temperatur 80 oC. Setelah dilakukan perhitungan,
ternyata tangki pencampur tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk
memberikan panas yang dibutuhkan oleh tangki pencampur tersebut, digunakan
saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di tangki
pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 4.1 dibawah ini.
Tabel 4.1. Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101)
Q1
Q3
Q4
Qsteam
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
110.562,4994
214.734,5706
3.297.446,2044
3.622.743,2745
Panas keluar
(kJ/jam)
3.622.743,2745
3.622.743,2745
11. Reaktor 1 (R-101)
Hasil pencampuran dari tangki pencampur (MT-101) diumpankan ke reaktor 1
(R-101) dengan temperatur 80 oC. Pada reaktor 1 (R-101) terjadi reaksi pembentukan
BHET, dimana reaksi tersebut menghasilkan panas. Produk keluar dari reaktor 1 (R101) pada temperatur 250 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 1
tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan
oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil
perhitungan neraca panas di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah
ini.
Tabel 4.2 Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101)
Q4
Q5
Q6
Q7
Qr
Qsteam
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
3.622.743,2745
18,7750
19.460.530,7324
23.083.292,7819
Panas keluar
(kJ/jam)
12.241.265,3762
13.219.078,8277
-2.377.051,4220
23.083.292,7819
12. Reaktor 2 (R-102)
Produk BHET, Sb2O3, TPA
yang keluar dari reaktor 1 (R-101) dengan
temperatur 250 oC, diumpankan ke reaktor 2 (R-102). Pada reaktor 2 terjadi proses
pembentukan prepolimer, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari
reaktpr 2 (R-102) dengan temperatur 270 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata
reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang
dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur
310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 2 (R-102) dapat dilihat pada Tabel
4.3 dibawah ini.
Tabel 4.3 Neraca panas pada Reaktor-2 (R-102)
Q6
Q8
Q9
Qr
Qsteam
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
12.241.265,3762
4.354.192,6597
16.595.458,0358
Panas keluar
(kJ/jam)
5.524.530,6255
7.875.221,0345
3.195.706,3758
16.595.458,0358
13. Reaktor 3 (R-103)
Produk BHET, Sb2O3 dan Prepolimer yang keluar dari reaktor 2 (R-102) dengan
temperatur 270 oC, diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Pada reaktor 3 terjadi proses
pembentukan PET, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari
reaktpr 3 (R-102) dengan temperatur 290 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata
reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang
dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur
310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel
4.4 dibawah ini.
Tabel 4.4 Neraca panas pada Reaktor-3 (R-103)
Q8
Q10
Q11
Qr
Qsteam
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
5.524.530,6255
2.842.335,8842
8.366.866,5097
Panas keluar
(kJ/jam)
1.993.938,0307
5.681.011,4583
691.917,0207
8.366.866,5097
14. Cooler (E-104)
Pada cooler (E-104) hanya terjadi proses pendinginan cairan kental PET dan
Prepolimer dari hasil filter press (FP-101). Cairan kental tersebut masuk ke cooler
(E-104) pada temperatur 290 oC dan keluar dari cooler (E-104) pada temperatur 60
o
C. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk ke cooler (E-104) pada
temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas
di cooler (E-104) dapat dilihat pada Tabel 4.5 dibawah ini.
Tabel 4.5 Neraca panas pada Cooler (E-104)
Q21
Q22
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
3.902.554,7728
-3.387.123,0103
515.431,7624
Panas keluar
(kJ/jam)
515.431,7624
515.431,7624
15. Kristaliser (CR-101)
Cairan kental PET dan Prepolimer yang keluar dari cooler (E-104) dengan
temperatur 60 oC masuk ke kristaliser (CR-101) untuk diubah menjadi cairan kristal.
Cairan tersebut keluar dari kristaliser (CR-101) dengan temperatur 30 oC. Media
pendingin yang digunakan pada kristaliser (CR-101) adalah air yang masuk ke
kristaliser (CR-101) pada temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil
perhitungan neraca panas di kristaliser (CR-101) dapat dilihat pada Tabel 4.6
dibawah ini.
Tabel 4.6 Neraca panas pada kritaliser (CR-101)
Q22
Q23
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
515.431,7624
-443.232,5707
72.199,1917
Panas keluar
(kJ/jam)
72.199,1917
72.199,1917
16. Partial condenser (E-103)
Campuran EG dan H2O dari steam ejector (EJ-101) masuk ke partial condenser
(E-103) pada temperatur 308 oC dan keluar pada temperatur 160 oC. Media
pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC dan keluar
pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-103) dapat
dilihat pada Tabel 4.7 dibawah ini.
Tabel 4.7 Neraca panas pada Partial Condenser (E-103)
Q13
Q14
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
47.038.409,0253
-5.890.207,2677
41.148.201,7576
Panas keluar
(kJ/jam)
41.148.201,7576
41.148.201,7576
17. Partial condenser (E-102)
Campuran EG dan H2O dari reaktor 1 (R-101) dan reaktor 2 (R-102) masuk ke
partial condenser (E-102) pada temperatur 260 oC dan keluar pada temperatur 160
o
C. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC
dan keluar pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-102)
dapat dilihat pada Tabel 4.8 dibawah ini.
Tabel 4.8 Neraca panas pada Partial Condenser (E-102)
Q15
Q16
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
21.094.299,8622
-7.049.818,1485
14.044.481,7137
Panas keluar
(kJ/jam)
14.044.481,7137
14.044.481,7137
18. Cooler (E-101)
Campuran EG dan H2O dari knock out drum (V-101) masuk ke cooler (E-101)
pada temperatur 160 oC dan keluar pada temperatur 30 oC. Media pendingin yang
digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC dan keluar pada 40 oC.
Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-102) dapat dilihat pada
Tabel 4.9 dibawah ini.
Tabel 4.9 Neraca panas pada cooler (E-101)
Q18
Q19
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
3.048.850,3630
0
-2.942.705,8104
106.144,5527
Panas keluar
(kJ/jam)
0
106.144,5527
0
106.144,5527
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penyimpanan Ethylene Glycol (T – 101)
Fungsi
: Menyimpan Ethylene Glycol untuk kebutuhan 15 hari
Jenis
: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Carbon steel, SA-285, Grade C
Jumlah
= 3 buah
Kapasitas tangki
= 818,8935 m3
Diameter tangki
= 8,5539 m
Tinggi silinder
= 12,8308 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 1,4259 m
Pdesain
= 3,0065 atm
Tebal silinder
= 1 in
Tebal head standar
= 1 in
5.2 Silo Tank (ST – 101)
Fungsi
: Menyimpan Terepthalate acid untuk kebutuhan 15 hari.
Jenis
: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Jumlah
= 3 buah
Kapasitas tangki
= 1.746,1298 m3
Diameter tangki
= 11,0098 m
Tinggi silinder
= 16,5147 m
Tinggi kerucut
= 5,5049 m
Pdesain
= 4,6502 atm
Tebal silinder
= 1 ¾ in
Tebal head standar
= 1 ¾ in
5.3 Tangki Penyimpanan Antimon Trioksida (ST – 102)
Fungsi
: Menyimpan Antimon Trioksida untuk kebutuhan 30 hari.
Jenis
: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Jumlah
= 1 buah
Kapasitas tangki
= 1,8388 m3
Diameter tangki
= 1,1201 m
Tinggi silinder
= 1,6802 m
Tinggi kerucutl
= 0,5601 m
Pdesain
= 2,3248 atm
Tebal silinder
= 5/16 in
Tebal head standar
= 5/16 in
5.4 Tangki Penyimpanan Polyethylene Terepthalate (ST – 103)
Fungsi
: Menyimpan produk Polyethyleneterepthalate selama 30 hari.
Jenis
: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Carbon steel, SA-283, Grade C
Jumlah
= 6 buah
Kapasitas tangki
= 2.323,6993 m3
Diameter tangki
= 12,1101 m
Tinggi silinder
= 18,615 m
Tinggi kerucutl
= 6,0550 m
Pdesain
= 3,6730 atm
Tebal silinder
= 1 ½ in
Tebal head standar
= 1 ½ in
5.5 Tangki Penyimpanan Mother Liquor (T – 102)
Fungsi
: Menampung mother liquor selama 30 hari.
Jenis
: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Carbon steel, SA-285, Grade C
Jumlah
= 1 buah
Kapasitas tangki
= 361,1468 m3
Diameter tangki
= 6,5110 m
Tinggi silinder
= 9,7665 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 1,0852 m
Pdesain
= 1,8831 atm
Tebal silinder
= 5/8 in
Tebal head standar
= 5/8 in
5.6 Bak terbuka tempat penampungan sisa katalis (T – 103)
Fungsi
: Menampung katalis dari filter press.
Jenis
: Bak terbuka berbentuk balok alas datar
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Stainless steel 316
Jumlah
= 2 buah
Kapasitas bak
= 0,3368 m3
Panjang bak
=3m
Lebar bak
=2m
Tinggi bak
=1 m
Tebal plat
= 5/16 in
5.7 Tangki Berpengaduk (MT – 101)
Fungsi
: Mencampur PTA dan EG.
Jenis
: Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 80 0C
Tekanan
= 1 atm
: Carbon steel, SA-285, Grade C
Jumlah
= 1 buah
Kapasitas tangki
= 30,6401 m3
Diameter tangki
= 2,8610m
Tinggi silinder
= 4,2915 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 0,7152 m
Pdesain
= 1,8521 atm
Tebal silinder
= 3/8 in
Tebal head standar
= 3/4 in
Jenis pengaduk
= turbin daun enam datar
Jumlah baffle
= 4 buah
Diameter impeller
= 0,7152 m
Daya motor
= 3 Hp
5.8 Reaktor Esterifikasi (R – 101)
Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi antara Terepthalate Acid dengan
Ethylene Glycol menghasilkan Bishydroxylethyl Terepthalate dan air.
Jenis
: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas
ellipsoidal
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 250 0C
Tekanan
= 1 atm
: Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah
= 3 buah
Kapasitas tangki
= 44,1613 m3
Diameter tangki
= 3,1307 m
Tinggi silinder
= 4,6961 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 0,5218 m
Pdesain
= 1,6539 atm
Tebal silinder
= 3/16 in
Tebal head standar
= 3/16 in
Jenis pengaduk
= turbin daun enam datar
Jumlah baffle
= 4 buah
Diameter impeller
= 0,7827 m
Daya motor
= 3 Hp
5.9 Reaktor Prepolimer (R – 102)
Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi Bishydroxylethyl Terepthalate dengan
Ethylene Glycol menghasilkan Ethylene Glycol dan Prepolimer.
Jenis
: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas
ellipsoidal
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 270 0C
Tekanan
= 1 atm
: Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah
= 4 buah
Kapasitas tangki
= 44,5775 m3
Diameter tangki
= 3,1405 m
Tinggi silinder
= 4,7108 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 0,5234 m
Pdesain
= 1,7363 atm
Tebal silinder
= 3/16 in
Tebal head standar
= 3/16 in
Jenis pengaduk
= turbin daun enam datar
Jumlah baffle
= 4 buah
Diameter impeller
= 0,7851 m
Daya motor
= 2 Hp
5.10 Reaktor Polikondensasi (R – 103)
Fungsi
: Tempat
berlangsungnya
reaksi
polikondensasi
Prepolimer
menghasilkan Ethylene Glycol dan Polyethyleneterepthalate.
Jenis
: Tangki berpengaduk helical screw dengan tutup dan alas ellipsoidal.
Kondisi operasi
: Temperatur
Tekanan
Bahan konstruksi
= 290 0C
= 0,00197385 atm
: Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah
= 5 buah
Kapasitas tangki
= 47,4008 m3
Diameter tangki
= 3,2054 m
Tinggi silinder
= 4,8081 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 0,5342 m
Pdesain
= 0,7411 atm
Tebal silinder
= 3/16 in
Tebal head standar
= 3/16 in
Jenis pengaduk
= helical screw
Diameter impeller
= 1,0257 m
Daya motor
=10 Hp
5.11 Steam Ejector (EJ – 101)
Fungsi
: Untuk memvakumkan reaktor polikondensasi (R-103) sampai tekanan
200 Pa.
Jenis
: Four Stage Vacum Ejector
Jumlah
= 1 buah
Kapasitas
= 1.538,3 lb/hr
Kapasitas steam
= 15.102,9979 kg steam/jam
Tekanan steam
= 100 psig
5.12 Knock Out Drum (V – 101)
Fungsi
: Tempat memisahkan gas (uap) dan cairan yang berasal dari partial
condenser (E-102 dan E-103).
Jenis
: Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Kondisi operasi
: Temperatur
Tekanan
Bahan konstruksi
= 160 0C
= 0,00197385 atm
: Carbon steel, SA-285, Grade C
Jumlah
= 1 buah
Kapasitas tangki
= 31,2001 m3
Diameter tangki
= 2,7883 m
Tinggi silinder
= 4,1825 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 0,6971 m
Pdesain
= 1,6148 atm
Tebal silinder
= 3/8 in
Tebal head standar
= 3/8 in
5.13 Filter Press (FP – 101)
Fungsi
: Untuk memisahkan produk PET liquid dari katalis Sb2O3
Bahan konstruksi
: Carbon Steel, SA-36
Bentuk
: Plate and Frame Filter Press
Jumlah
: 1 buah
Kapasitas
: 17,7861 m3
Bahan media filter
: kanvas
Luas efektif penyaringan : 297,2974 m2
Jumlah Plate
: 328
Jumlah frame
: 328
5.14 Kristaliser (CR – 101)
Fungsi
: Tempat terbentuknya kristal PET
Jenis
: Continous Stireed Tank Crystallizer (CSTC)
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah
= 1 buah
Kapasitas tangki
= 21,3151 m3
Diameter tangki
= 2,4557 m
Tinggi silinder
= 3,6836 m
Tinggi tutup ellipsoidal
= 0,6139 m
Pdesain
= 1,6487 atm
Tebal silinder
= 3/8 in
Tebal head standar
= 3/8 in
Jenis pengaduk
= turbin daun enam datar
Jumlah baffle
= 4 buah
Diameter impeller
= 0,7367 m
Daya motor
= 10 Hp
5.15 Centrifuge (CF – 101)
Fungsi
: Untuk memisahkan produk kristal PET dengan mother liquor
Jenis
: Nozzle discharge centrifuge
Kondisi operasi
Bahan konstruksi
: Temperatur
= 30 0C
Tekanan
= 1 atm
: Carbon steel, SA-285 Grade C
Jumlah
= 1 buah
Kapasitas centrifuge
= 65,4236 gpm
Diameter bowl
= 0,4064 m
Speed
= 6250 rpm
Daya motor
= 30 Hp
5.16 Pelletizer (P-101)
Fungsi
: Membentuk produk PET menjadi pelet dengan ukuran 3 mm.
Jenis
: Four Cylinder Dry Ice Pelletizer
Bahan Konstruksi : Commercial Steel
Jumlah
: 3 unit
Kapasitas yang ingin dibentuk menjadi pelet = 22.095,9596 kg/jam
Untuk kapasitas diatas berdasarkan dari Cold Jet Manufacturer maka digunakan
pelletizer dengan spesifikasi :
(www.coldjet.com)
Production Output
: 10.909 kg/hr
Dimensions (with shutes and exhausts)
: W 72” x L 108” x H 88”
Weigth
: 6825 lbs / 3100 kg
Hydraulic Oil
: 85 gallons / 321,8 liters
Avg Power Consumption
: 14,2 kW
5.17 Bucket Elevator (BE-101)
Fungsi
: Mengangkut bahan baku Terepthalate Acid (PTA) menuju
ke tangki pencampur (MT-101)
Bahan konstruksi
: Baja karbon
Kapasitas
: 39,329 ton/jam
Ukuran bucket
: 10 x 6 x 6 ¼ (in)
Bucket spacing
: 16 in
Elevator center
: 25 ft
Bucket Speed
: 68,6 m/menit
Belt width
: 11 in
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 6 Hp
5.18 Belt Conveyor (BC-101)
Fungsi
: Mengangkut Polyethylene Terepthalate (PET) Kristal menuju ke
Bucket elevator (BE-102)
Tipe
: Throughed Belt on Continous Plate
Kapasitas
: 53,0303 ton/jam
Kecepatan Belt
: 100 ft/menit
Lebar Belt
: 18 in
Panjang Belt
: 30 ft
Sudut elevasi
: 18o
Bahan kontruksi
: Baja karbon
Jumlah
: 1 unit
Daya motor
: 5 Hp
5.19 Cooler (E-101)
Fungsi
: Mendinginkan ethylene glycol dan air keluaran knock
out drum (V – 101)
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah
: 1 unit
Suhu umpan masuk
: 160 0C
Suhu umpan keluar
: 30 0C
Suhu air pendingin masuk : 10 0C
Suhu air pendingin keluar : 40 0C
Diameter shell
: 21 ¼ in
Pitch (PT)
: 1 1/4 in square pitch
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 11 BWG
Jumlah tube
: 170
Panjang tube
: 9 ft
5.20 Partial Condenser (E-102)
Fungsi
: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene
glycol dan air keluaran reaktor Esterifikasi (R-101) dan
reaktor Prepolimer (R-102)
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah
: 1 unit
Suhu umpan masuk
: 260 0C
Suhu umpan keluar
: 160 0C
Suhu air pendingin masuk : 10 0C
Suhu air pendingin keluar : 40 0C
Diameter shell
: 19 ¼ in
Pitch (PT)
: 1 1/4 in square pitch
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 11 BWG
Jumlah tube
: 140
Panjang tube
: 9 ft
5.21 Partial Condenser (E-103)
Fungsi
: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene
glycol dan air keluaran steam ejector (EJ-101)
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah
: 1 unit
Suhu umpan masuk
: 308 0C
Suhu umpan keluar
: 160 0C
Suhu air pendingin masuk : 10 0C
Suhu air pendingin keluar : 40 0C
Diameter shell
: 17 ¼ in
Pitch (PT)
: 1 1/4 in square pitch
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 11 BWG
Jumlah tube
: 106
Panjang tube
: 9 ft
5.22 Cooler (E-104)
Fungsi
: Mendinginkan produk Polyethylene Terepthalate
keluaran filter press (FP-101)
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah
: 1 unit
Suhu umpan masuk
: 290 0C
Suhu umpan keluar
: 60 0C
Suhu air pendingin masuk : 10 0C
Suhu air pendingin keluar : 40 0C
Diameter shell
: 17 ¼ in
Pitch (PT)
: 1 1/4 in square pitch
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 11 BWG
Jumlah tube
: 106
Panjang tube
: 9 ft
5.23 Pompa Ethylene glycol (J-101)
Fungsi
: Memompa Ethylene Glycol dari T-101 ke MT-101
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
:
1
/20 Hp
Jumlah
: 2 unit (1 buah cadangan)
5.24 Pompa Mixer (J-102)
Fungsi
: Memompa EG dan PTA dari MT-101 ke R-101
Jenis
: Pompa screw
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 2 Hp
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
5.25 Pompa Reaktor Esterifikasi (J-103)
Fungsi
: Memompa EG dan PTA dari MT-101 ke R-101
Jenis
: Pompa screw
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 1 ½ Hp
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
5.26 Pompa Reaktor Prepolimer (J-104)
Fungsi
: Memompa produk dari bottom R-102 ke R-103
Jenis
: Pompa screw
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
:
3
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
/4 Hp
5.27 Pompa Knock Out Drum (J-105)
Fungsi
: Memompa produk dari bottom V-101 ke E-101
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
:
1
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
/2 Hp
5.28 Pompa Partial Condenser (J-106)
Fungsi
: Memompa produk dari bottom E-103 ke V-101
Jenis
: Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
:
1
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
/2 Hp
5.29 Pompa Reaktor Polikondensasi (J-107)
Fungsi
: Memompa produk dari reaktor 3 (R-103) ke filter press
(FP-101)
Jenis
: Pompa screw
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 1 Hp
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
5.30 Pompa Filter Press (J-108)
Fungsi
: Memompa produk dari filter press (FP-101) ke E-104
Jenis
: Pompa screw
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: ½ Hp
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
5.31 Pompa Crystallizer (J-109)
Fungsi
: Memompa produk dari CR-101 ke CF-101
Jenis
: Pompa screw
Bahan konstruksi
: Commercial steel
Daya motor
: 1 Hp
Jumlah
:
2 unit (1 buah cadangan)
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses
kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan
yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan
suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen
tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat
dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi
operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya,
tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai
tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat
dihasilkan secara optimal (Perry, 1999).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator),
pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja
dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan
secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk
mengukur variabel-variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas,
panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid
level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen-instrumen tersebut
mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan
(Timmerhaus, 2004).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen
adalah (Considine,1985) :
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas,
pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan
variabel lainnya.
Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu
operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu
peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu
sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alatalat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu
ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control).
(Perry,1999).
Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :
−
Pengendalian secara manual
Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian
ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak
instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan
tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari
kesalahan.
−
Pengendalian secara otomatis
Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis
menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat
sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara
manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini
sangat praktis dan menguntungkan.
Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:
− Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan
− Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah
− Sistem kerja lebih efisien
− Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah
(Timmerhaus, 2004) :
1.
Range yang diperlukan untuk pengukuran
2.
Level instrumentasi
3.
Ketelitian yang dibutuhkan
4.
Bahan konstruksinya
5.
Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
6.1.1 Tujuan Pengendalian
Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan PET dari
Asam Tereftalat dan Etilen Glikol adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang
mencakup :
− Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan
tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang
kecil.
− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena
komponen zat yang digunakan pada pabrik sangat mudah terbakar.
Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian
operasi secara otomatis (automatic shut down systems).
− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja
maupun kerusakan pada alat proses.
6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali
Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan
mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan
keperluannya :
1. Feedback control
Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran
dibandingkan
dengan
set
point,
hasil
perbandingan
digunakan
untuk
mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
2. Feedforward control
Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan
untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
3. Adaptive control
Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis
sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang
dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller
(selain set point pada input dari sensor).
4. Inferential control
Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung,
sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur
digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur
dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan
matematika.
Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik)
berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem
pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :
gangguan
(disturbances)
+
controller
Elemen
Pengendali
Akhir
Proses
measuring
device
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback
Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor
untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses
yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan
akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :
a. Konsentrasi
b. Kepadatan (density) dan spesific gravity
c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)
d. Kekeruhan zat cair (turbidity) dan derajat warna zat cair (clarity)
Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah
penganalisis (analyzer).
SET POINT
ELEMEN
PENGENDALI
ELEMEN
PENGUKURAN
ELEMEN
PENGENDALI
AKHIR
ELEMEN
PRIMER
PROSES
GANGGUAN
Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian
Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel
proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya
naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran
fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat
relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga
pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh
aktual dari suatu proses yang terkendali.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :
a. Elemen Primer (Primary Element)
Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu
variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan
menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan
tergantung variabel proses yang ada.
− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.
− Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.
− Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.
− Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.
b. Elemen Pengukuran (Measuring Element)
Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang
dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran
yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.
− Tipe Konvensional
Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.
− Tipe Smart
Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.
c. Elemen Pengendali (Controlling Element)
Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang
kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya
berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan
processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis
elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.
Untuk variabel proses yang lain misalnya :
a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC)
b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC)
c. Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC)
d. Level menggunakan Level Controller (LC)
d. Elemen Pengendali Akhir
Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya
menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan
control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.
1. Control valve
Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:
− Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.
− Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve).
Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :
a.
Actuator spring/per.
Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston
actuator.
b.
Actuator aksi ganda (double acting)
Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara
yang dimasukkan ke rumah actuator.
− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve
berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve
segmen.
2. Pompa Listrik
Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :
− Actuator Pompa.
Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah
tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan
induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.
− Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat
cair, gas dan padat.
Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut :
1. Penunjuk (indicator)
2. Pencatat (recorder)
3. Pengontrol (regulator)
4. Pemberi tanda bahaya (alarm)
Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik PET ini mencakup :
1. Temperature Controller (TC)
Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur
sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur
jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu
proses yang sedang bekerja.
Prinsip kerja :
Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini
memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada
set point.
2. Pressure Controller (PC)
Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau
pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal
mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas
yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.
Prinsip kerja :
Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup
diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk
mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.
3. Flow Controller (FC)
Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran
fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran
fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat, yang
mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.
Prinsip kerja :
Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan
discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan
valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran
pada set point.
4. Level Controller (LC)
Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan
dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan
cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan
mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.
Prinsip kerja :
Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve
ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada
set point.
Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma
untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat
dimana cairan bekerja.
Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control
configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem
pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara
langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang
dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel
yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point).
Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali oleh pengendali feedback ini
berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali
feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu :
1. Jenis – P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas.
2. Jenis – PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir
(flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair.
3. Jenis – PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan
temperatur.
6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam Sistem Pengendalian
1. Tekanan
Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam
membran/plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan
kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain
untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower.
2. Temperatur
Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple. Instrumen ini
digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, heat
exchanger,dan crystallizer .
3. Laju Alir
Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter.
Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat masukan
reaktor.
4. Perbandingan Laju Alir
Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage) yang
dapat disesuaikan (adjustable), pneumatik, atau elektronik. Hasil pengukuran laju
alir aliran yang satu menentukan set point laju alir aliran lainnya. Instrumen ini
digunakan pada pengukuran laju alir umpan reaktor
5. Permukaan Cairan
Peralatan untuk mengukur level permukaan cairan adalah pelampung dan lengan
gaya. Prinsipnya adalah perubahan gaya apung yang dialami pelampung akibat
perubahan level cairan. Pelampung yang mengapung pada permukaan cairan selalu
mengikuti tinggi permukaan cairan sehingga gaya apung pelampung dapat
diteruskan ke lengan gaya, sehingga dapat diketahui tinggi cairan. Penggunaannya
adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti pada kolom waste heat
boiler, dan tangki.
6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian
Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik
antara lain :
1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada
satu aliran.
2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit
pengendali.
3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki
opening position 70 %.
4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan
untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang
dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line.
Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.
5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah
dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran.
6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan
untuk mempermudah pada saat maintenance.
Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada Pra-rancangan Pabrik Pembuatan
Polietilen Tereftalat (PET)
No
Nama Alat
Instrumentasi
1
Tangki
LI
Mengetahui tinggi bahan dalam tangki
2
Mixer
PC
Mengontrol tekanan dalam mixer
TI
Mengetahui suhu dalam mixer
TC
Mengontrol suhu dalam reaktor
PI
Mengetahui tekanan dalam reaktor
TC
Mengontrol suhu dalam cooler
PC
Mengontrol tekanan dalam cooler
Partial
TC
Mengotrol suhu dalam Partial Condenser
Condenser
PC
Mengontrol tekanan dalam Partial Condenser
6
Steam Ejector
PI
Mengetahui tekanan dalam steam ejector
7
Knock out drum
TC
Mengontrol suhu dalam KO Drum
(KO Drum)
PI
Mengetahui tekanan dalam KO Drum
LC
Mengatur level cairan dalam Knock Out Drum
3
4
5
Reaktor
Cooler
Kegunaan
8
Pompa
FC
Mengontrol aliran dalam pompa
9
Crystallizer
TI
Mengetahui suhu dalam Crystallizer
PC
Mengontrol tekanan dalam Crystallizer
TI
Mengetahui Temperatur dalam Filter Press
PI
Mengetahui tekanan dalam Filter Press
10
Filter Press
PI
Steam
TC
LC
Tangki
PC
Reaktor
FC
TC
FC
LC
Exchanger
Pompa
Steam Ejector
KO Drum
Gambar 6.3 Alat-alat Pengendali pada Pabrik PET
6.2 Keselamatan Kerja
Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat
mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan
merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan.
Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan
secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku
dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang
serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan
karyawan.
Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi
tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk-petunjuk,
dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari-hari berlangsung aman dan bahaya-bahaya
yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan
(Bernasconi, 1995)
Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia
relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya
reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan
dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan
dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995)
Dari 330 peristiwa
Hanya kerusakan
benda
300
28
Cedera ringan
2
Cedera berat sampai
cedera mematikan
Gambar 6.4 Tingkat kerusakan di suatu pabrik
Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba-tiba tanpa dikehendaki
dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan
keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya
kerusakan.
Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik
perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu :
Lokasi pabrik
− Sistem pencegahan kebocoran
− Sistem perawatan
− Sistem penerangan
− Sistem penyimpanan material dan perlengkapan
− Sistem pemadam kebakaran
Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang
harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia, yaitu:
− Tidak boleh merokok atau makan
− Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas
Bahaya dan tindakan-tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan
mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah
pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat
diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi.
Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin
terjadi pada pra – rancangan pabrik pembuatan PET dapat dilakukan dengan cara :
1. Pencegahan terhadap kebakaran
− Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti
power station, laboratorium dan ruang proses.
− Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire
station.
− Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.
− Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan
api yang relatif kecil.
− Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk
mendeteksi kebakaran melalui asapnya.
2. Memakai peralatan perlindungan diri
Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :
−
Pakaian pelindung
Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan
asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan
keadaan badan atas terbuka.
−
Sepatu pengaman
Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan
panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya
terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis
pekerjaan yang dilakukan.
−
Topi pengaman
Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan
perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila
bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun
tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.
−
Sarung tangan
Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para
operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal
yang tidak diinginkan.
−
Masker
Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya
ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup.
(Bernasconi, 1995)
3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis
− Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat
kegiatan kerja karyawan.
− Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat
− Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor
bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar
pengaman
4. Pencegahan terhadap bahaya listrik
− Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian
sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya.
− Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak
pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah
− Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan
tinggi
− Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi
pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus
− Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi
dengan penangkal petir yang dibumikan
(Bernasconi, 1995)
5. Menerapkan nilai-nilai disiplin bagi karyawan
− Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan
dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.
− Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke
atasan.
− Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat
menimbulkan bahaya.
− Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi.
6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik
Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan
secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar
pingsan/syok dan lain sebagainya.
Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik,
maka hal-hal yang harus dilakukan adalah :
a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.
b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam
kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi,
yaitu (Bernasconi, 1995) :
− Instalasi pemadam dengan air
Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas,
dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai
sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa
yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air
dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi
listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik
dimatikan ketika kebakaran terjadi.
− Instalasi pemadam dengan CO2
CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas
yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel-nozel. Instalasi ini
digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki
penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.
BAB VII
UTILITAS
Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya
suatu proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang penting.
Karena suatu proses produksi dalam suatu pabrik tidak akan berjalan dengan baik
jika utilitas tidak ada. Oleh sebab itu, segala sarana dan prasarananya harus
dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu
pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan PET dari Asam
Tereftalat dan Etilen Glikol adalah sebagai berikut:
1.
Kebutuhan uap (steam)
2.
Kebutuhan air
3.
Kebutuhan bahan kimia
4.
Kebutuhan tenaga listrik
5.
Kebutuhan bahan bakar
6.
Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan uap (steam)
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada
pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol dapat dilihat dari tabel
di bawah ini.
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Alat
Nama Alat
Kebutuhan Uap (kg/jam)
Mixing Tank (MT – 101)
2.483,7648
Reactor I (R – 101)
14.658,4293
Reactor II (R – 102)
3.279,7474
Reactor III (R – 103)
2.140,9580
Steam Ejector
15.102,9979
Total
37.665,8974
Uap yang dihasilkan dari ketel adalah 37.665,8974 kg/jam.
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 30 % (Perry dan Green, 1999)
maka :
Total steam yang dibutuhkan = 1,3 × 37.665,8974 kg/jam = 48.965,6667 kg/jam.
Diperkirakan 80 % dari kondensat dapat digunakan kembali.
Kondensat yang digunakan kembali adalah :
80 % x 37.665,8974 = 30.132,7180 kg/jam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan
proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan
PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol ini adalah sebagai berikut:
•
Air untuk umpan ketel = (48.965,6667 – 30.132,7180) = 18.832,9487 kg/jam
•
Air Pendingin :
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat
Nama Alat
Kebutuhan Air (kg/jam)
Cooler (E – 101)
23.382,6445
Partial Condenser (E – 102)
56.017,6253
Partial Condenser (E – 103)
46.803,3951
Cooler (E – 104)
26.913,9691
Crystallizer
Total
3521,9116
156.639,5456
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara
pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi,
maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan,
drift loss, dan blowdown. (Perry, 1997)
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan:
We = 0,00085 Wc (T2 – T1)
(Perry, 1997)
Di mana:
Wc = Jumlah air masuk menara = 156.639,5456 kg/jam
T1 = Temperatur air masuk = 10 °C = 50 °F
T2 = Temperatur air keluar = 40 °C = 104 °F
Maka,
We = 0,00085 × 156.639,5456 × (104-50)
= 7.189,7551 kg/jam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang
masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka:
Wd = 0,002 × 156.639,5456 = 313,2791 kg/jam
Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air
pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1997).
Ditetapkan 5 siklus, maka:
Wb =
We
7.189,7551
=
= 1.797,4388 kg/jam
S −1
5 −1
Sehingga air tambahan yang diperlukan
(Perry, 1997)
= We + Wd + Wb
= 7.189,7551 + 313,2791 + 1.797,4388
= 9.300,4730 kg/jam
•
Air untuk berbagai kebutuhan
Tabel 7.3 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan
Kebutuhan
Jumlah air (kg/jam)
Domestik dan kantor
600
Laboratorium
100
Kantin dan tempat ibadah
150
Poliklinik
50
Total
900
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah
= 18.832,9487 + 9.300,4730 + 900 = 29.033,4217 kg/jam
Sumber air untuk pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen
Glikol adalah dari Sungai Citarum, Kabupaten Karawang, Provinsi Jawa Barat.
Adapun kualitas air Sungai Citarum, Jawa Barat dapat dilihat pada tabel
berikut :
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat
No
1.
2.
3.
4.
5.
Analisa
I. FISIKA
Kekeruhan
Warna
Suhu
Zat terlarut
Zat tersuspensi
Satuan
Hasil
NTU
Unit PtCo
0
C
mg/L
mg/L
36
10
30
174
80
II. KIMIA
1. Total kesadahan dalam CaCO3
mg/L
89,6
2. Klorida
mg/L
18,6
3. Nitrat (NO3 – N)
mg/L
0,354
4. COD
mg/L
16
5. BOD
6,04
mg/L
6. SO4mg/L
38
7. Posfat (PO4)
mg/L
0,063
8. Cr+2
mg/L
9. Alkaliniti (CaCO3)
89,6
mg/L
10. Fe2+
1,724
mg/L
11. Mn2+
mg/L
0,112
12. Zn2+
mg/L
0,032
2+
13. Ca
mg/lL
24,6
14. Mg2+
mg/L
6,86
15. Asiditi (CO2)
mg/L
5,56
16. Cu2+
mg/L
Kalium
17.
3,98
mg/L
18. Amoniak total (NH3 – N)
mg/L
0,498
19. Silika reaktif
mg/L
40
20. pH
7,1
Sumber : Laporan Badan Pengendalian Lingkungan Hidup Daerah Jawa Barat tahun
2006
Unit Pengolahan Air
Kebutuhan air untuk pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen
Glikol diperoleh dari sungai Citarum, yang terletak di kawasan pabrik. Untuk
menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun
fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan
awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang
terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan
digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari
beberapa tahap, yaitu (Degremont, 1991) :
1.
Screening
2.
Klarifikasi
3.
Filtrasi
4.
Demineralisasi
5.
Deaerasi
7.2.1 Screening
Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan
screening adalah (Degremont, 1991):
− Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin
merusak fasilitas unit utilitas.
− Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang
besar yang terbawa dalam air sungai.
Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia.
Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit
pengolahan selanjutnya.
7.2.2 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan
cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda abu). Larutan
Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai bahan
koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pambantu untuk mempercepat
pengendapan dan penetralan pH. Pada bak Clarifier, akan terjadi proses koagulasi
dan flokulasi. Tahap ini bertujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid
(Degremont, 1991).
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi
pH yang optimum penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-flok
(flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan
koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na2 CO3 yang berfungsi sebagai bahan
pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH.
Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar Clarifier karena gaya
gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya
akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang
akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54
(Crities, 2004).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air
= 29.033,4217 kg/jam
Pemakaian larutan alum
= 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu
= 0,54 × 50 = 27 ppm
Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6 × 29.033,4217
= 1,4517 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 × 29.033,4217
= 0,7839 kg/jam
7.2.3 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan
tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air
(Metcalf, 1984).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen
Glikol menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai
berikut :
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan
memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang
digunakan setinggi 24 in (60,96 cm).
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori
misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga
tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar
permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite,
pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada
pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm)
(Metcalf & Eddy, 1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan.
Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan
regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand
filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai
kebutuhan.
Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik,
dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh
kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.
Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 :
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 900 kg/jam
Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin
= 2 ppm dari berat air
Total kebutuhan kaporit
= (2.10-6 × 900)/0,7 = 0,0026 kg/jam
7.2.4 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam
terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, dimana alat demineralisasi
dibagi atas :
a. Penukar kation
Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air
yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg, dan
Mn yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan
bertipe gel dengan merek IR–22 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Ca2+
Ca2+R + 2H+
2H+R + Mg2+
Mg2+R + 2H+
2H+R + Mn2+
Mn2+R + 2H+
Untuk regenerasi dipakai H2SO4 dengan reaksi :
Ca2+R + H2SO4
CaSO4 + 2H+R
Mg2+R + H2SO4
MgSO4 + 2H+R
Mn2+R + H2SO4
MnSO4 + 2H+R
Perhitungan Kesadahan Kation :
Air Sungai Citarum, Jawa Barat mengandung kation Fe2+, Zn+2, Mn2+, Ca2+, dan
Mg2+ masing-masing 1,724 ppm, 0,032 ppm, 0,112 ppm, 24,6 ppm, 6,86 ppm
(Tabel 7.4)
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan kation = 1,724 + 0,032 + 0,112 + 24,6 + 6,86 ppm
= 33,328 ppm
= 33,328 ppm / (17,1 ppm/gr.gal-1)
= 1,949 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 18.832,9487 kg/jam
=
18.832,9487 kg/jam
× 264,17 gal/m 3
3
996,24 kg/m
= 4.993,8770 gal/jam
Kesadahan air = 1,949 gr/gal × 4.993,8770 gal/jam × 24 jam/hari
= 233.593,5922 gr/hari = 233,5936 kg/hari
Perhitungan ukuran Cation Exchanger :
Jumlah air yang diolah = 4.993,8770 gal/jam = 83,2313 gal/menit
Dari Tabel 12.4, Nalco Water Treatment, 1988 diperoleh data – data sebagai berikut :
-
Diameter penukar kation = 2 ft
-
Luas penampang penukar kation = 0,7854 ft2
-
Jumlah penukar kation
= 1 unit
Volume Resin yang Diperlukan
Total kesadahan air = 233,5936 kg/hari
Dari Tabel 12.2, Nalco, 1988 diperoleh :
-
Kapasitas resin = 20 kg/ft3
-
Kebutuhan regenerant
Jadi,
= 6 lb H2SO4/ft3 resin
Kebutuhan resin =
Tinggi resin =
233,5935 kg/hari
= 11,6797 ft3/hari
3
20 kg/ft
11,6797
= 14,8710 ft
0,7854
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft
(Tabel 12.4, Nalco, 1988)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 0,7854 ft2 = 1,9635 ft3
Waktu regenerasi =
1.9635 ft 3 × 20 kg/ft 3
= 0,1681 hari
233,5936 kg/hari
10 lb/ft 3
Kebutuhan regenerant H2SO4 = 233,5936 kg/hari ×
20 kg/ft 3
= 70,0781 lb/hari = 31,8154 kg/hari
= 1,3256 kg/jam
b. Penukar anion
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion negatif yang terdapat dalam air
dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA–410.
Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi:
2ROH + SO42ROH + Cl-
R2SO4 + 2OHRCl
+ OH-
Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi:
R2SO4 + 2NaOH
Na2SO4 + 2ROH
RCl
NaCl
+ NaOH
+
ROH
Perhitungan Kesadahan Anion :
Air Sungai Citarum, Jawa Barat mengandung Anion Cl-, SO4-, NO32-, PO42- dan
CO32- sebanyak 18,6 ppm, 38 ppm, 0,354 ppm, 0,063 ppm, dan 89,6 ppm
(Tabel 7.4)
1 gr/gal = 17,1 ppm
Total kesadahan anion = 18,6 + 38 + 0,354 + 0,063 + 89,6 ppm
= 146,617 ppm / (17,1 ppm/gr.gal-1)
= 8,5741 gr/gal
Jumlah air yang diolah = 18.832,9487 kg/jam
= 4.993,8770 gal/jam
Kesadahan air = 8,5741 gr/gal × 4.993,8770 gal/jam × 24 jam/hari
= 1.027.632,0262 gr/hari = 1.027,6320 kg/hari
Perhitungan Ukuran Anion Exchanger :
Jumlah air yang diolah = 4.993,8770 gal/jam = 83,2313 gal/menit
Dari Tabel 12.3 , Nalco, 1988, diperoleh :
- Diameter penukar anion
= 2 ft
- Luas penampang penukar anion
= 0,7854 ft2
- Jumlah penukar anion
= 1 unit
Volume resin yang diperlukan :
Total kesadahan air
= 1.027,6320 kg/hari
Dari Tabel 12.7, Nalco, 1988, diperoleh :
- Kapasitas resin
= 12 kg/ft3
- Kebutuhan regenerant
= 5 lb NaOH/ft3 resin
Jadi,
Kebutuhan resin =
Tinggi resin =
1.027,6320 kg/hari
= 85,6360 ft3/hari
3
12 kg/ft
85,6360
= 109,0349 ft
0,7854
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Nalco, 1988)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 0,7854 ft2 = 1,9635 ft3
Waktu regenerasi =
1,9635 ft 3 × 12 kg/ft 3
= 0,0229 hari = 0,5503 jam
1.027,6320 kg/hari
Kebutuhan regenerant NaOH = 1.027,6320 kg/hari ×
5 lb/ft 3
12 kg/ft 3
= 428,1800 lb/hari
= 194,3937 kg/hari
= 8,0997 kg/jam
7.2.5 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion
(ion exchanger) dengan memakai panas dari kondensat bekas sebelum dikirim
sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan supaya gas-gas yang
terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut
dapat menyebabkan korosi. Adapun perhitungan Temperatur keluaran dari Deaerator
berdasarkan asas Black, yaitu :
Qserap = Qlepas
m1.C1.(Tkeluaran – 300C) = m2.C2.(3100C – Tkeluaran) ,dimana C1 = C2 (kapasitas panas)
18.832,9487 kg/jam x (Tkeluaran – 300C) = 30.132,7180 kg/jam x (3100C – Tkeluaran)
Tkeluaran = 202,30C
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia :
− Al2(SO4)3 = 1,4517 kg/jam
− Na2CO3
= 0,7839 kg/jam
− Kaporit
= 0,0026 kg/jam
− H2SO4
= 1,3256 kg/jam
− NaOH
= 8,0997 kg/jam
7.4 Kebutuhan Listrik
Perincian perencanaan kebutuhan listrik dapat dilihat pada Tabel 7.5 berikut :
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik
No.
Pemakaian
Jumlah (HP)
1.
Unit proses
50
2.
Unit utilitas
53
3.
Ruang kontrol dan Laboratorium
30
5.
Bengkel
40
6.
Penerangan Mess dan perkantoran
100
Total
273
Total kebutuhan listrik = 50 + 53 + 30 + 40 + 100
= 273 Hp × 0,7457 kW/Hp
= 203,5761 kW
Efisiensi generator 80 %, maka :
Daya output generator = 203,5761/0,8 = 254,4701 kW
7.5
Kebutuhan Bahan Bakar
Kebutuhan bahan bakar adalah :
1. Untuk bahan bakar generator
Nilai bakar solar = 19.860 btu/lb
(Perry,1999)
Densitas solar
(Perry,1999)
= 0,89 kg/l
Daya yang dibutuhkan = 273 Hp × 2.544,5
btu/jam
1 Hp
= 694.648,5 btu/jam
Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar generator adalah :
=
694.648,5 btu/jam
kg
1
× 0,45359 x
=17,8262 liter/jam
19.860 btu/lb
lb 0,89 kg/l
2. Untuk bahan bakar ketel uap
a. Panas yang keluar ketel uap :
Steam/uap yang dihasilkan ketel uap
= 48.965,6667 kg/jam
Panas laten saturated steam (310°C) = 1.327,6 kJ/kg (Reklaitis, 1983)
Panas yang keluar ketel :
= 48.965,6667 kg/jam × 1.327,6 kj/kg = 65.006.819,1109 kJ/jam
b. Panas yang masuk ketel
Panas Kondensat masuk (T = 202,30C)
= Massa kondensat × Hliquid Kondensat
= 48.965,6667 kg/jam × 831,4 kJ/kg
= 40.710.055,2944 kJ/jam
Maka total panas yang dibutuhkan ketel uap = Panas keluar – Panas masuk
= (65.006.819,1109 – 40.710.055,2944) kJ/jam
= 24.296.763,8165 kJ/jam x 1,05506 Btu/kJ
= 25.634.543,6323 Btu/jam
Efisiensi ketel uap = 75 %
Panas yang harus disuplai ketel
=
25.634.543,6323
0,75
= 34.179.391,5097 Btu/jam
Nilai bahan bakar solar = 19.860 Btu/lb
Jumlah bahan bakar
(Perry, 1999)
= (34.179.391,5097 Btu/jam) / (19.860 Btu/lbm)
= 1.721,0167 lbm/jam × 0,45359 kg/lbm
= 780,6360 kg/jam
Kebutuhan solar = (780,6360 kg/jam) / (0,89 kg/ltr)
= 877,1191 ltr/jam
Total kebutuhan solar = 17,8262 ltr/jam + 877,1191 ltr/jam = 894,9453 ltr/jam
7.6
Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau
atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat
membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian
lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan Polietilen Tereftalat ini
meliputi :
1. Limbah padat berupa sisa katalis yang disimpan dalam tangki T-103, pada
limbah ini tidak dilakukan pengolahan tetapi dikirim kembali ke produsennya
untuk diregenerasi.
2. Limbah proses akibat zat-zat yang terbuang, bocor atau tumpah.
3. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan
mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik.
4. Limbah domestik
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar
mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah
cair.
5. Limbah laboratorium
Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang
digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu
produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan
pengembangan proses.
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated
sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan
BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1999).
Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik :
1. Pencucian peralatan pabrik dan limbah proses diperkirakan 500 liter/jam, dengan
rincian sebagai berikut :
 Limbah proses dari tangki mother liqour (T-102) sebesar :
=
272,0681 kg/jam
= 0,4179 m 3 /jam = 417,9 liter/jam
650,89 kg/m 3
 Limbah pencucian peralatan sebesar : 82,1 Liter/jam
2. Limbah domestik dan kantor
Diperkirakan air buangan tiap orang untuk :
- Domestik = 10 ltr/hari
(Metcalf & Eddy, 1991)
- Kantor
(Metcalf & Eddy, 1991)
= 20 ltr/hari
Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor
= 167 x (20 + 19) ltr/hari x 1 hari / 24 jam
= 271,375 ltr/jam
3. Laboratorium
= 15 liter/jam
Total air buangan = 500 + 271,375 + 15
= 786,375 liter/jam = 0,7864 m3/jam
7.6.1 Bak Penampungan
Fungsi : tempat menampung air buangan sementara
Laju volumetrik air buangan
= 0,7864 m3/jam
Waktu penampungan air buangan
= 10 hari
Volume air buangan
= 0,7864 x 10 x 24 = 188,736 m3
Bak terisi 90 % maka volume bak
=
188,736
= 209,7067 m3
0,9
Jika digunakan 2 bak penampungan maka :
Volume 1 bak = 1/2 . 209,7067 m3
= 104,8533 m3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
- panjang bak (p)
= 1,5 x lebar bak (l)
- tinggi bak (t)
= lebar bak (l)
Maka : Volume bak = p x l x t
104,8533 m3 = 1,5 l x l x l
l = 4,1194 m
Jadi, panjang bak
= 6,1791 m
Lebar bak
= 4,1194 m
Tinggi bak
= 4,1194 m
Luas bak
= 25,4542 m2
7.6.2 Bak Pengendapan Awal
Fungsi : menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Laju volumetrik air buangan = 0,7864 m3/jam = 20,9707 m3/hari
Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari
= 20,9707 m3/hari x 0,083 hari = 1,7406 m3
Volume bak (V)
Bak terisi 90 % maka volume bak =
1,7406
= 1,934 m3
0,9
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
- panjang bak (p)
= 2 x lebar bak (l)
- tinggi bak (t)
= lebar bak (l)
Maka:
Volume bak
1,934 m3
= pxlxt
= 2l x l x l
l = 0,9889 m
Jadi,
panjang bak
= 1,9778 m
Lebar bak
= 0,9889 m
Tinggi bak
= 0,9889 m
Luas bak
= 1,9558 m2
7.6.3 Bak Netralisasi
Fungsi : tempat menetralkan pH limbah
Laju volumetrik air buangan = 0,7864 m3/jam
(Perry, 1997)
Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 3 hari.
Volume air buangan =0,7864 m3/ jam x 3 hari x 24 jam/1 hari = 56,6208 m3
Bak yang digunakan direncanakan terisi 90% bagian.
Volume bak =
56,6208
= 69,912 m3
0,9
Direncanakan menggunakan 2 buah bak penetralan.
Volume 1 bak = ½ . 69,912 m3
= 31,456 m3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
- panjang bak, p
= 2 × lebar bak, l
- tinggi bak, t = 1,5 m
maka;
Volume bak
= p×l×t
31,456 m3
= 2l × l ×1,5
l = 3,2381 m
Jadi, panjang bak
= 2 x 3,2381 = 6,4762 m
Lebar bak
= 3,2381 m
Tinggi bak
= 1,5 m
Luas bak
= 6,4762 m2
Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5
(Hammer, 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus
dinetralkan sampai pH = 6 (Kep.42/MENLH/10/1998). Untuk menetralkan limbah
digunakan soda abu (Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah
adalah 0,15 gr Na2CO3/ 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU,1999).
Jumlah air buangan = 20,9707 m3/hari = 20,9707 x 103 L/hari
Kebutuhan Na2CO3 :
= (20,9707 x 103 L/hari) x (12 mg/L) x (1 kg/106 mg) x (1 hari/24 jam)
= 0,0105 kg/jam
7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)
Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur
yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang
mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur
campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini
sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.
Data:
Laju volumetrik (Q) air buangan = 0,7864 m3/jam = 18,8736 m3/hari
= 207,7449 gal/jam = 4.985,8776 gal/hari
BOD5 (So)
= 783 mg/l
Efisiensi (E) = 95%
(Punmia & Ashok, 1998)
Koefisien pertumbuhan yield (Y) = 0,6 mg VSS/mg BOD5 ( Punmia & Ashok, 1998)
Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,06 hari-1 (Tabel 14.2, Punmia & Ashok, 1998)
Mixed Liquor Suspended Solid
= 441 mg/l
Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 353 mg/l
Direncanakan:
Waktu tinggal sel (θc) = 10 hari
1. Penentuan BOD Effluent (S)
Es =
So − S
× 100
So
95 =
So − S
× 100
So
(Pers. 14.17, Punmia & Ashok, 1998)
S = 39,15 mg/l
2. Penentuan Volume Aerator (V)
xV=
V =
Y × Q × (So − S)θ c
(1 + k d .θ c )
(Pers. 14.15a, Punmia & Ashok, 1998)
(0,6) × (4.985,8776 gal/hari) × (783 − 39,15)mg/l × (10 hari)
(353 mg/l) × (1 + 0,06 × 10)
= 39.398,8497 gal = 149,1409 m3
3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi
Direncanakan
Panjang bak
= 2 × tinggi bak
Lebar bak
= 2 × tinggi bak
Selanjutnya :
V= p×l×t
V = 2t × 2t × t
149,1409 m3 = 4 t3
t = 3,3408 m
Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut:
Panjang
= 6,6816 m
Lebar
= 6,6816 m
Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air
Tinggi
(Metcalf & Eddy, 1991)
= (3,3408 + 0,5 ) m = 3,8408 m
4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr)
Q
Tangki
aerasi
Q + Qr
X
Tangki
sedimentasi
Qr
Xr
Qe
Xe
Qw
Qw'
Xr
Asumsi:
Qe = Q = 4.985,8776 gal/hari
Xe = 0,001 X = 0,001 × 353 mg/l = 0,353 mg/l
Xr = 0,999 X = 0,999 × 353 mg/l = 352,647 mg/l
Px = Qw × Xr
(Metcalf & Eddy, 1991)
Px = Yobs .Q.(So – S)
(Metcalf & Eddy, 1991)
Yobs =
Y
1 + k dθc
(Metcalf & Eddy, 1991)
Yobs =
0,8
= 0,64
1 + (0,025).(10)
Px
= (0,64) × (4.985,8776 gal/hari) × (783 – 39,15 )mg/l
= 2.373.596,83 gal.mg/l.hari
Neraca massa pada tangki sedimentasi:
Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar
0 = (Q + Qr)X – Qe Xe – Qw Xr
0 = QX + QrX – Q(0,001X) – Px
QX(0,001 − 1) + Px
X
(4.985,8776)(353)(0,001 − 1) + 2.373.596,83
=
353
Qr =
= 1.743,1786 gal/hari = 72,6324 gal/jam
5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator (θ)
θ=
Vr
39.398,8497
= 140,5208 jam = 5,8550 hari
=
Q + Qr 207,7449 + 72,6324
6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan
Tipe aerator yang digunakan adalah surface aerator.
Kedalaman air = 3,8408 m, dari Tabel 10–11, Metcalf & Eddy, 1991 diperoleh
daya aeratornya 10 hp.
7.6.5 Tangki Sedimentasi
Fungsi
: mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian
diresirkulasi kembali ke tangki aerasi
Laju volumetrik air buangan = Q + Qr
= (4.985,8776 + 1.743,1786) gal/hari
= 6.729,0562 gal/hari = 25,4723 m3/hari
Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m3/m2 hari
(Perry, 1999)
Waktu tinggal air = 2 jam = 0,0833 hari
(Perry, 1999)
Volume tangki (V) = 25,4723 m3/hari x 0,0833 hari = 2,1218 m3
Luas tangki (A)
= (18,8736 m3/hari) / (33 m3/m2 hari)
= 0,5719 m2
A
= ¼ π D2
D
= (4A/π)1/2
= (4 x 0,5719 / 3,14 )1/2 = 0,8535 m
Kedalaman tangki, H = V/A = 2,1218 / 0,8535 = 2,4860 m.
BAB VIII
LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
Tata letak peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan pabrik merupakan
syarat penting untuk memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik
yang meliputi desain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, jenis dan jumlah peralatan
dan kelistrikan. Hal ini secara khusus akan memberikan informasi yang dapat
diandalkan terhadap biaya bangunan dan tempat sehingga dapat diperoleh
perhitungan biaya yang terperinci sebelum pendirian.
Lokasi suatu pabrik merupakan bagian penting untuk mempengaruhi
kedudukan pabrik dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak
semudah yang diperkirakan, banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya,
lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan
dapat memberikan kemungkinan untuk memperluas pabrik.
Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut :
− Kemampuan untuk melayani konsumen dengan memuaskan.
− Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan
harganya sampai di tempat cukup murah.
− Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan.
Oleh karena itu, pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus
memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor primer dan faktor
skunder.
a. Faktor Primer/Utama
Faktor ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari usaha pabrik
yaitu meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan
kualitasnya. Yang termasuk dalam faktor utama adalah (Bernasconi, 1995) :
1. Letak pasar
Pabrik yang letaknya dekat dengan pasar dapat lebih cepat melayani konsumen,
sedangkan biayanya juga lebih rendah terutama biaya angkutan.
2. Letak sumber bahan baku
Idealnya, sumber bahan baku tersedia dekat dengan lokasi pabrik. Hal ini lebih
menjamin penyediaan bahan baku, setidaknya dapat mengurangi keterlambatan
penyediaan bahan baku, terutama untuk bahan baku yang berat. Hal-hal yang
perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah :
−
Lokasi sumber bahan baku
−
Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut
dapat diandalkan pengadaannya
−
Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasinya
−
Harga bahan baku serta biaya pengangkutan
−
Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain
3. Fasilitas pengangkutan
Pertimbangan-pertimbangan kemungkinan pengangkutan bahan baku dan produk
menggunakan angkutan gerbong kereta api, truk, angkutan melalui sungai dan
laut dan juga angkutan melalui udara yang sangat mahal.
4. Tenaga kerja
Tersedianya tenaga kerja menurut kualifikasi tertentu merupakan faktor
pertimbangan pada penetapan lokasi pabrik tetapi tenaga terlatih atau skilled
labor di daerah setempat tidak selalu tersedia. Jika didatangkan dari daerah lain
diperlukan peningkatan upah atau penyediaan fasilitas lainnya sebagai daya tarik.
5. Pembangkit tenaga listrik
Pabrik yang menggunakan tenaga listrik yang besar akan memilih lokasi yang
dekat dengan sumber tenaga listrik.
b. Faktor Sekunder
Yang termasuk ke dalam faktor sekunder antara lain adalah :
1. Harga tanah dan gedung
Harga tanah dan gedung yang murah merupakan daya tarik tersendiri. Perlu
dikaitkan dengan rencana jangka panjang. Jika harga tanah mahal mungkin hanya
dapat diperoleh luasan tanah yang terbatas, sehingga perlu dipikirkan untuk
membuat bangunan bertingkat walaupun pembangunan gedungnya lebih mahal.
2. Kemungkinan perluasan
Perlu diperhatikan apakah perluasan di masa yang akan datang dapat dikerjakan
di satu tempat atau perlu lokasi lain, apakah di sekitar sudah banyak pabrik lain.
Hal ini menjadi masalah tersendiri dalam hal perluasan pabrik di masa
mendatang.
3. Fasilitas servis
Terutama untuk pabrik kimia yang relatif kecil yang tidak memiliki bengkel
sendiri. Perlu dipelajari adanya bengkel-bengkel di sekitar daerah tersebut yang
mungkin diperlukan untuk perbaikan alat-alat pabrik. Perlu juga dipelajari adanya
fasilitas layanan masyarakat, misalnya rumah sakit umum, sekolah-sekolah,
tempat-tempat ibadah, tempat-tempat kegiatan olahraga, tempat-tempat rekreasi,
dan sebagainya.
Untuk pabrik yang besar, mungkin beberapa fasilitas tersebut dapat dilayani
sendiri walaupun merupakan beban tambahan. Keuntungannya, selain merupakan
daya tarik bagi para pekerja, juga membantu penjagaan kesehatan fisik dan
mental sehingga efisiensi kerja dapat tetap dipertahankan.
4. Fasilitas finansial
Perkembangan perusahaan dibantu oleh fasilitas finansial, misalnya adanya pasar
modal, bursa, sumber-sumber modal, bank, koperasi simpan pinjam, dan lembaga
keuangan lainnya. Fasilitas tersebut akan lebih membantu untuk memberikan
kemudahan bagi suksesnya dalam usaha pengembangan pabrik.
5. Persediaan air
Suatu jenis pabrik memerlukan sejumlah air yang cukup banyak, misalnya pabrik
kertas. Karena itu, di daerah lokasi diperlukan adanya sumber air yang
kemungkinan diperoleh dari air sungai, danau, sumur (air tanah), laut.
6. Peraturan daerah setempat
Peraturan daerah setempat perlu dipelajari terlebih dahulu, mungkin terdapat
beberapa persyaratan atau aturan yang berbeda dengan daerah lain.
7. Masyarakat daerah
Sikap, tangggapan dari masyarakat daerah terhadap pembangunan pabrik perlu
diperhatikan dengan seksama, karena hal ini akan menentukan perkembangan
pabrik di masa yang akan datang. Keselamatan dan keamanan masyarakat perlu
dijaga dengan baik. Hal ini merupakan suatu keharusan sebagai sumbangan
kepada masyarakat.
8. Iklim di daerah lokasi
Suatu pabrik ditinjau dari segi teknik, adakalanya membutuhkan kondisi operasi
misalnya kelembaban udara, panas matahari, dan sebagainya. Hal ini
berhubungan dengan kegiatan pengolahan, penyimpanan bahan baku atau produk.
Disamping itu, iklim juga mempengaruhi gairah kerja dan moral para karyawan.
Keaktifan kerja karyawan dapat meningkatkan hasil produksi.
9. Keadaan tanah
Sifat-sifat mekanika tanah dan tempat pembangunan pabrik harus diketahui. Hal
ini berhubungan dengan rencana pondasi untuk alat-alat, bangunan gedung, dan
bangunan pabrik.
10. Perumahan
Bila di sekitar daerah lokasi pabrik telah banyak perumahan, selain lebih
membuat kerasan para karyawan juga dapat meringankan investasi untuk
perumahan karyawan.
11. Daerah pinggiran kota
Daerah pinggiran kota dapat menjadi lebih menarik untuk pembangunan pabrik.
Akibatnya dapat timbul aspek desentralisasi industri. Alasan pemilihan daerah
lokasi di pinggiran kota antara lain :
− Upah buruh relatif rendah
− Harga tanah lebih murah
− Servis industri tidak terlalu jauh dari kota
8.1 Lokasi Pabrik
Secara geografis, penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan serta
kelangsungan dari suatu industri kini dan pada masa yang akan datang karena
berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan.
Pemilihan lokasi pabrik harus tepat berdasarkan perhitungan biaya produksi dan
distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi dan budaya masyarakat di
sekitar lokasi pabrik (Timmerhause, 2004).
Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan PET ini
direncanakan berlokasi di daerah Karawang, Jawa Barat.
Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah :
a. Bahan baku
Bahan baku direncanakan diperoleh dari pabrik sekitarnya di Karawang.
Misalnya Asam Tereftalat diperoleh dari PT. Amoco Mitsui Indonesia yang ada
di daerah Subang dan Etilen Glikol diperoleh dari PT. Glorindo yang ada di
Karawang. Untuk katalis Antimon Trioksida di impor dari Amerika Serikat.
b. Transportasi
Pembelian bahan baku dan penjualan produk dapat dilakukan melalui jalan darat
maupun laut. Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan
kawasan industri, yang telah memiliki sarana pelabuhan dan pengangkutan darat
sehingga pembelian bahan baku dan pelemparan produk dapat dilakukan melalui
jalan darat maupun laut.
c. Pemasaran
Kebutuhan PET terus menunjukan peningkatan dari tahun ke tahun dengan
semakin banyaknya industri kimia berbasis PET sehingga pemasarannya tidak
akan mengalami hambatan. Selain itu Karawang merupakan daerah industri
sehingga produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di
kawasan industri tersebut atau diekspor ke manca negara.
d. Kebutuhan air
Air yang dibutuhkan dalam proses diperoleh dari sungai yang ada di Karawang
yang mengalir di sekitar pabrik untuk proses, sarana utilitas dan keperluan rumah
tangga
e. Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar
Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor
penunjang yang paling penting. Pembangkit listrik utama untuk pabrik adalah
menggunakan generator diesel yang bahan bakarnya diperoleh dari Pertamina.
Selain itu, kebutuhan tenaga listrik juga dapat diperoleh Perusahaan Listrik
Negara (PLN) Jawa Barat.
f. Tenaga kerja
Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para pencari
kerja. Tenaga kerja ini merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai
tingkatan baik yang terdidik maupun yang belum terdidik.
g. Biaya untuk lahan pabrik
Lahan yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan dalam harga yang
terjangkau.
h. Kondisi Iklim dan Cuaca
Seperti daerah lain di Indonesia, maka iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil.
Pada setengah bulan pertama musim kemarau dan setengah bulan kedua musim
hujan. Walaupun demikian perbedaan suhu yang terjadi relatif kecil.
i.
Limbah
Satu hal lagi yang menjadi pertimbangan lokasi pabrik adalah limbah yang
dibuang. Pabrik PET mempunyai limbah organik yang mudah diolah.
j.
Kemungkinan perluasan dan ekspansi
Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah sekitar memang dikhususkan untuk
daerah pembangunan industri.
k. Sosial masyarakat
Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan
Polietilen Tereftalat karena akan menjamin tersedianya lapangan kerja bagi
mereka. Selain itu pendirian pabrik ini diperkirakan tidak akan mengganggu
keselamatan dan keamanan masyarakat di sekitarnya.
8.2 Tata Letak Pabrik
Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari
komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan
yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan
baku menjadi produk.
Disain yang rasional harus memasukkan unsur lahan proses, storage
(persediaan) dan lahan alternatif (areal handling) dalam posisi yang efisien dan
dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut :
a. Urutan proses produksi.
b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasan lokasi yang belum
dikembangkan pada masa yang akan datang.
c. Distribusi ekonomis pada pengadaan air, steam proses, tenaga listrik dan bahan
baku
d. Pemiliharaan dan perbaikan.
e. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja.
f. Bangunan yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya
yang memenuhi syarat.
g. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan
kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan-perubahan yang
dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi.
h. Masalah pembuangan limbah cair.
i.
Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur
sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja.
Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa
keuntungan, seperti :
1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi
material handling.
2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan
mesin dan peralatan yang rusak atau di-blowdown.
3. Mengurangi ongkos produksi.
4. Meningkatkan keselamatan kerja.
5. Mengurangi kerja seminimum mungkin.
6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.
8.3 Perincian Luas Tanah
Luas tanah yang digunakan sebagai tempat berdirinya pabrik diuraikan dalam
Tabel 8.1 berikut ini :
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah
No
Jenis Areal
Luas (m2)
1
Areal proses
7087
2
Areal produk
1.050
3
Bengkel
800
4
Areal bahan baku
900
5
Pengolahan limbah
900
Tabel 8.1 Pembagian areal tanah (lanjutan)
No
6
Jenis Areal
Luas (m2)
Laboratorium
200
2
7
Stasiun Operator
8
Pengolahan air
9
Ruang boiler
200
10
Pembangkit listrik
400
11
Unit pemadam kebakaran
200
12
Perpustakaan
144
13
Kantin
225
14
Parkir
400
15
Perkantoran
900
16
Daerah Perluasan
17
Pos keamanan
50
18
Tempat Ibadah
600
19
Poliklinik
600
20
Perumahan karyawan
21
Taman
22
Jalan
23
Sarana Olahraga
00
1.750
2.000
3.500
800
1.810
500
Total
25.216
Luas areal antara bangunan diperkirakan 10 % dari luas total = 2.522 m2
Sehingga luas areal seluruhnya adalah = 25.216 + 2.522 = 27.738 m2
In
17
3
18
15
14
7
4
2
1
5
N
W
E
S
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Polyethyleneterepthalate
Keterangan Gambar :
No
Keterangan
No
Keterangan
1
Daerah Proses
12
Kantin
2
Areal Produk
13
Perpustakaan
3
Bengkel
14
Parkir
4
Gudang Bahan Baku
15
Perkantoran
5
Pengolahan Limbah
16
Daerah Perluasan
6
Laboratorium
17
Pos Keamanan
7
Stasiun Operator
18
Tempat Ibadah
8
Pengolahan Air
19
Taman
9
Ruang Boiler
20
Poliklinik
10
Pembangkit Listrik
21
Perumahan Karyawan
11
Unit Pemadam Kebakaran
22
Sarana olahraga
BAB IX
ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN
Masalah organisasi merupakan hal yang penting di dalam perusahaan, hal ini
menyangkut
efektifitas
dalam
peningkatan
kemampuan
perusahaan
dalam
memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya
peningkatan efektifitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen
harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak
akan ada organisasi yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang
teratur baik dari kenerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada
secara otomatis organisasi akan berkembang.
9.1 Organisasi Perusahaan
Perkataan organisasi berasal dari kata lain “organum” yang dapat berarti alat,
anggota badan.
James D. Mooney, mengatakan organisasi adalah bentuk setiap
perserikatan manusia untuk mencapai tujuan bersama.
Dari pendapat ahli yang
dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang
yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan
wewenang dan tanggung-jawab masing-masing (Manulang ,1982).
Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata
organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai
tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing.
Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi, yaitu (Sutarto,2002):
1. Adanya sekelompok orang
2. Adanya hubungan dan pembagian tugas
3. Adanya tujuan yang ingin dicapai
Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung
jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian,1992):
1. Bentuk organisasi garis
2. Bentuk organisasi fungsionil
3. Bentuk organisasi garis dan staf
4. Bentuk organisasi fungsionil dan staf
1. Bentuk Organisasi Garis
Ciri dari organisasi garis adalah organisasi masih kecil, jumlah karyawan
sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal dan spesialisasi kerja belum
begitu tinggi.
Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu :

Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada di atas satu
tangan.

Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang
diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali.

Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling
mengenal.
Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu :

Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga
kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran.

Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter.

Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang.
2.
Bentuk Organisasi Fungsionil
Ciri-ciri dari organisasi fungsionil adalah segelintir pimpinan tidak
mempunyai bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando
kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut.
Kebaikan bentuk organisasi fungsionil, yaitu :

Pembagian tugas-tugas jelas

Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin

Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsifungsinya
Keburukan bentuk organisasi fungsionil, yaitu :

Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan
tanggung jawab kepada fungsinya.

Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan
koordinasi.
3.
Bentuk Organisasi Garis dan Staf
Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah :

Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun
luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya.

Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli.
Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah :

Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan.

Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang-kadang
sukar diharapkan.
4.
Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf
Bentuk organisasi fungsionil dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk
organisasi fungsionil dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan
dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang
dikombinasikan (Siagian,1992).
Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa
bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra
rancangan Pabrik Pembuatan Polietilen Tereftalat (PET) menggunakan bentuk
organisasi garis dan staf.
9.2 Manajemen Perusahaan
Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja
terhadap produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut
organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan
oleh aktivitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh
manajemen.
Dengan
kata
lain
bahwa
manajemen
bertindak
memimpin,
merencanakan, menyusun, mengawasi, dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan
dapat berjalan dengan baik secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki
manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Siagian,1992).
Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur
faktor-faktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan
perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan.
Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua
tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari
pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu
pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan
(planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber
daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992).
Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer.
Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar
manajemen dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan
bersama. Syarat-syarat manajer yang baik adalah (Madura, 2000):
1. Harus menjadi contoh (teladan)
2. Harus dapat menggerakkan bawahan
3. Harus bersifat mendorong
4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas
5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi
6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan
7. Berjiwa besar.
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha
Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari
perusahaan itu secara terus-menerus, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang
harus didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam
praktek di Indonesia, antara lain adalah (Sutarto,2002) :
1.
Perusahaan Perorangan
2.
Persekutuan dengan firma
3.
Persekutuan Komanditer
4.
Perseroan Terbatas
5.
Koperasi
6.
Perusahaan Negara
7.
Perusahaan Daerah
Bentuk badan usaha dalam Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Polietilen
Tereftalat (PET) ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan
Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan
perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi
dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun
1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya.
Pemilihan bentuk badan usaha ini didasari atas pertimbangan-pertimbangan berikut:
1. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham
perusahaan.
2. Adanya tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang
perusahaan, sehingga pemegang saham hanya menderita kerugian sebesar jumlah
saham yang dimilikinya.
3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin sebab kehilangan seorang
pemegang saham tidak begitu mempengaruhi jalannya perusahaan.
4. Terdapat efisiensi yang baik dalam kepemimpinan karena dalam perusahaan yang
berbentuk PT dipekerjakan tenaga-tenaga yang ahli pada bidangnya masingmasing.
5. Adanya pemisahan antara pemilik dan pengurus, sehingga merupakan faktor
pendorong positif bagi perusahaan untuk memperoleh keuntungan besar.
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)
Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah
Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam
setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan
jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur.
Hak dan wewenang RUPS :
1. Meminta pertanggung-jawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu
sidang.
2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta
mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri.
3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan,
atau ditanamkan kembali.
9.4.2 Dewan Komisaris
Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham
dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab
kepada RUPS.
Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah:
1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan.
2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham.
3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur Utama secara berkala.
4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan
pelaksanaan tugas Direktur
9.4.3 Direktur
Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan
Komisaris. Adapun tugas-tugas Direktur adalah:
1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien.
2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan
kebijaksanaan RUPS.
3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan.
4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga.
5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja
pada perusahaan.
Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Pemasaran,
Manajer Keuangan, Manajer Personalia, Manajer Teknik dan Manajer Produksi.
9.4.4 Staf Ahli
Staf ahli bertugas memberikan masukan, baik berupa saran, nasehat, maupun
pandangan terhadap segala aspek operasional perusahaan.
9.4.5 Sekretaris
Sekretaris diangkat oleh direktur utama untuk menangani masalah suratmenyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk
membantu direktur dalam menangani administrasi perusahaan.
9.4.6 Manajer Pemasaran
Manajer Pemasaran bertanggung jawab langsung kepada Direktur. Tugasnya
mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan pemasaran. Manajer ini
dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian penjualan dan kepala bagian
promosi.
9.4.7 Manajer Keuangan
Manajer Keuangan bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam
mengawasi dan mengatur keuangan. Dalam menjalankan tugasnya Manajer
Keuangan dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian pembukuan dan
kepala bagian perpajakan.
9.4.8 Manajer Personalia
Manajer Personalia bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam
mengawasi dan mengatur karyawan. Dalam menjalankan tugasnya Manajer
Personalia dibantu oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian kepegawaian dan
kepala bagian humas.
9.4.9 Manajer Produksi
Manajer Produksi bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam
mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan proses baik di bagian
produksi maupun utilitas. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Produksi dibantu
oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian proses dan kepala bagian utilitas.
9.4.10 Manajer Teknik
Manajer Teknik bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam
mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah teknik baik di
lapangan maupun di kantor. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Teknik dibantu
oleh dua kepala bagian, yaitu kepala bagian mesin dan kepala bagian listrik.
9.4.11 Kepala Bagian Pembelian
Kepala Bagian Pembelian bertanggung jawab kepada Manajer Pemasaran.
Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembelian
bahan baku, bahan penolong, dan segala keperluan perusahaan.
9.4.12 Kepala Bagian Penjualan
Kepala Bagian Penjualan bertanggung jawab kepada Manajer Pemasaran.
Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan penjualan dan
promosi produk.
9.4.13 Kepala Bagian Pembukuan
Kepala Bagian Pembukuan bertanggung jawab kepada Manajer Keuangan.
Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan pembukuan
baik administrasi maupun akuntansi. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian
Pembukuan dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi administrasi dan seksi
akuntansi.
9.4.14 Kepala Bagian Perpajakan
Kepala Bagian Perpajakan bertanggung jawab kepada Manajer Keuangan.
Kepala bagian ini bertugas mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan
perpajakan.
9.4.15 Kepala Bagian Kepegawaian
Kepala Bagian Kepegawaian bertanggung jawab kepada Manajer Personalia.
Tugasnya adalah mengawasi dan memperhatikan kinerja kerja serta kesejahteraan
karyawan. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Kepegawaian dibantu
oleh kepala seksi personalia.
9.4.16 Kepala Bagian Humas
Kepala Bagian Humas bertanggung jawab kepada Manajer Personalia.
Tugasnya adalah untuk menjalin hubungan perusahaan dengan masyarakat setempat
dan hubungan perusahaan dengan karyawan.
9.4.17 Kepala Bagian Mesin
Kepala Bagian Mesin bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya
adalah menyusun program perawatan, pemeliharaan serta penggantian peralatan
proses. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian Mesin dibantu oleh dua
kepala seksi, yaitu seksi instrumentasi dan seksi pemeliharaan pabrik.
9.4.18 Kepala Bagian Listrik
Kepala Bagian Listrik bertanggung jawab kepada Manajer Teknik. Tugasnya
adalah mengkoordinir segala kegiatan pemeliharaan, pengamanan, perawatan dan
perbaikan peralatan listrik.
9.4.19 Kepala Bagian Proses
Kepala Bagian Proses bertanggung jawab kepada Manajer Produksi.
Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan proses
meliputi operasi, research & developement dan laboratorium. Dalam melakasanakan
tugasnya Kepala Bagian Proses dibantu oleh tiga kepala seksi, yaitu seksi operasi,
seksi Research & Developement dan seksi laboratorium.
9.4.20 Kepala Bagian Utilitas
Kepala Bagian Utilitas bertanggung jawab kepada Manajer Produksi.
Tugasnya adalah untuk mengkoordinir dan mengawasi segala kegiatan utilitas
meliputi pengolahan air dan limbah. Dalam melakasanakan tugasnya Kepala Bagian
Utilitas dibantu oleh dua kepala seksi, yaitu seksi pengolahan air dan seksi
pengolahan limbah.
9.5 Tenaga Kerja dan Jam Kerja
Jumlah tenaga kerja pada pabrik pembuatan PET ini direncanakan sebanyak
167 orang. Status tenaga kerja pada perusahaan ini dibagi atas:
1. Tenaga kerja bulanan dengan pembayaran gaji sebulan sekali.
2. Tenaga kerja harian dengan upah yang dibayar 2 minggu sekali.
3. Tenaga kerja honorer/kontrak dengan upah dibayar sesuai perjanjian kontrak.
9.5.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja
Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan di pabrik pembuatan PET
dibutuhkan susunan tenaga kerja seperti pada susunan struktur organisasi. Adapun
jumlah tenaga kerja beserta tingkat pendidikan yang disyaratkan dapat dilihat pada
Tabel berikut ini.
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya
Jumlah
Jabatan
Pendidikan
Dewan Komisaris
3
Teknik/Ekonomi (SI)
Direktur
1
Teknik Kimia (S1)
Staf Ahli
2
Teknik/Ekonomi (S1)
Sekretaris
1
Sekretaris (D3)
Manajer Pemasaran
1
Manajemen (S1)
Manajer Keuangan
1
Akuntansi (S1)
Manajer Personalia
1
Psikologi (S1)
Manajer Teknik
1
Teknik Mesin (S1)
Manajer Produksi
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Bagian Penjualan
1
Tekmik Industri (S1)
Kepala Bagian Promosi
1
Manajemen (S1)
Kepala Bagian Pembukuan
1
Akutansi (S1)
Kepala Bagian Perpajakan
1
Hukum (S1)
Kepala Bagian Kepegawaian
1
Psikologi (S1)
Kepala Bagian Humas
1
Teknik Industri (S1)
Kepala Bagian Mesin
1
Teknik Mesin (S1)
Kepala Bagian Listrik
1
Teknik Elektro (S1)
Kepala Bagian Proses
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Bagian Utilitas
1
Teknik Kimia (S1)
Kepala Seksi
11
Teknik /Ekonomi /FMIPA (S1)
Karyawan Produksi
69
STM/SMU/Politeknik
Karyawan Teknik
20
STM/SMU/Politeknik
Karyawan Keuangan dan Personalia
9
SMEA/Politeknik
Karyawan Pemasaran dan penjualan
Dokter
Perawat
Petugas Keamanan
Petugas Kebersihan
Supir
Jumlah
9
1
2
10
10
4
167
SMEA/Politeknik
Kedokteran (S1)
Akademi Perawat (D3)
SMU/Pensiunan ABRI
SMU
SMU/STM
-
9.5.2 Pengaturan Jam Kerja
Pabrik pembuatan PET ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara
kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat
digolongkan menjadi dua golongan, yaitu:
1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan
proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain.
Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 43 jam per minggu dan jam kerja
selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah:
Senin – Kamis
-
Pukul 07.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja
-
Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat
-
Pukul 13.00 – 16.00 WIB → Waktu kerja
Jum’at
-
Pukul 07.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja
-
Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat
-
Pukul 14.00 – 16.00 WIB → Waktu kerja
Sabtu
-
Pukul 07.00 – 11.00 WIB → Waktu kerja
2. Karyawan shift, yaitu karyawan yang berhubungan langsung dengan proses
produksi yang memerlukan pengawasan secara terus-menerus selama 24 jam,
misalnya bagian produksi, utilitas, kamar listrik (genset), keamanan, dan lainlain. Perincian jam kerja shift adalah:
-
Shift I : pukul 07.00 – 15.00 WIB
-
Shift II : pukul 15.00 – 23.00 WIB
-
Shift III
: pukul 23.00 – 07.00 WIB
Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik,
setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu
regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja
dan libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.
Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift
REGU
1
I
III
II
A
B
C
D
2
I
III
II
3
I
III
II
4
II
I
III
-
5
II
I
III
HARI
6
7
II
II
I
I
III
III
8
III
II
I
-
9
III
II
I
10
III
II
I
11
III
II
I
12
I
III
II
-
9.6 Sistem Penggajian
Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan,
pengalaman kerja, keahlian, resiko kerja. Perincian gaji karyawan adalah sebagai
berikut :
Tabel 9.3 Gaji Karyawan
Jabatan
Dewan Komisaris
Direktur
Staf Ahli
Sekretaris
Manajer Pemasaran
Manajer Keuangan
Manajer Personalia
Manajer Teknik
Manajer Produksi
Kepala Bagian Penjualan
Kepala Bagian Pembelian
Kepala Bagian Pembukuan
Kepala Bagian Perpajakan
Kepala Bagian Kepegawaian
Kepala Bagian Humas
Kepala Bagian Mesin
Kepala Bagian Listrik
Jumlah
3
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Gaji/bulan
(Rp)
25.000.000
20.000.000
15.000.000
5.000.000
7.000.000
7.000.000
7.000.000
7.000.000
7.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
75.000.000
20.000.000
30.000.000
5.000.000
7.000.000
7.000.000
7.000.000
7.000.000
7.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
5.000.000
Tabel 9.3 Gaji Karyawan ...............................................................................(lanjutan)
Jabatan
Kepala Bagian Proses
Kepala Bagian Utilitas
Kepala Seksi
Karyawan Produksi
Karyawan Teknik
Karyawan
Keuangan
Personalia
Karyawan
Pemasaran
penjualan
Dokter
Perawat
Petugas Keamanan
Petugas Kebersihan
Supir
Jumlah
Jumlah
dan
1
1
11
69
20
9
Gaji/bulan
(Rp)
5.000.000
5.000.000
5.000.000
2.000.000
2.000.000
2.000.000
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
5.000.000
5.000.000
55.000.000
138.000.000
40.000.000
18.000.000
dan
9
2.000.000
18.000.000
3.000.000
1.500.000
1.250.000
1.000.000
1.000.000
170.750.000
3.000.000
3.000.000
12.500.000
10.000.000
4.000.000
516.500.000
1
2
10
10
4
167
9.7 Kesejahteraan Tenaga Kerja
Besarnya gaji dan fasilitas kesejahteraan tenaga kerja tergantung pada tingkat
pendidikan, jumlah jam kerja dan resiko kerja. Untuk mendapatkan hasil kerja yang
maksimal dari setiap tenaga kerja diperlukan dukungan fasilitas yang memadai.
Fasilitas yang tersedia pada pabrik pembuatan PET ini adalah:
1. Fasilitas cuti tahunan.
2. Tunjangan hari raya dan bonus.
3. Tunjangan kecelakaan kerja.
4. Tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang
meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar
pekerjaan.
5. Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan.
6. Penyediaan tempat ibadah, balai pertemuan dan sarana olah raga.
7. Fasilitas perumahan yang dilengkapi dengan sarana air dan listrik.
8. Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma.
9. Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam, helm, kaca mata
dan sarung tangan).
10. Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap
satu tahun sekali.
11. Beasiswa kepada anak-anak karyawan yang berprestasi.
STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN
PABRIK PEMBUATAN POLIETILEN TEREFTALAT
Keterangan:
RUPS
Garis Komando
Dewan Komisaris
Staf Ahli
Garis Koordinasi
Direktur
Sekretaris
Manajer Pemasaran
Kabag
Pembelian
Kabag
Penjualan
Manajer
Personalia
Manajer Keuangan
Kabag
Pembukuan
Kasie
Adm
Kasie
Akutansi
Kabag
Perpajakan
Kabag
Kepegawaian
Kasie
Kesehatan
Manajer Teknik
Kabag
Humas
Kasie
Keamanan
Kabag
Mesin
Kasie
Kasie
Instrumentasi Maintenence
Manajer Produksi
Kabag
Listrik
Kabag
Proses
Kasie
Operasi
Kasie
R&D
Kabag
Utilitas
Kasie
Lab.
Kasie
Air
KARYAWAN
Edi Sinaga : Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung Terephthalate Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 200.000 Ton/Tahun,
2008.
USU Repository © 2009
Kasie
Limbah
BAB X
ANALISA EKONOMI
Untuk
mengevaluasi kelayakan
berdirinya
suatu
pabrik
dan tingkat
pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya perlu
juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil
analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan
secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi
dalam kondisi yang memberikan keuntungan.
Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan
layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat
diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain:
1. Modal investasi / Capital Investment (CI)
2. Biaya produksi total / Total Cost (TC)
3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM)
4. Titik impas / Break Even Point (BEP)
5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI)
6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT)
7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)
10.1 Modal Investasi
Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai
menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi
terdiri dari:
10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)
Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan
segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini
terdiri dari:
LE-1
LE-112
1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment
(DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik,
membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang
diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi:
-
Modal untuk tanah
-
Modal untuk bangunan
-
Modal untuk peralatan proses
-
Modal untuk peralatan utilitas
-
Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol
-
Modal untuk perpipaan
-
Modal untuk instalasi listrik
-
Modal untuk insulasi
-
Modal untuk investaris kantor
-
Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan
-
Modal untuk sarana transportasi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap
langsung, MITL sebesar Rp 207.822.588.162,-
2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital
Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik
(construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan
secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini
meliputi:
-
Modal untuk pra-investasi
-
Modal untuk engineering dan supervisi
-
Modal untuk biaya kontraktor (contractor’s fee)
-
Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)
Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak langsung,
MITTL sebesar = Rp 56.112.098.804,-
Maka total modal investasi tetap,
MIT = MITL + MITTL
= Rp 207.822.588.162,- + Rp 56.112.098.804,-
LE-113
= Rp 263.934.686.965,-
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)
Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai
mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka
waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya
hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal
kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi:
-
Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas
-
Modal untuk kas
Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan
jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya
administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.
-
Modal untuk mulai beroperasi (start-up)
-
Modal untuk piutang dagang
Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan
yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap
satuan produk.
Rumus yang digunakan:
PD =
IP
× HPT
12
Dengan: PD = piutang dagang
IP
= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)
HPT = hasil penjualan tahunan
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja, MK sebesar
Rp 2.107.281.282.885,Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 263.934.686.965,- + Rp 2.107.281.282.885,= Rp 2.371.215.969.850,Modal investasi berasal dari:
-
Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total
Dari Lampiran E diperoleh modal sendiri = Rp 1.422.729.581.910,-
LE-114
-
Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investasi total
Dari Lampiran E diperoleh pinjaman bank = Rp 948.486.387.940,-
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)
Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik
beroperasi. Biaya produksi total meliputi:
10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC)
Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah
produksi, meliputi:
-
Gaji tetap karyawan
-
Depresiasi dan amortisasi
-
Pajak bumi dan bangunan
-
Bunga pinjaman bank
-
Biaya perawatan tetap
-
Biaya tambahan
-
Biaya administrasi umum
-
Biaya pemasaran dan distribusi
-
Biaya asuransi
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap, BT sebesar
Rp 371.538.872.338,-
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)
Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah
produksi. Biaya variabel meliputi:
-
Biaya bahan baku proses dan utilitas
-
Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan
-
Biaya pemasaran
-
Biaya laboratorium serta penelitian dan pengembangan (litbang)
-
Biaya pemeliharaan
-
Biaya tambahan
LE-115
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel, BV sebesar
Rp 3.186.601.053.996,-
Maka, biaya produksi total, BPT = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 371.538.872.338,- + Rp 3.186.601.053.996,= Rp 3.558.139.926.334,-
10.3 Total Penjualan (Total Sales)
Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk Polyethyleneterepthalate yaitu
sebesar Rp 5.122.950.000.000,-
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha
Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh:
1. Laba sebelum pajak
= Rp 1.564.810.073.666,-
2. Pajak penghasilan
= Rp 469.425.522.100,-
3. Laba setelah pajak
= Rp 1.095.384.551.566,-
10.5 Analisa Aspek Ekonomi
10.5.1 Profit Margin (PM)
Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum
pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan.
PM =
Laba sebelum pajak
× 100 %
Total penjualan
PM =
Rp 1.564.810.073.666,× 100 %
Rp 5.122.950.000.000,-
= 30,55 %
Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 30,55 %, maka pra
rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.
10.5.2 Break Even Point (BEP)
LE-116
Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil
penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak
untung dan tidak rugi.
BEP =
Biaya Tetap
× 100 %
Total Penjualan − Biaya Variabel
BEP =
Rp 371.538.872.338
× 100%
Rp 5.122.950.000.000 − Rp 3.186.601.053.996
= 19,19 %
Kapasitas produksi pada titik BEP = 33.582.500 kg
Nilai penjualan pada titik BEP
= Rp 983.094.105.000,-
Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991)
-
BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)
-
BEP ≥ 70 %, pabrik kurang layak (infeasible).
Dari perhitungan diperoleh BEP = 19,19 % maka pra rancangan pabrik ini layak.
10.5.3 Return on Investment (ROI)
Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap
tahun dari penghasilan bersih.
ROI =
Laba setelah pajak
× 100 %
Total Modal Investasi
ROI =
Rp 1.095.384.551.566
× 100 %
Rp 2.371.215.969.850
= 46,20 %
Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi
total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah:
•
ROI ≤ 15 % resiko pengembalian modal rendah
•
15 ≤ ROI ≤ 45 % resiko pengembalian modal rata-rata
•
ROI ≥ 45 % resiko pengembalian modal tinggi
Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 46,20 %, sehingga pabrik yang akan
didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal tinggi.
LE-117
10.5.4 Pay Out Time (POT)
Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu
pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan
penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada
kapasitas penuh setiap tahun.
POT =
1
× 1 tahun
ROI
POT =
1
× 1 tahun = 2,16 tahun
0,4620
Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali
setelah 2,16 tahun operasi.
10.5.5 Return on Network (RON)
Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan
modal sendiri.
RON =
Laba setelah pajak
× 100 %
Modal sendiri
RON =
Rp 1.095.384.551.566
× 100 %
Rp 1.422.729.581.910
= 76,99 %
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR)
Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan
keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan
besarnya sama.
Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik
akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka
pabrik dianggap rugi.
Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR sebesar 50,57 %, sehingga
pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga pinjaman bank saat ini
sebesar 16 % (Bank Mandiri, 2007).
LE-118
LE-119
BAB XI
KESIMPULAN
Hasil analisa perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan kristal
polyethylene terephthalate dengan proses esterifikasi langsung terephthalate acid
dan ethylene diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu :
1. Kapasitas rancangan pabrik direncanakan 175.000 ton/tahun.
2. Bentuk hukum perusahaan yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT).
3. Bentuk organisasi yang direncanakan adalah garis dan staf.
4. Luas tanah yang dibutuhkan adalah 27.738 m2.
5. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 167 orang.
Analisa ekonomi :
- Modal Investasi
: Rp 2.371.215.969.850,-
- Biaya Produksi
: Rp 3.558.139.926.334,-
- Hasil Penjualan
: Rp 5.122.950.000.000,-
- Laba Bersih
: Rp 1.095.384.551.566,-
- Profit Margin
: 30,55 %
- Break Event Point
: 19,19 %
- Return of Investment
: 46,20 %
- Pay Out Time
: 2,16 Tahun
- Internal Rate of Return
: 50,57 %
6. Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
polyethylene terephthalate kristal dengan proses esterifikasi langsung
terephthalate acid dan ethylene glycol layak didirikan
LE-120
DAFTAR PUSTAKA
Anonim1. 2007. www.coldjet.com.
Anonim2. 2007. www.wikipedia.com.
Anonim3. 2007. www.chemicalelements.com.
Anonim4. 2007. www.freepatentsonline.com.
Anonim5. 2007. www.tradeindia.com.
Anonim6. 2007. www.lanntech.com.
Anonim7. 2007. www.icispricing.com.
Bank Mandiri. 2007. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta.
Bapedal. 2006. Laporan Baku Mutu Air, Jawa Barat.
Bernasconi, G. 1995. Teknologi Kimia. Bagian 1 dan 2. PT. Pradnya Paramita.
Jakarta.
Biro Pusat Statisitik (BPS), 1997-2001, “Statistik Perdagangan Luar Negeri
Indonesia”, Jakarta.
Brownell, L.E., Young E.H., 1959. Process Equipment Design. New Delhi: Wiley
Eastern Ltd.
Chuse, Robert Eber. 1954. Pressure Vessel. Section VIII. USA: America Society of
Mechanical Engineers.
Coulson, J. M., and Richardson., J. F., 1983, “Chemical Engineering”, Vol 6, 1st
Edition, Pergamon Press, Oxford.
Considine, Douglas M. 1974. Instruments and Controls Handbook. 2rd Edition. USA:
Mc.Graw-Hill, Inc.
CV. Rudang Jaya. 2008. Price Product List. Medan.
Degremont. 1991. Water Treatment Hadbook. 5th Edition, New York: John Wiley &
Sons.
Foust, A.S. 1979. Principles of Unit Operation. John Wiley and Sons.London.
Geankoplis, C.J. 2003. Transport Process and Unit Operation. 4th Edition. New
Delhi: Prentice-Hall of India.
Holland, C. D., and Anthony, R. G., 1989, “Fundamental of Chemical Reaction
Engineering”, 2nd edition, Prentice Hall New Jersey.
Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Engeneering. John
Willey and Sons. Inc. New York.
LE-121
Kern, D.Q. 1950. Process Heat Transfer. New York : McGraw-Hill Book Company.
Lorch, Walter. 1981. Handbook of Water Purification. Britain : McGraw-Hill Book
Company, Inc.
Ludwig, E. E., 1982, Aplied Process Design of Chemical and Petrochemical Plant”,
2nd edition, volume I, Gulf Publishing Co., Texas.
Luyben, W. L., and Wensel, L.A., 1988, “Chemical Process Analysis Mass and
Energy Balance”. 1st edition, Prentice Hall, New Jersey.
Madura, Jeff. 2000. Introduction to Business.2nd Edition. USA: South-Western
College Publishing.
Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit
Liberty.
Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse.
McGraw-HillBook Company, New Delhi.
Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji (Terjemahan).
Kuala Lumpur: Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang.
Nalco. 1988. The Nalco Water Handbook. 2nd Edition. McGraw-Hill Book Company.
New York.
Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1997. Chemical Engineering HandBook. 5th
Edition. New York: McGraw-Hill Book Company.
Perry, Robert H. dan Dow W. Green. 1999. Chemical Engineering HandBook. 7th
Edition. New York: McGraw-Hill Book Company.
Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 1991. Plant Design and
Economics for Chemical Engineer. 4th Edition. International Edition.
Mc.Graw-Hill. Singapore
Peters, M.S; Klaus D. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004. Plant Design and
Economics for Chemical Engineer. 5th Edition. International Edition.
Mc.Graw-Hill. Singapore.
Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balance. New York:
McGraw-Hill Book Company.
Smith, J.M., 1996. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 5th
Edition. New York: McGraw- Hill Book Company.
LE-122
Ulrich, Gael D.. 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design Economics.
Jhon Wiley and Sons Inc, USA. New York.
Reklaitis, G.V. 1983. Introduction to Material and Energy Balance. New York:
McGraw-Hill Book Company.
Siagian, Sondang P. 1992. Fungsi-fungsi Manajerial. Jakarta : Offset Radar Jaya.
Sutarto. 2002. Dasar-dasar Organisasi. Yogyakarta : Gajah Mada University Press.
LE-123
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas produksi
= 175.000.000 kg/tahun
Waktu operasi
= 330 hari/tahun
Berat molekul
:
- EG
= 62 kg/kmol
- H2O
= 18 kg/kmol
- PTA
= 166 kg/kmol
- BHET
= 254 kg/kmol
- Prepolimer
= 3.902 kg/kmol
- PET
= 19.262 kg/kmol
- Sb2O3
= 291,5 kg/kmol
(sumber : www.wikipedia.com; Kirk Othmer, 1981)
Basis perhitungan
= 1 jam operasi
Produksi PET/jam
=
175.000.000 kg/tahun
330 hari/tahun x 24 jam/hari
= 22.095,9596 kg/jam
Misal :
-F
= Laju alir massa, kg/jam
-N
= Laju alir mol, kmol/jam
-X
= Fraksi mol
- EG
= Ethylene Glycol
- H2O
= Air
- PTA
= Terepthalate Acid
- BHET = Bishydroxylethyl Terepthalate
- PET
= Polyethylene Terepthalate
- Sb2O3 = Antimony Trioxide
Untuk mendapatkan PET sebesar 22.095,9596 kg/jam, digunakan perhitungan
dengan menggunakan alur maju. Basis perhitungan yang digunakan adalah alur 1
(PTA) sebesar 19.664,5183 kg/jam yang diperoleh dengan menggunakan faktor
pengali dari basis perhitungan awal. Perhitungan awal memakai basis alur 1 (PTA)
sebesar 20.000 kg/jam, didapat PET sebesar 22.495,3951 kg/jam
LE-124
LA.1 Tangki Pencampur (MT-101)
1
TPA
H2O
3
EG
H2O
MT-101
4
TPA
EG
H2O
Basis perhitungan : F1 = 19.664,5183 kg/jam
PTA (Terepthalate Acid)
Kemurnian PTA sebesar 99,9 % (www.intox.orgdatabankterephac.htm), maka:
F1PTA = 0,999 x 19.664,5183 kg/jam = 19.644,8538 kg/jam
1
FTPA
19.644,8538 kg/jam
N PTA =
=
=118,3425 kmol/jam
BM TPA
166 kg/kmol
1
F4PTA = F1PTA = 19.644,8538 kg/jam
N4PTA = N1PTA = 118,3425 kmol/jam
EG (Ethylene Glycol)
N 3EG = 2 x N1PTA ..........(US Patent 6096838)
N 3EG = 2 x 118,3425 kmol/jam = 236,92057 kmol/jam
3
= N 3EG x BM EG = 236,92057 kmol/jam x 62 kg/kmol = 14.689,0758 kg/jam
FEG
Kemurnian EG sebesar 99,8 % (www.chemicalland21.comethyleneglycol.htm),
maka:
3
= 0,998 x F3
FEG
F3 =
3
FEG
14.689,0758 kg/jam
=
= 14.718,5129 kg/jam
0,998
0,998
4
3
= FEG
= 14.689,0758 kg/jam
FEG
N 4EG = N 3EG = 236,685 kmol/jam
LE-125
H2O (Air)
FH1 2 O = 0,001 x 19.664,5183 kg/jam = 19,6645 kg/jam
N 1H 2 O =
FH1 2O
19,6645 kg/jam
=1,0924 kmol/jam
BM H 2 O
18 kg/kmol
=
FH3 2 O = 0,002 x 14.718,5129 kg/jam = 29,4371 kg/jam
N 3H 2 O =
FH3 2O
29,4371 kg/jam
=1,6354 kmol/jam
BM H 2 O
18 kg/kmol
=
FH4 2 O = FH1 2 O + FH3 2 O = 19,6645 kg/jam + 29,4371 kg/jam = 49,1016 kg/jam
N 4H 2 O =
FH4 2O
49,1016 kg/jam
= 2,7278 kmol/jam
BM H 2 O
18 kg/kmol
=
Tabel LA.1 Neraca massa pada Tangki Pencampur (MT-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 1
Keluar (kg/jam)
Alur 3
Alur 4
PTA
19.644,8538
-
19.644,8538
EG
-
14.689,0758
14.689,0758
H2O
19,6645
29,4371
49,1016
19.664,5183
14.718,5129
Jumlah
34.383,0312
LA.2 Reaktor 1 (R-101)
4
TPA
EG
H 2O
5
Sb2O3
H2O
7
EG
H 2O
R-101
6
TPA
Sb2O3
BHET
34.383,0312
LE-126
Perhitungan katalis
Katalis yang dibutuhkan pada reaksi pembentukan PET ini adalah sebanyak 3,19 x
10-4 kmol katalis/kmol PTA (US Patent 20080033084), sehingga perhitungan
kebutuhan katalis adalah sebagai berikut :
N
5
Sb 2 O 3
3,19 x 10 -4 kmol katalis
=
x N 1TPA
kmol TPA
3,19 x 10 -4 kmol katalis
=
x 118,3425 kmol TPA/jam
kmol TPA
= 0,0377
5
x BM Sb2O3
FSb5 2 O 3 = N Sb
2O3
FSb5 2 O 3 = 0,0377 kmol/jam x 291,5 kg/kmol = 10,9933 kg/jam
Kemurnian Sb2O3 sebesar 99,5 %
(www.chemicalland21.comANTIMONY%20TRIOXIDE.htm), maka :
FSb5 2 O 3 = 0,995 x F5
5
F
=
F5
=
FSb5 2 O 3
0,995
10,9933 kg/jam
= 11,0485 kg/jam
0,995
FSb6 2O3 = FSb5 2O3 = 11,0485 kg/jam
FH5 2 O = 0,005 x 11,0485 kg/jam = 0,0552 kg/jam
N 5H 2 O =
FH5 2O
0,0552 kg/jam
= 0,00306 kmol/jam
BM H 2 O
18 kg/kmol
=
Reaksi : PTA + 2EG
BHET + 2H2O ….............................(1)
Konversi PTA = 90 % ............. (Kirk Othmer, 1981)
Dari reaksi persamaan (1) diperoleh :
PTA (Terepthalate Acid)
4
− X TPA . N TPA
− 0,9 x 118,3425 kmol/jam
r1 =
=
=106,5201 kmol/jam
σ TPA
−1
4
N 6TPA = N TPA
− r1 = 118,3425 kmol/jam −106,5201 kmol/jam =11,8224 kmol/jam
LE-127
6
FTPA
= N 6TPA x BM TPA =11,8224 kmol/jam x 166 kg/kmol =1.962,5163 kg/jam
EG (Ethylene Glycol)
N 7EG = N 4EG − 2r1 = 236,6850 kmol/jam − 2x 106,5201 kmol/jam = 23,6447 kmol/jam
7
FEG
= N 7EG x BM EG = 23,6447 kmol/jam x 62 kg/kmol =1.465,9760 kg/jam
H2O (Air)
(
)
N 7H 2O = N H4 2O + N 5H 2O + 2 r1
= (2,7278 + 0,00306 )kmol/jam + 2x106,5201 kmol/jam
= 215,5272 kmol/jam
FH7 2O = N 7H 2O x BM H 2 O = 215,5272 kmol/jam x 18 kg/kmol = 3.879,4896 kg/jam
BHET(Bishydroxylethyl Terepthalate)
N 6BHET = r1 = 106,5201kmol/jam
6
FBHET
= N 6BHET x BM BHET
=106,5201 kmol/jam x 254 kg/kmol = 27.075,1045 kg/jam
Tabel LA.2 Neraca massa pada Reaktor 1 (R-101)
Kompone
n
Masuk (kg/jam)
Alur 4
Keluar (kg/jam)
Alur 5
Alur 6
Alur 7
PTA
19.644,8538
-
1.962,5163
-
EG
14.689,0758
-
-
1.465,9760
H2O
49,1016
0,0552
-
3.879,4896
Sb2O3
-
10,9933
10,9933
-
BHET
-
-
27.075,1045
-
34.383,0312
11,0485
29.048,6141
5.345,4656
Jumlah
34.394,0797
34.394,0797
LE-128
LA.3 Reaktor 2 (R-102)
6
TPA
Sb2O3
BHET
9
EG
H2O
R-102
8
Reaksi : 20 BHET
BHET
Sb2O3
Prepolimer
19 EG + Prepolimer ......(2)
PTA + 2 EG
Dari reaksi (2) : 20 BHET
BHET + 2H2O ………..(3)
19 EG + Prepolimer
Prepolimer yang terbentuk mempunyai derajat polimerisasi (n) = 20
Untuk mencari konversi reaksi dapat dipergunakan rumus :
n =
1
……………………………..(Mark Bilakes,1989)
(1 − p )
dimana : n = derajat polimerisasi
p = konversi reaksi
20 =
1
(1 − p )
P = 1−
1
= 1 − 0,05 = 0,95 = 95 %
20
maka konversi reaksi BHET pada reaksi persamaan (2) adalah sebesar 95 %,
sehingga :
− X BHET . N 6BHET
− 0,95 x 106,5201 kmol/jam
r2 =
=
= 5,0541 kmol/jam
σ BHET
− 20
BHET(Bishydroxylethyl Terepthalate)
N 8BHET = N 6BHET − 20r2
(2)
= (106,5201 − 20 x 5,0541) kmol/jam = 5,3202 kmol/jam
LE-129
Sb2O3 (Antimony Trioxide)
FSb8 2O3 = FSb6 2O3 =10,9933 kg/jam
EG (Ethylene Glycol)
N 9EG =19r2 =19 x 5,0541 kmol/jam = 96,0279 kmol/jam
(2)
Prepolimer
N 8Prepolimer = r2 = 5,0541kmol/jam
8
FPrepolimer
= N 8Prepolimer x BM Prepolimer
= 5,0541 kmol/jam x 3.902 kg/kmol =19.721,0494 kg/jam
Dari reaksi persamaan (3) : PTA + 2 EG
BHET + 2H2O
Asumsi konversi PTA = 100 %
r3 =
− X TPA . N 6TPA
− 1 x 11,8224 kmol/jam
=
=11,8224 kmol/jam
σ TPA
−1
EG (Ethylene Glycol)
N 9EG = N 9EG − 2r3 = (96,0279 − 2 x 11,8224 ) kmol/jam = 72,38288 kmol/jam
(2)
9
FEG
= N 9EG x BM EG
= 72,38288 kmol/jam x 62 kg/kmol = 4.487,7390 kg/jam
BHET(Bishydroxylethyl Terepthalate)
N 8BHET = N 8BHET + r3 = (5,3202 + 11,8224 ) kmol/jam =17,3356 kmol/jam
(2)
8
FBHET
= N 8BHET x BM BHET
=17,33553 kmol/jam x 254 kg/kmol = 4.403,2264 kg/jam
H2O (Air)
N 9H 2O = 2 r3 = 2 x 11,8224 kmol/jam = 23,6448 kmol/jam
FH9 2O = N 9H 2O x BM H 2 O = 23,6448 kmol/jam x 18 kg/kmol = 425,6060 kg/jam
LE-130
Tabel LA.3 Neraca massa pada Reaktor 2 (R-102)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 6
Alur 8
Alur 9
PTA
1.962,5163
-
-
BHET
27.075,1045
4.403,2264
-
Sb2O3
10.9933
10.9933
-
Prepolimer
-
19.721,0494
-
EG
-
-
4.487,7390
H2O
-
-
425,6060
29.048,6141
24.135,2691
4.913,3450
Jumlah
29.048,6141
29.048,6141
LA.4 Reaktor 3 (R-103)
8
BHET
Sb2O3
Prepolimer
10
EG
R-103
11
Sb2O3
Prepolimer
PET
Menentukan derajat polimerisasi (n)
Dari Persamaan Mark Howink ..................(Kirk Othmer, 1981)
η = 1,17 x 10 −4 x Mn 0,87
dimana η = viskositas intrinsik PET = 0,629
Mn = Berat molekul rata - rata PET
LE-131
0,629
dl
mol
x Mn 0,87
= 1,177498727 x 10 − 4
2
g
dl x g
Mn = 19.262
g
mol
Mn = n x Mo
dimana Mo = Berat molekul repeating unit = 192
g
mol
Mn 19.262
=
= 100,3229
Mo
192
Jika diambil n = 100, maka :
n=
1
1− p
1
p =1 −
n
1
p =1 −
= 0,99 = 99 %
100
n =
Reaksi : 20 BHET
19 EG + Prepolimer ......(4)
5 Prepolimer
4EG + PET ....................(5)
Dari reaksi persamaan (4) : 20 BHET
19 EG + Prepolimer
Asumsi konversi BHET = 100%
− X BHET . N 8BHET
− 1 x 17,3356 kmol/jam
r4 =
=
= 0,8667 kmol/jam
σ BHET
− 20
Prepolimer
8
N 11
Prepolimer = N Prepolimer + r4 = (5,0541 + 0,8667 ) kmol/jam = 5,9208 kmol/jam
(4)
EG (Ethylene Glycol)
N 10
EG = 19r4 = 19 x 0,8667 kmol/jam = 16,4673 kmol/jam
(4)
Dari reaksi persamaan (5)
5 Prepolimer
4EG + PET
LE-132
Konversi Prepolimer = 99%
− X Prepolimer . N 11
Prepolimer
(4)
r5 =
σ Prepolimer
=
− 0,99 x 5,9208 kmol/jam
=1,1723 kmol/jam
−5
11
N 11
Prepolimer = N Prepolimer − 5 r5 = (5,9208 − 5 x 1,1723) kmol/jam = 0,0593 kmol/jam
(4)
11
= N 11
FPrepolimer
Prepolimer x BM Prepolimer
= 0,0593 kmol/jam x 3.902 kg/kmol = 231,1447 kg/jam
EG (Ethylene Glycol)
10
N 10
EG = N EG + 4r5 = (16,4673 + 4 x 1,1723) kmol/jam = 21,1565kmol/jam
(4)
10
FEG
= N 10
EG x BM EG
= 21,1565 kmol/jam x 62 kg/kmol =1.299,9819 kg/jam
PET (Polyethylene Terepthalate)
N 11
PET = r5 = 1,1723 kmol/jam
11
FPET
= N 11
PET x BM PET
=1,1723 kmol/jam x 19.262 kg/kmol = 22.593,1492 kg/jam
Tabel LA.4 Neraca massa pada Reaktor 3 (R-103)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 8
Keluar (kg/jam)
Alur 10
Alur 11
BHET
4.403,2264
-
-
Sb2O3
10,9933
-
10,9933
19.721,0494
-
231,1447
EG
-
1.299,9819
-
PET
-
-
22.593,1492
24.135,2691
1.299,9819
22.835,2872
Prepolimer
Jumlah
24.135,2691
24.135,2691
LE-133
LA.5 Filter Press (FP-101)
Sb2O3
Prepolimer
PET
PET
21 Prepolimer
11
FP-101
20
Sb2O3
Prepolimer
PET
Efisiensi alat = 98 % (www.lenntech.com), berarti 2 % larutan (prepolimer + PET)
terbawa bersama Sb2O3, sehingga :
20
11
F(PET
+ prepolimer) = 0,02 x F(PET + prepolimer)
= 0,02 x 22.824,2939 kg/jam = 456,4858 kg/jam
20
Fprepolimer
=
11
Fprepolimer
11
F
20
x F(PET
+ prepolimer) =
231,1447 kg/jam
x 456,4858 kg/jam
22.835,2872 kg/jam
= 4,6207 kg/jam
20
: FPET
=
11
FPET
22.593,1492 kg/jam
20
x F(PET
x 456,4858 kg/jam
+ prepolimer) =
11
22.835,2872 kg/jam
F
= 451,6455 kg/jam
20
Sb 2 O 3
F
11
= FSb
= 10,9933 kg/jam
2O3
21
11
20
Fprepolimer
= Fprepolimer
− Fprepolimer
= (231,1447 − 4,6207 ) kg/jam = 226,5240 kg/jam
21
11
20
FPET
= FPET
− FPET
= (22.593,1492 − 451,6455) kg/jam = 22.141,5037 kg/jam
Tabel LA.5 Neraca massa pada Filter Press (FP-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 11
Keluar (kg/jam)
Alur 20
Alur 21
Sb2O3
10,9933
10,9933
-
Prepolimer
231,1447
4,6207
226,5240
22.593,1492
451,6455
22.141,5037
22.835,2872
467,2595
22.368,0277
PET
Jumlah
22.835,2872
22.835,2872
LE-134
LA.6 Kristaliser (CR-101)
PET kristal
23 PET non kristal
Prepolimer
PET non kristal
22
Prepolimer
CR-101
Kelarutan PET dalam prepolimer = 0,1765..........(US Patent 20050110182)
Jumlah kristal yang terbentuk :
S=Fx
% berat kristal − % kelarutan
1 − % kelarutan
dimana : S = berat kristal yang terbentuk
F = berat total alur 22 = 22.368,0277 kg/jam
22
FPET
22.141,5037 kg/jam
% berat kristal = 22 =
= 0,9899
22.368,0277 kg/jam
F
S = 22.368,0277 kg/jam x
(0,989863478 − 0,1765) = 22.093,6905 kg/jam
(1 − 0,1765)
maka:
23
FPET
kristal = 22.093,6905 kg/jam
23
Fprepolimer
= 226,5240 kg/jam
F 22 = F 23 = 22.368,0277 kg/jam
(
23
23
23
23
FPET
− FPET
non kristal = F
kristal + Fprepolimer
)
= 22.368,0277 kg/jam − (22.093,6905 + 226,5240 ) kg/jam
= 47,8132 kg/jam
Tabel LA.6 Neraca massa pada Kristaliser (CR-101)
Komponen
PET kristal
PET non kristal
Prepolimer
Jumlah
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 22
Alur 23
-
22.093,6905
22.141,5037
47,8132
226,5240
226,5240
22.368,0277
22.368,0277
LE-135
LA.7 Centrifuge (CF-101)
PET kristal
PET non kristal
Prepolimer 23
PET kristal
PET non kristal
Prepolimer
25
CF-101
24
PET non kristal
Prepolimer
Mother liquor (25) terdiri dari : - PET non kristal
- Prepolimer
Pada proses pemisahan kristal di centrifuge, mother liquor yang akan terbawa pada
kristal adalah sebesar 1 % dari mother liquor umpan (www.tradeindia.com).
Tingkat kebasahan kristal sebesar 1 % , maka mother liquor yang terbawa adalah
23
23
= 0,01 x (FPrepolimer
+ FPET
non kristal
)
= 0,01 x 274,3372 kg/jam = 2,7433 kg/jam
Mother liquor yang ikut dengan kristal adalah :
25
FPET
non kristal =
=
25
Fprepo
lim er
(F
23
FPET
non kristal
23
PET non kristal
23
+ Fprepolimer
) x 2,7433 kg/jam
47,8132 kg/jam
x 2,7433 kg/jam = 0,4781 kg/jam
(47,8132 + 226,5240) kg/jam
23
Fprepolimer
=
(F
=
226,5240 kg/jam
x 2,7433 kg/jam =1,7910 kg/jam
(47,8132+ 226,5240) kg/jam
23
PET non kristal
23
+ Fprepolimer
) x 2,7433 kg/jam
24
23
25
FPET
non kristal = FPET non kristal − FPET non kristal
= (47,8132 − 0,4781)kg/jam = 47,3351 kg/jam
24
23
25
= Fprepolimer
− Fprepolimer
Fprepolimer
= (226,5240 −1,7910 )kg/jam = 224,7330 kg/jam
LE-136
Tabel LA.7 Neraca massa pada Centrifuge (CF-101)
Masuk (kg/jam)
Komponen
Keluar (kg/jam)
Alur 23
PET kristal
Alur 24
Alur 25
22.093,6905
-
22.093,6905
PET non kristal
47,8132
47,3351
0,4781
Prepolimer
226,5240
224,7330
1,7910
22.368,0277
272,0681
22.095,9596
Jumlah
22.368,0277
22.368,0277
LA.8 Steam Ejector (EJ-101)
12
H2O
EJ-101
13
EG
H2O
10
EG
Suction pressure :
1,55 mmHg = 1,974.10-3 atm (200 Pa)
Untuk pressure section 1,55 mmHg, maka digunakan steam ejector 4 stage (Fig 6-9
Ludwig, 1982).
Volume Steam :
V
= 1000 ft3/min (Tabel 6-1 Ludwig, 1982)
Ρwater (510 oF) = 0,0255 lb/ft3 (Lampiran A.2-12 Geankoplis, 2003)
V
= V. Ρwater
= 1000 ft3/min x 0,0255 lb/ft3
= 25,5 lb/min x 60 min/1hr
= 1530 lb/hr
air leakage = 8,3 lb/hr (Fig 6-9 Ludwig, 1982)
LE-137
Kapasitas Ejector :
Wm = (1530 + 8,3) lb/hr = 1.538,3 lb/hr
Kebutuhan Steam :
Tekanan steam = 100 psig
Steam yang dibutuhkan per pound air mixture, Ws
Ws = 24 lbs steam/lb air mixture (Fig 6.25 Ludwig, 1982)
Mengkonversikan lb vapor mixture ke lb air mixture
Vapor terdiri dari steam dan air leakage
Dari gambar 6-17 Ludwig :
: 0,88 lbs air at 70o F/lbs air at 590o F
 Entrainment for ratio air
70o F air equipment
: 7,4/0,88 = 8,4091 lbs/hr
: 0,835 lb vapor at 70o F/ lb vapor at 590o F
 Entrainment vapor
70o F vapor equipment
: 1530/0,835 = 1.832,3353 lbs/hr
Dari gambar 6-18, pada BM ethylene glycol = 62,08 ,% entrainment ratio = 1,33
Maka :
70o F air equipment
: 1.832,3353 /1,33 = 1.377,6957 lbs/hr
Mixture 70o F air equipment
: (1.377,6957 +8,4091) lbs/hr = 1.386,1048 lbs/hr
Jadi steam yang dibutuhkan adalah :
Ws = 24 lbs steam/lb air mixture
= (24 lbs steam/lb air mixture) x 1.386,1048 lbs air mixture/hr
= 33,266,5152 lbs steam/hr x 0,454 kg steam/1lbs steam
= 15.102,9979 kg steam/jam
FH132O = F12 =15.102,9979 kg steam/jam
10
13
FEG
= FEG
=1.299,9819 kg/jam
Tabel LA.8 Neraca massa pada Steam Ejector (EJ-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 10
Keluar (kg/jam)
Alur 12
Alur 13
EG
1.299,9819
-
1.299,9819
H2O
-
15.102,9979
15.102,9979
1.299,9819
15.102,9979
16.402,9798
Jumlah
16.402,9798
16.402,9798
LE-138
LA.9 Mix Point (MP-01)
15 EG
H2O
9
EG
H2O
7
EG
H2O
15
7
9
FEG
= FEG
+ FEG
= (1.465,9760 + 4.487,7390 ) kg/jam = 5.953,7150 kg/jam
FH152O = FH7 2O + FH9 2O = (3.879,4896 + 425,6060 ) kg/jam = 4.305,0956 kg/jam
LA.9 Neraca massa pada Mix Point (MP-01)
Masuk (kg/jam)
Komponen
Alur 7
Keluar (kg/jam)
Alur 9
Alur 15
EG
1.465,9760
4.487,7390
5.953,7150
H2O
3.879,4896
425,6060
4.305,0956
5.345,4656
4.913,3450
10.258,8106
Jumlah
10.258,8106
LA.10 Knock Out Drum (V-101)
17
H2O
16
EG
H2O
V-101
EG
H2O
18
EG 14
H2O
10.258,8106
LE-139
Neraca input :
H2O (Air)
FH142O + FH162O = (15.102,9979 + 4.305,0956 ) kg/jam = 19.408,0935 kg/jam
Ethylene Glycol
14
16
+ FEG
= (1.299,9819 + 5.953,7150 ) kg/jam = 7.253,6969 kg/jam
FEG
Fraksi masing-masing komponen
19.408,0935 kg/jam
=1.078,2274 kmol/jam
18 kg/kmol
7.253,6969 kg/jam
=
= 116,9951 kmol/jam
62 kg/kmol
N input
H 2O =
N input
EG
input
input
N input
( H 2 O + EG ) t = N H O + N EG = (1.078,2274 + 116,9951) kmol/jam = 1.195,2225 kmol/jam
2
X
input
H 2O
=
X input
EG =
N input
H 2O
N
input
( H 2 O + EG )
N input
EG
N
input
( H 2 O + EG )
=
1.078,2274 kmol/jam
= 0,9021
1.195,2225 kmol/jam
=
116,9951 kmol/jam
= 0,0979
1.195,2225 kmol/jam
Dari persamaan Antoine
Log Pi = A −
B
..................................................(Felder,2005)
(C + T )
dimana :
Pi = tekanan uap komponen-i (mmHg)
T = Temperatur (C)
A, B, C = konstanta masing-masing komponen
Tabel LA.10.A Data konstanta masing-masing komponen
Komponen
A
B
C
T
EG
8,09083
2.088,936
203,454
160
H2O
7,96681
1.668,210
228,000
160
LE-140
Tekanan uap ethylene glycol :
2.088,936 

PEG = 10^  8,09083 −

160 + 203,454 

PEG = 220,4823 mmHg
Tekanan uap air :
1.668,210 

PH 2O = 10^  7,96681 −

160 + 228,000 

PH 2O = 4.648,3593 mmHg
P = 760 mmHg
Pa sat 220,4823
Ka EG =
=
= 0,2901
P
760
Pa sat 4.648,3593
Ka H 2 O =
=
= 6,1163
P
760
Xi = Zi
PBubble = ∑ X i .Pi
sat
Sat
17
Sat
= X 17
EG .p EG + X H 2 O .PH 2 O
= (0,0979 x 220,4823 + 0,9021 x 4.648,3593) mmHg
= 4.214,8701 mmHg
Yi = Kai.Zi
YEG = Ka EG x X 17
EG = 0,2901 x 0,0979 = 0,0284
YH 2O = Ka H 2O x X 17
H 2 O = 6,1163 x 0,9021 = 5,5175
P Dew =
1
Yi
∑P
i
Sat
=
1
0,0284
5,5175
+
220,4823 4.648,3593
= 760,0017 mmHg
P Dew < P < P Bubble terjadi keseimbangan uap cair
(Smith, 1987)
Maka alat knock out drum beroperasi pada kondisi P = 760 mmHg dan T = 160 0C
EG (Ethylene Glycol)
18
input
= FEG
= 7.253,6969 kg/jam
FEG
LE-141
H2O (Air)
Kemurnian EG yang keluar dari bagian bottom knock out drum sebesar 99,8 %
(www.chemicalland21.comethyleneglycol.htm), maka :
18
FEG
= 0,998 x F18
18
FEG
F =
0,998
7.253,6969kg/jam
F18 =
= 7.268,2334 kg/jam
0,998
18
18
FH182O = F18 − FEG
= (7.268,2334 - 7.253,6969 ) kg/jam = 14,5365 kg/jam
F17 = FHinput
− FH182O = (19.408,0935 - 14,5365) kg/jam = 19.393,5570 kg/jam
2O
Tabel LA.10.B Neraca massa pada Knock Out Drum (V-101)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 14
Alur 16
EG
1.299,9819
5.953,7150
-
7.253,6969
H2O
15.102,9979
4.305,0956
19.393,5570
14,5365
16.402,9798
10.258,8106
19.393,5570
7.268,2334
Jumlah
26.661,7904
EG
H2O
19
3
EG
H 2O
Alur 18
26.661,7904
LA.11 Mix Point (MP-02)
2
Alur 17
EG
H 2O
LE-142
2
3
19
FEG
= FEG
− FEG
= (14.689,0758 − 7.253,6969 ) kg/jam = 7.435,3789 kg/jam
19
FH2 2O = FH3 2O − FEG
= (29,4371 − 14,5365) kg/jam =14,9006 kg/jam
LA.11 Neraca massa pada Mix Point (MP-02)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Alur 2
Keluar (kg/jam)
Alur 19
Alur 3
EG
7.435,3789
7.253,6969
14.689,0758
H2O
14,9006
14,5365
29,4371
7.450,2795
7.268,2334
14.718,5129
Jumlah
14.718,5129
14.718,5129
LE-143
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Basis perhitungan
= 1 jam operasi
Suhu referensi
= 250 C
Satuan perhitungan
= kJ/jam
B. Sifat Fisika Bahan
B.1 Kapasitas panas (Cp)
Tabel B.1.1 Kapasitas panas cairan : Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [kJ/kmol K]
Komponen
a
b
c
H2O
1,82964E+01
4,72118E–01
-1,33878E–03
EG
3,10224E+01
1,10034E–01
-2,84571E–03
Sumber : Reklaitis, 1983
d
1,31424E–06
2,80921E–06
Tabel B.1.2 Kapasitas panas gas : Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [kJ/kmol K]
Komponen
a
b
c
d
H2O
3,40471E+01 –9,65064E–03
3,29983E–05 –2,04467E–08
EG
3,58417E+01
1,08695E–01
2,90598E–04 -4,52216E–07
Sumber : Reklaitis, 1983
e
4,30228E–12
1,86584E–10
Dari Perry, 1997 Tabel 2-393 Halaman 2-354, diketahui kontribusi elemen atom
untuk estimasi Cp (kapasitas panas) bahan berupa padatan adalah:
Tabel B.1.3 Kapasitas Panas Bahan Berupa padatan pada Suhu 298 K
Elemen Atom
C
H
O
Sb
∆E (J/mol. K)
10,89
7,56
13,42
26,63
Besarnya harga kapasitas panas (Cp) padatan adalah
n
Cps =
∑ N i ∆ Ei
………………………………………………(1)
i =1
Dimana:
Cps = Kapasitas panas padatan pada suhu 298 K ( J/mol K)
n
= Jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa
Ni = Jumlah elemen atom pada senyawa i
∆Ei = Kapasitas panas bahan padatan
LE-144
Untuk estimasi Cp (kapasitas panas) bahan berupa cairan dapat dilihat berdasarkan
kontribusi gugus atom (Perry,1997).
Tabel B.1.4 Kapasitas Panas untuk Cairan Pada Suhu 298 K
Ikatan
Cp (J/mol. K)
CH2
25,94
OH
44,77
O
52,97
C
15,90
C
22,18
CH
-O-
35,15
Besarnya harga kapasitas panas (Cp) cairan adalah (Perry,1997)
n
Cps =
∑ N i ∆Cp
i =1
i
………………………………………………….(2)
Dimana:
Cps = Kapasitas panas padatan pada suhu 298 K (J/mol K)
n
= Jumlah perbedaan elemen atom pada senyawa
Ni = Jumlah elemen atom pada i senyawa
∆Cp i = Kapasitas panas cairan
maka Cp masing-masing komponen dapat dihitung sebagai berikut:
O
Cp BHET
= HO-CH2-CH2-O-C( C
O
CH CH CH CH C )C-O-
CH2-CH2-OH
O
= 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 4 (
CH
)+
2( C )
= [2 (44,77) + 4 (25,94) + 2 (35,15) + 2 (52,97) + 4 (22,18)
+ 2 (15,9)] J/mol K
= 490,06 J/mol K = 490,06 kJ/kmol K
LE-145
O
Cp Prepolimer
= HO-CH2-CH2-O-C( C
O
CH CH CH CH C )20C-O-
CH2-CH2-OH
O
= 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 80 ( CH
)+
40 ( C )
= [2 (44,77) + 4 (25,94) + 2 (35,15) + 2 (52,97) + 80 (22,18)
+ 40 (15,9)] J/mol K
= 2.779,94 J/mol K = 2.779,94 kJ/kmol K
O
Cp PET
= HO-CH2-CH2-O-C( C
O
CH CH CH CH C )100C-O-
CH2-CH2-OH
O
= 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) + 400 (
CH
)+
200 ( C )
= [2 (44,77) + 4 (25,94) + 2 (35,15) + 2 (52,97) + 400 (22,18)
+ 200 (15,9)] J/mol K
= 12.421,54 J/mol K = 12.421,54 kJ/kmol K
Cp TPA
= C6H4(CO)2(OH)2
= 8 (C) + 6 (H) + 4 (O)
= [8 (10,89) + 6 (7,56) + 4 (13,42)] J/mol K
= 186,16 J/mol K = 186,16 kJ/kmol K
Cp Sb2O3
= Sb2O3
= 2 (Sb) + 3 (O)
= [2 (26,63) + 3 (13,42)] J/mol K
= 93,52 J/mol K = 93,52 kJ/kmol K
B.2 Panas Pembentukan Standar (ΔH0f 298)
ΔH0f 298 Air
= -57,8 kcal/mol x 4,1840 kJ/kcal = -241,8352 kJ/mol
= -241.835,2 kJ/kmol (Reklaitis, 1983)
ΔH0f 298 EG
= -93,05 kcal/mol x 4,1840 kJ/kcal = -389,3212 kJ/mol
= -389.321,2 kJ/kmol (Reklaitis, 1983)
LE-146
Dari Perry, 1997 Tabel 2-388 Halaman 2-349 diperoleh estimasi ΔH0f
298
untuk
ikatan (kJ/mol) adalah:
Tabel B.2.1 Estimasi ΔH0f
298
(Panas pembentukan standar)
ΔH (kJ/mol)
Ikatan
CH2
-20,64
OH
-208,04
O
-133,22
C
46,43
C
2,09
CH
-O-
-132,22
Besarnya harga panas pembentukan standar (ΔH0f
298)
adalah (Perry,1997):
ΔH0f 298 = 68,29 + Ni ΔHi ............................................................................. (3)
Dimana:
ΔH0f 298 = Panas pembentukan standar pada suhu 298 K (kJ/mol)
Ni
= Jumlah elemen atom pada senyawa i
∆ Hi
= panas pembentukan
Sehingga diperoleh ΔH0f 298 untuk masing-masing senyawa yaitu:
O
ΔH
0
f 298
BHET
= HO-CH2-CH2-O-C( C
CH CH CH CH C )
O
C-O-CH2-CH2-OH
O
= 68,29 kJ/mol + 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) +
4(
CH ) + 2 ( C )
= [68,29 + 2 (-208,04) + 4 (-20,64) + 2 (-132,22) + 2
(133.22) + 4 (2,09) + 2 (46,43)] kJ/mol
= -327,13 kJ/mol = -327.130 kJ/kmol
LE-147
O
ΔH0f 298 Prepolimer = HO-CH2-CH2-O-C( C
CH CH CH CH C )20
O
C-O-CH2-CH2-OH
O
= 68,29 kJ/mol + 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) +
80 (
CH ) + 40 ( C )
= [68,29 + 2 (-208,04) + 4 (-20,64) + 2 (-132,22) + 2 (133.22)
+ 80 (2,09) + 40 (46,43)] kJ/mol
= 1.596,05 kJ/mol = 1.596.050 kJ/kmol
O
ΔH0f 298 PET
= HO-CH2-CH2-O-C( C
CH CH CH CH C )100
O
C-O-CH2-CH2-OH
O
= 68,29 kJ/mol + 2 (HO-) + 4 (-CH2-) + 2 (-O-) + 2 (-C-) +
400 (
CH ) + 200 ( C )
= [68,29 + 2 (-208,04) + 4 (-20,64) + 2 (-132,22) + 2 (133.22)
+ 400 (2,09) + 200 (46,43)] kJ/mol
= 9.693,65 kJ/mol = 9.693.650 kJ/kmol
O
ΔH
0
f 298
TPA
= HO-C-C
O
CH CH CH CH C-C-OH
O
= 68,29 kJ/mol + 2 (-OH) + 2 (-C-) + 2 (-C ) + 4 (-CH )
= [68,29 + 2 (-208,04) + 2 (133.22) + 2 (46,43) + 4 (2,09)
= 19,87 kJ/mol = 19.870 kJ/kmol
Tabel B.2.3 Panas Laten ( kJ/kmol)
Komponen
BM
Boiling Point (K)
EG
62
470,600
Air
18
373,161
Sumber : Reklaitis, 1983
∆HvL
49.629,6
40.656,2
LE-148
LB.1 Tangki Pencampur (MT-101)
Q1
T=300C
EG
H2O
Qout
Q3
T=300C
EG
H2O
Qin
MT-101
Q4
T=800C
TPA
EG
H 2O
Panas masuk Tangki pencampur (MT-101) :
 303

Panas masuk pada aliran 1, Q1= ∑ N  ∫ Cp dT 
 298

1
S
 303

Q1 (H 2O ) = N 1H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 1,0924 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 409,3004 kJ/jam
 298

Q1 (TPA ) = N
1
TPA
 303

 ∫ Cp (s )dT  =118,3425 kmol/jam x 186,16 kJ/kmol K x (303-298) K


 298

= 110.153,1990 kJ/jam
Q1 = Q1 (H 2O ) + Q1 (TPA ) = (409,3004 + 110.153,1990) kJ/jam = 110.562,4994 kJ/jam
Panas masuk pada aliran 3, Q3=
 303

3
N
∑ S  ∫ Cp (l )dT 
 298

 303

Q 3 (H 2O ) = N 3H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 1,6354 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 612,7517 kJ/jam
 298

 303

Q 3 (EG ) = N 3EG  ∫ Cp (l )dT  = 236,685 kmol/jam x 904,67 kJ/kmol
 298

= 214.121,8189 kJ/jam
Q3 = Q 3 (H 2O ) + Q 3 (EG ) = (612,7517 + 214.734,5706) kJ/jam = 214.734,5706 kJ/jam
LE-149
Panas keluar Tangki pencampur (MT-101) :
 353

Panas keluar pada aliran 4, Q4= ∑ N  ∫ Cp dT 
 298

4
S
 353

4
 ∫ Cp (s )dT  =118,3425 kmol/jam x 186,16 kJ/kmol K x (353-298) K
Q 4 (TPA ) = N TPA


 298

= 1.211.685,1890 kJ/jam
 353

Q 4 (H 2O ) = N 4H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 2,7278 kmol/jam x 3.243,4 kJ/kmol
 298

= 8.847,3465 kJ/jam
 353

Q 4 (EG ) = N 4EG  ∫ Cp (l )dT  = 236,685 kmol/jam x 10.149,4 kJ/kmol
 298

= 2.402.210,7390 kJ/jam
Q4 = Q 4 (TPA ) + Q 4 (H 2O ) + Q 4 (EG )
= (1.211.685,1890 + 8.847,3465 + 2.402.210,7390) kJ/jam
= 3.622.743,2745 kJ/jam
Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101):
∑Q
∑Q
∑Q
∑Q
in
= Q1 + Q3
in
= (110.562,4994 + 214.734,5706) kJ/jam = 325.297,0700 kJ/jam
out
= Q4
out
= 3.622.743,2745 kJ/jam
Qout - Qin
= Q4 – (Q1 + Q3)
Qout – Qin
= (3.622.743,2745 – 325.297,0700) kJ/jam
Qsteam = Qout – Qin = 3.297.446,2045 kJ/jam (endoterm)
Media pemanas yang digunakan pada Tangki pencampur (MT-101) adalah saturated
steam pada temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari
appendix F (Smith, 1996) adalah sebagai berikut :
HL
= 1.402,4 kJ/kg
HV
= 2.730,0 kJ/kg
LE-150
λ
= 1.327,6 kJ/kg
maka steam yang dibutuhkan :
m=
Q steam
3.297.446,2045 kJ/jam
=
= 2.483,7648 kg/jam
0
1.327,6 kJ/kg
λ (310 C )
Tabel LB.1.4 Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101)
Panas masuk
(kJ/jam)
110.562,4994
214.734,5706
3.297.446,2045
3.622.743,2745
Q1
Q3
Q4
Qsteam
Jumlah
Panas keluar
(kJ/jam)
3.622.743,2745
3.622.743,2745
LB.2 Reaktor 1 (R-101)
Q4
T=800C
Q5
T=300C
Sb2O3
H2O
TPA
EG
H 2O
Qin
Q7
T=2500C
EG
H 2O
R-101
QR
Qout
Q6
T=2500C
TPA
Sb2O3
BHET
Panas masuk reaktor 1 (R-101) :
Panas masuk pada alur 4, Q4 = 3.622.743,2745 kJ/jam
Panas masuk pada alur 5, Q5=
 303

5
N
∑ S  ∫ Cp dT 
 298

 303

Q 5 (H 2O ) = N 5H 2O  ∫ Cp (l )dT  = 0,00306 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 1,1465 kJ/jam
 298

LE-151
Tabel LB.2.1 Panas Masuk pada alur 5
Komponen
N5S
(kmol/jam)
Cp
(kJ/kmol K)
 303

N  ∫ Cp dT 
 298

303
∫ Cp dT
5
S
298
Sb2O3
0,0377
H2O
0,00306
Jumlah
Panas keluar reaktor 1 (R-101) :
Panas keluar pada alur 6, Q6=
93,52
-
467,60
374,68
17,6285
1,1465
18,7750
 523

6
N
∑ S  ∫ Cp dT 
 298

Tabel LB.2.2 Panas keluar pada alur 6
Komponen
N6
(kmol/jam)
TPA
Sb2O3
BHET
Jumlah
Cp
(kJ/kmol K)
11,8224
0,0377
106,5201
 523

N  ∫ Cp dT 
 298

6
186,16
495.193,0464
93,52
793,2834
490,06 11.745.279,0464
12.241.265,3762
523
 BP


Panas keluar pada alur 7, Q7= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT 
BP
 298

7
S
BP
∫ Cp (l) dT =
298
BP
1
∫ a(BP - 298) + 2 b(BP
298
523
523
∫ Cp
(g)
dT =
BP
1
1
- 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 )
3
4
2
1
∫ [a(523 - BP) + 2 b(523
2
BP
1
1
- BP 2 ) + c(5233 - BP 3 ) + d(523 4 - BP 4 )
3
4
1
e(5235 - BP 5 )]
5
Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K dan H2O = 373,161 0K
Tabel LB.2.3 Panas keluar pada alur 7
Komponen
N7
(kmol/jam)
BP
∫ Cp (l) dT
∆HvL
(kJ/kmol)
298
EG
H2O
Jumlah
23,6447 33.488,741
215,5272 5.683,940
523
∫ Cp (g) dT
BP
49.629,6
40.656,2
Panas reaksi pada 250 0C (523 0K), Qr atau ∆Hr :
 523

N 7  ∫ Cp dT 
 298

6.154,729 2.110.834,9582
5.199,730 11.108.243,8695
13.219.078,8277
LE-152
Reaksi : TPA + 2 EG
BHET + 2 H2O
Panas reaksi standar pada 25 0C (298 0K) :
∆Hr = σ. ∆Hf 298 0 K
dimana σ adalah koefisien reaksi
Tabel LB.2.4 Panas reaksi pada 298 0K
Komponen
TPA
EG
BHET
H2O
Jumlah
∆Hf 298 0 K
σ
(koefisien reaksi) (kJ/kmol)
1
19.870
2 -389.321,2
1
-327.130
2 -241.835,2
∆Hproduk 298 0 K
(kJ/kmol)
0
0
-327.130
-483.670,4
-810.800,4
ΔHreaktan 298 0 K
(kJ/kmol)
19.870
-778.642,4
0
0
-758.772,4
∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K
∆Hr298 0 K = (− 810.800,4 − (− 758.772,4 )) kJ / kmol
∆Hr298 0 K = -52.028 kJ/kmol
Panas reaksi pada 250 0C (523 0K) :
523
Qr = ∆Hr(5230 K ) = ∆Hr2980 K −
523
∫ Cp (l) TPA dT − 2 ∫ Cp (g ) EG dT +
298
298
523
∫
298
523
Cp ( l ) BHET dT +
∫ Cp
(g ) H O
2
298
Qr = ∆Hr(5230 K ) = (- 52.028 - 41.886 - 2 x 23.203,11 + 110.263,5 + 7.741,2 ) kJ/kmol
Qr = ∆Hr(5230 K ) = − 22.315,52 kJ/kmol
Qr = ∆Hr(5230 K ) = − 22.315,52 kJ/kmol x r1
r1 = 106,5201 kmol/jam
Qr = ∆Hr(5230 K ) = − 22.315,52 kJ/kmol x 106,5201 kmol/jam = - 2.377.051,4220 kJ/jam
Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101):
∑Q
in
= Q4 + Q5
∑Q
in
= (3.622.743,2745 + 18,7750) kJ/jam = 3.622.762,0495 kJ/jam
dT
LE-153
∑Q
∑Q
∑Q
out
= Q6 + Q7 + Qr
out
= (12.241.265,3762 + 13.219.078,8277 + (-2.377.051,4220) kJ/jam
out
= 23.083.292,7819 kJ/jam
Qout - Qin
= Q6 + Q7 + Qr – (Q4 + Q5)
Qout - Qin
= (23.083.292,7819 – 3.622.762,0495) kJ/jam
Qout - Qin
= 19.460.530,7324 kJ/jam
Qsteam = Qout – Qin = 19.460.530,7324 kJ/jam (endoterm)
Media pemanas yang digunakan pada reaktor-1 adalah saturated steam pada
temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari appendix F
(Smith, 1996) adalah sebagai berikut :
HL
= 1.402,4 kJ/kg
HV
= 2.730,0 kJ/kg
λ
= 1.327,6 kJ/kg
maka steam yang dibutuhkan :
m=
Q steam
19.460.530,7324 kJ/jam
=
= 14.658,4293 kg/jam
0
1.327,6 kJ/kg
λ (310 C )
Tabel LB.2.5 Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101)
Q4
Q5
Q6
Q7
Qr
Qsteam
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
3.622.743,2745
18,7750
19.460.530,7324
23.083.292,7819
Panas keluar
(kJ/jam)
12.241.265,3762
13.219.078,8277
-2.377.051,4220
23.083.292,7819
LE-154
LB.3 Reaktor 2 (R-102)
Q6
T=250 0C
Q9
T=270 0C
EG
H 2O
TPA
Sb2O3
BHET
Qout
Qin
R-102
Q8
T=270 0C BHET
Sb2O3
Prepolimer
Qr
Panas masuk reaktor 2 (R-102) :
Panas masuk pada alur 6, Q6 = 12.241.265,3762 kJ/jam
Panas keluar reaktor 2 (R-102) :
Panas keluar pada alur 8, Q8=
 543

8
N
∑ S  ∫ Cp dT 
 298

Tabel LB.3.1 Panas Masuk pada alur 8
Komponen
N8S
(kmol/jam)
Sb2O3
BHET
Prepolimer
Jumlah
0,0377
17,3356
5,0541
Cp
(kJ/kmol
K)
93,52
490,06
2.779,94
543
∫ Cp dT
298
 543

N 8S  ∫ Cp dT 
 298

22.912,4
863,7975
120.064,7 2.081.393,6133
681.085,3 3.442.273,2147
5.524.530,6255
543
 BP


Panas keluar pada alur 9, Q9= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT 
BP
 298

9
S
BP
∫ Cp (l) dT =
298
BP
∫ Cp
BP
(g)
dT =
2
298
543
543
1
∫ a(BP - 298) + 2 b(BP
1
∫ [a(543 - BP) + 2 b(543
BP
1
1
- 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 )
3
4
2
1
1
- BP 2 ) + c(5433 - BP 3 ) + d(543 4 - BP 4 )
3
4
1
e(5435 - BP 5 )]
5
Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K dan H2O = 373,161 0K
LE-155
Tabel LB.3.2 Panas keluar pada alur 9
Komponen
N9
(kmol/jam)
BP
∫ Cp
(l)
dT
∆HvL
(kJ/kmol)
543
∫ Cp
298
EG
H2O
Jumlah
(g)
dT
BP
72,3828 33.488,741
23,6448 5.683,940
49.629,6
40.656,2
8.612,975
5.910,314
 543

N  ∫ Cp dT 
 298

9
6.639.769,4998
1.235.451,5347
7.875.221,0345
Panas reaksi 1 pada 270 0C (543 0K), Qr1 atau ∆Hr1 :
Reaksi : 20 BHET
19 EG + Prepolimer
Tabel LB.3.3 Panas reaksi 1 standar pada 25 0C (298 0K)
Komponen
BHET
EG
Prepolimer
Jumlah
σ
(koefisien reaksi)
20
19
1
∆Hf 298 0 K
∆Hproduk 298 0 K
ΔHreaktan 298 0 K
(kJ/kmol)
-327.130
-389.321,2
1.596.050
(kJ/kmol)
(kJ/kmol)
-6.542.600
0
0
-6.542.600
0
-7.397.102,8
1.596.050,0
-5.801.052,8
∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K
∆Hr298 0 K = (− 5.801.052,8 − (- 6.542.600 )) kJ/kmol
∆Hr298 0 K = 741.547,2 kJ/kmol
Panas reaksi 1 pada 270 0C (543 0K) :
543
543
543
298
298
298
Qr1 = ∆Hr1 (5430 K ) = ∆Hr2980 K − 20 ∫ Cp ( l ) BHET dT + 19 ∫ Cp ( g ) EG dT +
∫ Cp
( l ) Pr epo lim er
Qr1 = ∆Hr1 (5430 K ) = (741.547,2 - 20 x 120.064,7 + 19 x 91.731,3 + 681.085,3) kJ/kmol
Qr1 = ∆Hr1
( 5430 K )
= 764.233,2 kJ/kmol
Qr1 = ∆Hr1
( 5430 K )
= 764.233,2 kJ/kmol x r2
r2 = 5,0541 kmol/jam
Qr1 = ∆Hr1
( 5430 K )
= 764.233,2 kJ/kmol x 5,0541 kmol/jam = 3.862.511,0161 kJ/jam
Panas reaksi 2 pada 270 0C (543 0K), Qr2 atau ∆Hr2
Reaksi : TPA + 2 EG
BHET + 2 H2O
(543 0 K)
:
dT
LE-156
Tabel LB.3.4 Panas reaksi 2 standar pada 25 0C (298 0K)
Komponen
TPA
EG
BHET
H2O
Jumlah
∆Hf 298 0 K
σ
(koefisien reaksi) (kJ/kmol)
1
19.870
2 -389.321,2
1
-327.130
2 -241.835,2
∆Hproduk 298 0 K
(kJ/kmol)
0
0
-327.130
-483.670,4
-810.800,4
ΔHreaktan 298 0 K
(kJ/kmol)
19.870
-778.642,4
-758.772,4
∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K
∆Hr298 0 K = (− 810.800,4 − (− 758.772,4 )) kJ / kmol
∆Hr298 0 K = -52.028 kJ/kmol
Panas reaksi 2 pada 270 0C (543 0K) :
Qr2 = ∆Hr2 (5430 K ) = ∆Hr2980 K −
543
543
543
543
298
298
298
298
∫ Cp (l) TPA dT − 2 ∫ Cp (g ) EG dT +
∫ Cp (l) BHET dT + 2 ∫ Cp (g ) H O dT
2
Qr2 = ∆Hr2 (5430 K ) = (- 52.028 - 45.609,2 − 2 x 91.731,3 + 120.197 + 2 x 52.250,5) kJ/kmol
Qr2 = ∆Hr2
( 5430 K )
= − 56.401,8 kJ/kmol
Qr2 = ∆Hr2
( 5430 K )
= − 56.401,8 kJ/kmol x r3
r3 = 11,8224 kmol/jam
Qr2 = ∆Hr2
( 5430 K )
= − 56.401,8 kJ/kmol x 11,8224 kmol/jam = - 666.804,6403 kJ/jam
+ ΔHr2
Qr
= ΔHr1
Qr
= 3.862.511,0161 kJ/jam + (-666.804,6403) kJ/jam = 3.195.706,3758 kJ/jam
(543 0 K)
(543 0 K)
Neraca panas pada Reaktor-2 (R-102):
∑Q
∑Q
∑Q
∑Q
in
= Q6 = 12.241.265,3762 kJ/jam
out
= Q8 + Q9 + Qr
out
= (5.524.530,6255 + 7.875.221,0345 + 3.195.706,3758) kJ/jam
out
= 16.595.458,0358 kJ/jam
Qout - Qin
= Q8 + Q9 + Qr – Q6
Qout - Qin
= (16.595.458,0358 – 12.241.263,3762) kJ/jam
LE-157
Qout - Qin
= 4.354.192,6597 kJ/jam
Qserap = Qout – Qin = Qwo – Qwi = 4.354.192,6597 kJ/jam (endoterm)
Media pemanas yang digunakan pada reaktor-2 adalah saturated steam pada
temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari appendix F
(Smith, 1996) adalah sebagai berikut :
HL
= 1.402,4 kJ/kg
HV
= 2.730,0 kJ/kg
λ
= 1.327,6 kJ/kg
maka steam yang dibutuhkan :
m=
Q steam
4.354.192,6597 kJ/jam
=
= 3.279,7474 kg/jam
0
1.327,6 kJ/kg
λ (310 C )
Tabel LB.3.5 Neraca panas pada Reaktor-2 (R-102)
Panas masuk
(kJ/jam)
12.241.265,3762
4.354.192,6597
16.595.458,0358
Q6
Q8
Q9
Qr
Qsteam
Jumlah
Panas keluar
(kJ/jam)
LB.4 Reaktor-3 (R-103)
Q8
T=270 0C
BHET
Sb2O3
Prepolimer
Qout
Q10
T=290 0C
EG
Qin
R-103
Q11
T=290 0C
Sb2O3
Prepolimer
PET
5.524.530,6255
7.875.221,0345
3.195.706,3758
16.595.458,0358
LE-158
Panas masuk reaktor 3 (R-103) :
Panas masuk pada alur 8, Q8 = 5.524.530,6255 kJ/jam
563
 BP

Panas keluar pada alur 10, Q10= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT 
BP
 298

10
S
BP
∫ Cp (l) dT =
298
BP
1
∫ a(BP - 298) + 2 b(BP
298
563
588
∫ Cp
(g)
dT =
BP
1
1
- 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 )
3
4
2
1
∫ [a(563 - BP) + 2 b(563
2
BP
1
1
- BP 2 ) + c(5633 - BP 3 ) + d(563 4 - BP 4 )
3
4
1
e(5635 - BP 5 )]
5
Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K
Tabel LB.4.1 Panas keluar pada alur 10
Komponen
N 10
(kmol/jam)
BP
∫ Cp (l) dT
∆HvL
(kJ/kmol)
298
EG
Jumlah
21,1565 33.488,741
Panas keluar pada alur 11, Q11=
563
∫ Cp (g) dT
BP
49.629,6 11.128,724
 563

N  ∫ Cp dT 
 298

10
1.993.938,0307
1.993.938,0307
 563

11
N
∑ S  ∫ Cp dT 
 298

Tabel LB.4.2 Panas keluar pada alur 11
Komponen
N11S
(kmol/jam)
Sb2O3
PET
Prepolimer
Jumlah
0,0377
1,1723
0,0593
563
Cp
 563

11


Cp
dT
N
(kJ/kmol
S  ∫ Cp dT 
∫298
298


K)
93,52
24.782,8
934,3116
12.421,54 3.291.708,1 5.636.391,7796
2.779,94
736.684,1
43.685,3671
5.681.011,4583
Panas reaksi 1 pada 290 0C (563 0K), Qr1 atau ∆Hr1
Reaksi : 20 BHET
19 EG + Prepolimer
( 563 0 K )
:
LE-159
Tabel LB.4.3 Panas 1 reaksi standar pada 25 0C (298 0K)
Komponen
BHET
EG
Prepolimer
Jumlah
σ
(koefisien reaksi)
20
19
1
∆Hf 298 0 K
∆Hproduk 298 0 K
(kJ/kmol)
-327.130
-389.321,2
1.596.050
(kJ/jam)
0
-7.397.102,8
1.596.050,0
-5.801.052,8
ΔHreaktan 298 0 K
(kJ/jam)
-6.542.600
0
0
-6.542.600
∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K
∆Hr298 0 K = (− 5.801.052,8 − (- 6.542.600 )) kJ/kmol
∆Hr298 0 K = 741.547,2 kJ/kmol
Panas reaksi 1 pada 290 0C (563 0K) :
563
563
563
298
298
298
Qr1 = ∆Hr1 (5630 K ) = ∆Hr2980 K − 20 ∫ Cp ( l ) BHET dT + 19 ∫ Cp ( g ) EG dT +
∫ Cp
( l ) Pr epo lim er
dT
Qr1 = ∆Hr1 (5630 K ) = (741.547,2 - 20 x 129.865,9 + 19 x 94.247,1 + 736.684,1) kJ/kmol
Qr1 = ∆Hr1
( 5630 K )
= 671.608,2 kJ/kmol
Qr1 = ∆Hr1
( 5630 K )
= 671.608,2 kJ/kmol x r4
r4 = 0,8667 kmol/jam
Qr1 = ∆Hr1
( 5630 K )
= 671.608,2 kJ/kmol x 0,8667 kmol/jam = 582.082,8269 kJ/jam
Panas reaksi 2 pada 290 0C (563 0K), Qr2 atau ∆Hr2
Reaksi : 5 Prepolimer
( 563 0 K )
:
4 EG + PET
Tabel LB.4.4 Panas reaksi 2 standar pada 25 0C (298 0K)
Komponen
Prepolimer
EG
PET
Jumlah
σ
(koefisien reaksi)
5
4
1
∆Hf 298 0 K
∆Hproduk 298 0 K
(kJ/kmol)
1.596.050
-389.321,2
9.693.650
(kJ/jam)
∆Hr298 0 K = ∆Hproduk 298 0 K - ΔHreaktan 298 0 K
∆Hr298 0 K = (8.136.365,2 − (7.980.250) ) kJ/kmol
0
-1.557.284,8
9.693.650
8.136.365,2
ΔHreaktan 298 0 K
(kJ/jam)
7.980.250
7.980.250
LE-160
∆Hr298 0 K = 156.115,2 kJ/kmol
Panas reaksi 2 pada 290 0C (563 0K) :
563
563
563
298
298
298
Qr2 = ∆Hr2 (5630 K ) = ∆Hr2980 K − 5 ∫ Cp ( l ) prepo lim er dT + 4 ∫ Cp ( g ) EG dT +
∫ Cp
( l ) PET
dT
Qr2 = ∆Hr2 (5630 K ) = (156.115,2 - 5 x 736.684,1 + 4 x 94.247,1 + 3.244.008,1) kJ/kmol
Qr2 = ∆Hr2
( 5630 K )
= 93.691,2 kJ/kmol
Qr2 = ∆Hr2
( 5630 K )
= 93.691,2 kJ/kmol x r5
r5 = 1,1723 kmol/jam
Qr2 = ∆Hr2
( 5630 K )
= 93.691,2 kJ/kmol x 1,1723 kmol/jam = 109.834,1938 kJ/jam
+ ∆Hr2
Qr
= ∆Hr1
Qr
= 582.082,8269 kJ/jam + 109.834,1938 kJ/jam = 691.917,0207 kJ/jam
( 5630 K )
( 5630 K )
Neraca panas pada Reaktor-3 (R-103):
∑Q
in
= Q8 = 5.524.530,6255 kJ/jam
∑Q
out
= Q10 + Q11 + Qr
out
= (1.993.938,0307 + 5.681.011,4583 + 691.917,0207) kJ/jam
out
= 8.366.866,5097 kJ/jam
∑Q
∑Q
Qout - Qin
= Q10 + Q11 + Qr - Q8
Qout - Qin
= (8.366.866,5097 – 5.524.530,6255) kJ/jam
Q steam = Qout - Qin = 2.842.335,8842 kJ/jam (endoterm)
Media pemanas yang digunakan pada reaktor-3 adalah saturated steam pada
temperatur 310 0C. Data saturated steam pada 310 0C yang didapat dari appendix F
(Smith, 1996) adalah sebagai berikut :
HL
= 1.402,4 kJ/kg
HV
= 2.730,0 kJ/kg
λ
= 1.327,6 kJ/kg
maka steam yang dibutuhkan :
m=
Q steam
2.842.335,8842 kJ/jam
=
= 2140,9580 kg/jam
0
1.327,6 kJ/kg
λ (310 C )
LE-161
Tabel LB.4.5 Neraca panas pada Reaktor-3 (R-103)
Panas masuk
(kJ/jam)
5.524.530,6255
2.842.335,8842
8.366.866,5097
Q8
Q10
Q11
Qr
Qsteam
Jumlah
Panas keluar
(kJ/jam)
1.993.938,0307
5.681.011,4583
691.917,0207
8.366.866,5097
LB.5 Filter Press (FP-101)
Sb2O3
Prepolimer
Q11
PET
T=290 0C
FP-101
PET
Q21
T=290 0C Prepolimer
Q20
Sb2O3
Prepolimer
PET
Panas masuk Filter press (FP-101) :
Panas masuk pada alur 11, Q11 = 5.681.011,4583 kJ/jam
Panas keluar Filter press (FP-101) :
Panas keluar pada alur 21, Q21=
 563

21
N
∑ S  ∫ Cp dT 
 298

Tabel LB.5.1 Panas Keluar pada alur 21
Komponen
N21S
(kmol/jam)
PET
Prepolimer
Jumlah
1,1723
0,0593
563
Cp
 563

21


Cp
dT
N
(kJ/kmol
S  ∫ Cp dT 
∫298
298


K)
12.421,54 3.291.708,1 3.858.869,4056
2.779,94
736.684,1
43.685,3671
3.902.554,7728
Neraca panas Filter press (FP-101) :
Filter press bersifat adiabatis, sehingga:
dQ
=0
dt
LE-162
N ins ∫ Cp s dT - N sout ∫ Cp s dT = 0
Qout = Qin
Q20 + Q21 = Q11
Q20 + 3.902.554,7728 kJ/jam = 5.681.011,4583 kJ/jam
Q20 = (5.681.011,4583 - 3.902.554,7728) kJ/jam = 1.778.456,6856 kJ/jam
Tabel LB.5.2 Neraca panas pada Filter press (FP-101)
Q11
Q20
Q21
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
5.681.011,4583
0
0
5.681.011,4583
Panas keluar
(kJ/jam)
1.778.456,6856
3.902.554,7728
5.681.011,4583
LB.6 Cooler (E-104)
Qwi
PET
Q21
Prepolimer T=290 0C
Q22
T=60 0C
E-104
PET
Prepolimer
Qwo
Panas masuk Cooler (E-104) :
Panas masuk pada alur 21, Q21 = 3.902.554,7728 kJ/jam
Panas keluar Cooler (E-104) :
 333

Panas keluar pada alur 22, Q22= ∑ N  ∫ Cp dT 
 298

22
S
LE-163
Tabel LB.6.1 Panas keluar pada alur 22
N22S
Cp
(kmol/jam) (kJ/kmol K)
Komponen
333
∫ Cp dT
298
PET
Prepolimer
Jumlah
1,1723
0,0593
12.421,54
2.779,94
 333

N  ∫ Cp dT 
 298

22
S
434.753,9 509.661,9970
97.297,9
5.769,7655
515.431,7625
Neraca panas pada cooler (E-104) :
Qout - Qin = Q22 – Q21 = (515.431,7625 – 3.902.554,7728) kJ/jam
= -3.387.123,0103 kJ/jam
Qserap = Qwo - Qwi = -3.387.123,0103 kJ/jam (eksoterm)
Digunakan air pendingin dengan kondisi :
Temperatur H2O masuk
= 10 0C
Temperatur H2O keluar
= 40 0C
Cp (10 0C)
= 4,195 kJ/kg K (Geankoplis, 2003)
Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
m=
Q serap
Cp x ∆T
=
- 3.387.123,0103 kJ/jam
= - 26.913,9691 kg/jam = 26.913,9691 kg/jam
4,195 kJ/kg K x 30 K
Tabel LB.6.2 Neraca panas pada Cooler (E-104)
Q21
Q22
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
3.902.554,7728
-3.387.123,0103
515.431,7624
Panas keluar
(kJ/jam)
515.431,7624
515.431,7624
LE-164
LB.7 Kristaliser (CR-101)
Qwi
Q23
T=30 0C
Q22
T=60 0C
PET non kristal
Prepolimer
CR-101
PET kristal
PET non kristal
Prepolimer
Qwo
Panas masuk Kristaliser (CR-101) :
Panas masuk pada alur 22, Q22 = 515.431,7624 kJ/jam
Panas keluar Kristaliser (CR-101) :
Panas keluar pada alur 23, Q23=
 303

23
N
∑ S  ∫ Cp dT 
 298

Tabel LB.7.1 Panas keluar pada alur 23
Komponen
PET kristal
PET non kristal
Prepolimer
Jumlah
N23S
(kmol/jam)
1,1470
0,0025
0,0581
Cp
(kJ/kmol
K)
12.421,54
12.421,54
2.779,94
303
∫ Cp dT
298
62.107,7
62.107,7
13.899,7
 303

N S23  ∫ Cp dT 
 298

71.238,1010
154,1672
806,9235
72.199,1917
Neraca panas pada kristaliser (CR-101) :
Qwo - Qwi = Q23 – Q22 = (72.199,1917 – 515.431,7624) kJ/jam
= -443.232,5707 kJ/jam
Qserap = Qwo - Qwi = -443.232,5707 kJ/jam (eksoterm)
Digunakan air pendingin dengan kondisi :
Temperatur H2O masuk
= 10 0C
Temperatur H2O keluar
= 40 0C
Cp (100C)
= 4,195 kJ/kg K (Geankoplis, 2003)
Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
LE-165
m=
Q serap
Cp x ∆T
=
- 443.232,5707 kJ/jam
= - 3.521,9116 kg/jam = 3.521,9116 kg/jam
4,195 kJ/kg K x 30 K
Tabel LB.7.2 Neraca panas pada Kristaliser (CR-101)
Panas masuk
(kJ/jam)
515.431,7624
-443.232,5707
72.199,1917
Q22
Q23
Qserap
Jumlah
Panas keluar
(kJ/jam)
72.199,1917
72.199,1917
LB.8 Steam Ejector (EJ-101)
Q12
T=310 0C
H 2O
Q13
T=308 0C EG
H2O
EJ-101
Q10
T=290 0C
EG
Panas masuk steam ejector (EJ-101) :
Panas masuk pada alur 12, Q12=
BP
∫ Cp
BP
(l)
dT =
298
2
298
583
BP
1
∫ a(BP - 298) + 2 b(BP
583
∫ Cp
583
 BP

12

+
+
N
Cp
dT
H
Cp (g) dT 
∑ S  ∫ (l)
vl
∫
BP
 298

(g)
dT =
1
∫ [a(583 - BP) + 2 b(583
BP
1
1
- 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 )
3
4
2
1
1
- BP 2 ) + c(5833 - BP 3 ) + d(583 4 - BP 4 )
3
4
1
e(5835 - BP 5 )]
5
Boiling point (BP) untuk H2O = 373,161 0K
LE-166
Tabel LB.8.1 Panas masuk pada alur 12
Komponen
N 12
(kmol/jam)
∆HvL
(kJ/kmol)
BP
∫ Cp
(l)
dT
298
H2O
Jumlah
839,0554
583
∫ Cp
(g)
dT
BP
5.683,940
40.656,2
 583

N  ∫ Cp dT 
 298

12
7.344,6 45.044.470,9946
45.044.470,9946
563
 BP


Panas masuk pada alur 10, Q10= ∑ N  ∫ Cp (l) dT + H vl + ∫ Cp (g) dT 
BP
 298

10
S
BP
∫ Cp (l) dT =
298
BP
1
∫ a(BP - 298) + 2 b(BP
298
563
588
∫ Cp
(g)
dT =
1
1
- 298 2 ) + c(BP 3 - 298 3 ) + d(BP 4 - 298 4 )
4
3
2
1
∫ [a(563 - BP) + 2 b(563
2
BP
1
1
- BP 2 ) + c(5633 - BP 3 ) + d(563 4 - BP 4 )
3
4
1
e(5635 - BP 5 )]
5
BP
Boiling point (BP) untuk EG = 470,6 0K
Tabel LB.8.2 Panas masuk pada alur 10
Komponen
N 10
(kmol/jam)
BP
∫ Cp (l) dT
∆HvL
(kJ/kmol)
298
EG
Jumlah
21,1565 33.488,741
563
∫ Cp (g) dT
BP
49.629,6 11.128,724
 563

N 10  ∫ Cp dT 
 298

1.993.938,0307
1.993.938,0307
Neraca panas steam ejector (EJ-101) :
Steam ejector bersifat adiabatis, sehingga:
dQ
=0
dt
N ins ∫ Cp s dT - N sout ∫ Cp s dT = 0
Qout = Qin
Q13 = Q10 + Q12
Q13 = (1.993.938,0307 + 45.044.470,9946) kJ/jam = 47.038.409,0253 kJ/jam
LE-167
Tabel LB.8.3 Neraca panas pada steam ejector (EJ-101)
Panas masuk
(kJ/jam)
1.993.938,0307
45.044.470,9946
47.038.409,0253
Q10
Q12
Q13
Jumlah
Panas keluar
(kJ/jam)
47.038.409,0253
47.038.409,0253
LB.9 Partial Condenser (E-103)
Qwi
Q13
EG T=308 0C
H2O
E-103
Q14
T=160 0C EG
H2O
Qwo
Panas masuk Partial Condenser (E-103) :
Panas masuk pada alur 13, Q13 = 47.038.409,0253 kJ/jam
Panas keluar Partial Condenser (E-103) :
Panas keluar pada alur 14, Q14 terdiri dari Q14 ( H 2O ) dan Q14 (EG)
433

 373,161


Q14 ( H 2O ) = N 14
Cp
dT
H
Cp
dT
+
+
H 2O  ∫
(l)
vl
(g)
∫

BP

 298
Q14 ( H 2O ) = 839,0554 kmol/jam x (5.683,940 + 40.656,2 + 2.052,3) kJ/kmol
Q14 ( H 2O ) = 40.603.938,1012 kJ/jam
 433



Q14 (EG) = N 14
EG  ∫ Cp dT 
 298

Q14 (EG) = 21,1565 kmol/jam x 25.725,6 kJ/kmol = 544.263,6564 kJ/jam
Q14 = Q14 ( H 2O ) + Q14 (EG) = (40.603.938,1012 + 544.263,6564) kJ/jam
= 41.148.201,7576 kJ/jam
LE-168
Neraca panas Partial Condenser (E-103) :
Qwo - Qwi = Q14 – Q13 = (41.148.201,7576 - 47.038.409,0253) kJ/jam
= -5.890.207,2677 kJ/jam
Qserap = Qwo - Qwi = -5.890.207,2677 kJ/jam
Digunakan air pendingin dengan kondisi :
Temperatur H2O masuk
= 10 0C
Temperatur H2O keluar
= 40 0C
Cp (10 0C)
= 4,195 kJ/kg K (Geankoplis, 2003)
Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
m=
Q serap
Cp x ∆T
=
- 5.890.207,2677 kJ/jam
= - 46.803,3951 kg/jam = 46.803,3951 kg/jam
4,195 kJ/kg K x 30 K
Tabel LB.9.1 Neraca panas pada Partial Condenser (E-103)
Q13
Q14
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
47.038.409,0253
-5.890.207,2677
41.148.201,7576
Panas keluar
(kJ/jam)
41.148.201,7576
41.148.201,7576
LB.10 Mix Point-01 (MP-01)
Q15
T=260 0C
EG
H 2O
Q9
T=270 0C EG
H 2O
Q7
T=250 0C
EG
H 2O
Panas masuk Mix Point-01 (MP-01) :
Panas masuk pada alur 7, Q7 = 13.219.078,8277 kJ/jam
Panas masuk pada alur 9, Q9 = 7.875.221,0345 kJ/jam
LE-169
Neraca panas Mix point-01 (MP-01) :
Mix point-01 bersifat adiabatis, sehingga :
dQ
=0
dt
N ins ∫ Cp s dT - N sout ∫ Cp s dT = 0
Qout = Qin
Q15 = Q7 + Q9
Q15 = (13.219.078,8277 + 7.875.221,0345) kJ/jam = 21.094.299,8622 kJ/jam
Tabel LB.10.1 Neraca panas pada Mix point-01 (MP-01)
Q7
Q9
Q15
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
13.219.078,8277
7.875.221,0345
21.094.299,8622
Panas keluar
(kJ/jam)
21.094.299,8622
21.094.299,8622
LB.11 Partial Condenser (E-102)
Qwi
Q15
0
EG T=260 C
H2O
E-102
Q16
T=160 0C EG
H2O
Qwo
Panas masuk Partial Condenser (E-102) :
Panas masuk pada alur 15, Q15 = 21.094.299,8622 kJ/jam
Panas keluar Partial Condenser (E-102) :
Panas keluar pada alur 16, Q16 terdiri dari Q16 ( H 2O ) dan Q16 (EG)
LE-170
433

 373,161


Q16 ( H 2O ) = N 16
Cp
dT
H
Cp
dT
+
+
H 2O  ∫
(l)
vl
(g)
∫

BP

 298
Q16 ( H 2O ) = 239,1720 kmol/jam x (5.683,940 + 40.656,2 + 2.052,3) kJ/kmol
Q16 ( H 2O ) = 11.574.116,6597 kJ/jam
 433



Q16 (EG) = N 16
EG  ∫ Cp dT 
 298

Q16 (EG) = 96,0275 kmol/jam x 25.725,6 kJ/kmol = 2.470.365,0540 kJ/jam
Q16 = Q16 ( H 2O ) + Q16 (EG) = (11.574.116,6597 + 2.470.365,0540) kJ/jam
= 14.044.481,7137 kJ/jam
Neraca panas Partial Condenser (E-102) :
Qwo - Qwi = Q16 – Q15 = (14.044.481,7137 - 21.094.299,8622) kJ/jam
= -7.049.818,1485 kJ/jam
Qserap = Qwo - Qwi = -7.049.818,1485 kJ/jam
Digunakan air pendingin dengan kondisi :
Temperatur H2O masuk
= 10 0C
Temperatur H2O keluar
= 40 0C
Cp (10 0C)
= 4,195 kJ/kg K (Geankoplis, 2003)
Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
m=
Q serap
Cp x ∆T
=
- 7.049.818,1485 kJ/jam
= - 56.017,6253 kg/jam = 56.017,6253 kg/jam
4,195 kJ/kg K x 30 K
Tabel LB.11.1 Neraca panas pada Partial Condenser (E-102)
Q15
Q16
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
21.094.299,8622
-7.049.818,1485
14.044.481,7137
Panas keluar
(kJ/jam)
14.044.481,7137
14.044.481,7137
LE-171
LB.12 Knock Out Drum (V-101)
Q17
T=160 0C
H2O
Q16
T=160 0C
EG
H2O
V-101
Q14
EG
0
H2O T=160 C
EG
H 2O
Q18
T=160 0C
Panas masuk Knock Out Drum (V-101) :
Panas masuk pada alur 14, Q14 = 41.148.201,7576 kJ/jam
Panas masuk pada alur 16, Q16 = 14.044.481,7137 kJ/jam
Panas keluar Knock Out Drum (V-101) :
Panas keluar pada alur 18, Q18 terdiri dari Q18 ( H 2O ) dan Q18 (EG)
433

 373,161

Q18 ( H 2O ) = N 18
Cp
dT
H
Cp (g) dT 
+
+
H 2O  ∫
(l)
vl
∫
BP

 298
Q18 ( H 2O ) = 0,8076 kmol/jam x (5.683,940 + 40.656,2 + 2.052,3) kJ/kmol
Q18 ( H 2O ) = 39.080,9280 kJ/jam
 433



Q18 (EG) = N 18
EG  ∫ Cp dT 
 298

Q18 (EG) = 116,9951 kmol/jam x 25.725,6 kJ/kmol = 3.009.769,4350 kJ/jam
Q18 = Q18 ( H 2O ) + Q18 (EG) = (39.080,9280 + 3.009.769,4350) kJ/jam
= 3.048.850,3630 kJ/jam
Neraca panas Knock Out Drum (V-101) :
Knock Out Drum bersifat adiabatis, sehingga :
Qout = Qin
(Q17 + Q18) = (Q14 + Q16)
(Q17 + 3.048.850,3630) kJ/jam = (41.148.201,7576 + 14.044.481,7137) kJ/jam
Q17 = 52.143.833,1083 kJ/jam
LE-172
Tabel LB.12.1 Neraca panas pada Knock Out Drum (V-101)
Panas masuk
(kJ/jam)
41.148.201,7576
14.044.481,7137
55.192.683,4713
Q14
Q16
Q17
Q18
Jumlah
Panas keluar
(kJ/jam)
52.143.833,1083
3.048.850,3630
55.192.683,4713
LB.13 Cooler (E-101)
Qwi
Q18
EG T=160 0C
H2O
Q19
T=30 0C
E-101
EG
H2O
Qwo
Panas masuk Cooler (E-101) :
Panas masuk pada alur 18, Q18 = 3.048.850,3630 kJ/jam
Panas keluar Cooler (E-101) :
Panas keluar pada alur 19, Q19=
Q19 (H 2O ) = N
Q19 (EG ) = N
19
H 2O
19
EG
 303

19
N
∑ S  ∫ Cp dT 
 298

 303

 ∫ Cp (l )dT  = 0,8076 kmol/jam x 374,68 kJ/kmol = 302,5853 kJ/jam


 298

 303

 ∫ Cp (l )dT  = 116,9951 kmol/jam x 904,67 kJ/kmol


 298

= 105.841,9673 kJ/jam
Q19 = Q19 (H 2O ) + Q19 (EG ) = (302,5853 + 105.841,9673) kJ/jam = 106.144,5527 kJ/jam
LE-173
Neraca panas cooler (E-101) :
Qwo - Qwi = Q19 – Q18 = (106.144,5527 – 3.048.850,3630) kJ/jam
= -2.942.705,8104 kJ/jam
Qserap = Qwo - Qwi = -2.942.705,8104 kJ/jam
Digunakan air pendingin dengan kondisi :
Temperatur H2O masuk
= 10 0C
Temperatur H2O keluar
= 40 0C
Cp (10 0C)
= 4,195 kJ/kg K (Geankoplis, 2003)
Jumlah air pendingin yang dibutuhkan :
m=
Q serap
Cp x ∆T
=
- 2.942.705,8104 kJ/jam
= - 23.382,6445 kg/jam = 23.382,6445kg/jam
4,195 kJ/kg K x 30 K
Tabel LB.13.1 Neraca panas pada cooler (E-101)
Q18
Q19
Qserap
Jumlah
Panas masuk
(kJ/jam)
3.048.850,3630
0
-2.942.705,8104
106.144,5527
Panas keluar
(kJ/jam)
0
106.144,5527
0
106.144,5527
LE-174
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC.1. Tangki Penyimpanan Ethylene glycol (T – 101)
Fungsi
: Menyimpan ethylene glycol untuk kebutuhan 15 hari.
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA – 285 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 3 unit
Tabel LC.1. Komposisi Ethylene glycol dalam tangki penyimpanan (T- 101)
Senyawa
Laju alir
% Berat
ρ (kg/m3)
(kg/m3)
(kg/jam)
Ethylene glycol
Air
Jumlah
ρcampuran
7.435,3789
99,8
1.113,2
1.110,9736
14,9006
0,2
995,68
119,1360
7.450,2795
100,0
1.310,1096
Kondisi operasi :
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 30 0C = 303 K
Laju alir massa
= 7.450,2795 kg/jam
ρcampuran
= 1.310,1096 kg/m3
Kebutuhan perancangan = 15 hari
Faktor kelonggaran
= 20 % (Perry, 1997)
Perhitungan:
A. Volume Tangki :
Kebutuhan larutan ethylene glycol per jam = 7.450,2795 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki
= 7.450,2795 kg/jam ×24 jam/hari×15 hari
= 2.682.100,6200 kg
LE-175
Direncanakan 3 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki =
2.682.100,6200 kg
 894.033,5400 kg
3
= 1.310,1096 kg/m3
Densitas Bahan dalam tangki
Total volume bahan dalam 1 tangki =
894.033,5400 kg
1.310,1096 kg/m
3
= 682,4113 m3
Faktor kelonggaran = 20 %
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 682,4113 m3
= 818,8935 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs)
Vs
=
1
π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
4
=
3
π Dt3 = 1,1775 D3
8
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1,
sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 × D
(Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh
= π/4 × D2(1/6 × D)
= π/24 × D3
= 0,1309 D3
(Brownell dan Young, 1959)
VT = Vs + Vh
VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3
VT = 1.3084 D3
Diameter tangki (D)  3
Vt
818,8935
3
1,3084
1,3084
 8,5539 m  28,0635 ft
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × D
= 3/2 × 8,5539 m = 12,8308 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
= 1/6 × D = 1/6 × 8,5539 m = 1,4256 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh
= 12,8308 m + 1,4256 m = 14,2564 m
B. Tebal shell tangki :
Volume cairan = 682,4113 m3
LE-176
Volume tangki = 818,8935 m3
Tinggi cairan dalam tangki =
Volume cairan
x Tinggi tangki
Volume tangki
682,4113 m 3
x 14,2564 m = 11,8804 m
=
818,8935 m 3
Tekanan hidrostatik :
P =ρxgxl
= 1.310,1096 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 11,8804 m = 152.532,8926 Pa
= 22,1231 psi
Faktor kelonggaran = 20%
Tekanan udara luar = 14,696 psi
maka :
Pdesign = (1,2) (14,696 + 22,1231) = 44,1829 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia = 94.802,9 KPa
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
(Perry, 1997)
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
Tebal shell tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2SE − 1,2P
(44,1829 psi )(29,3412 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((44,1829 psi ))
Maka tebal shell standar yang digunakan 1 in
(Brownell,1959)
= 0,878 in
(Brownell,1959)
C. Tebal tutup tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(44,1829 psi )(29,3412 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((44,1829 psi ))
Maka tebal shell standar yang digunakan 1 in
(Brownell,1959)
= 0,8766 in
(Brownell,1959)
LE-177
LC.2. Silo Tank (ST – 101)
Fungsi
: Menyimpan Terepthalate acid
untuk kebutuhan 15
hari.
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA – 283 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk
kerucut
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 3 unit
Tabel LC.2. Komposisi Terepthalate acid dalam tangki penyimpanan (ST- 101)
Senyawa
Laju alir
% Berat
ρ (kg/m3)
(kg/m3)
(kg/jam)
Terepthalate Acid
Air
Jumlah
ρcampuran
19.644,8538
99,9
1.522
1.520,4780
19,6645
0,1
995,68
99,5680
19.664,5138
100,0
1.620,0460
Kondisi operasi :
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 30 0C = 303 K
Laju alir massa
= 19.664,5138 kg/jam
ρcampuran
= 1.620,0460 kg/m3
Kebutuhan perancangan = 15 hari
Faktor kelonggaran
= 20 % (Perry, 1999)
Perhitungan:
A. Volume Tangki :
Kebutuhan Terepthalate acid per jam = 19.664,5138 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki
= 19.664,5138 kg/jam ×24 jam/hari×30 hari
= 7.072.026,5880 kg
Direncanakan 3 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam 1 tangki =
7.072.026,5880 kg
 2.357.342,1960 kg
3
LE-178
= 1.620,0460 kg/m3
Densitas Bahan dalam tangki
Total volume bahan dalam tangki =
2.357.342,1960 kg
1.620,0460 kg/m 3
= 1.455,1082 m3
Faktor kelonggaran = 20 %
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1.455,1082 m3
= 1.746,1298 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs)
Vs
=
1
π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
4
=
3
π Dt3 = 1,1775 D3
8
Perbandingan kerucut dengan diameter tangki (Hk : Dt) = 1 : 2
Volume kerucut (Vk)
Vk
=
1 1
x
π Dt2 Hs
3 4
=
1
π Dt3 = 0,1309 Dt3
24
(Hk : Dt = 1 : 2)
VT = Vs + Vk
VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3
VT = 1.3084 D3
Diameter tangki (D)  3
VT
1.746,1298
3
 11,0098m  36,1209 ft
1,3084
1,3084
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × D
= 3/2 × 11,0098 m = 16,5147 m
Tinggi tutup kerucut (Hk)
= 1/2 × D = 1/2 × 11,0098 m = 5,5049 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh
= 16,5147 m + 5,5049 m = 22,0196 m
B. Tebal shell tangki :
Volume bahan = 1.455,1082 m3
Volume tangki = 1.746,1298 m3
Tinggi bahan dalam tangki =
=
Volume cairan
x Tinggi tangki
Volume tangki
1.455,1082 m 3
1.746,1298 m 3
x 22,0196 m = 18,3496 m
LE-179
Tekanan hidrostatik :
P =ρxgxl
= 1.620,0460 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 18,3496 m = 304.690,4176 Pa
= 42,2536 psi
Faktor kelonggaran = 20%
Tekanan udara luar = 14,696 psi
maka :
Pdesign = (1,2) (14,696 + 42,2536) = 68,3395 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia = 94.802,9 KPa
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
(Perry, 1997)
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
Tebal shell tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2SE − 1,2P
(Brownell,1959)
(68,3395 psi )(37,7782 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((68,3395 psi ))
= 1,5515 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ¾ in
(Brownell,1959)
C. Tebal tutup tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(Brownell,1959)
(68,3395 psi )(37,7782 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((68,3395 psi ))
= 1,5473 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ¾ in
(Brownell,1959)
LC.3. Tangki Penyimpanan Antimon Trioksida (ST – 102)
Fungsi
:
Menyimpan
Antimon
Trioksida
kebutuhan 30 hari.
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA – 283 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk
untuk
LE-180
kerucut
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Tabel LC.3. Komposisi Antimon Trioksida dalam tangki penyimpanan (ST- 102)
Senyawa
Laju alir
% Berat
ρ (kg/m3)
(kg/m3)
(kg/jam)
H2O
ρcampuran
0,0552
0,5
995,68
4,9784
Sb2O3
10,9933
99,5
5.212,51
5.186,4475
Jumlah
11,0485
5.191,4259
Kondisi operasi :
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 30 0C = 303 K
Laju alir massa
= 11,0485 kg/jam
ρcampuran
= 5.191,4259 kg/m3
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor kelonggaran
= 20 % (Perry, 1999)
Perhitungan:
A. Volume Tangki :
Kebutuhan Antimon Trioksida per jam = 11,0485 kg/jam
Total massa bahan dalam tangki
= 11,0485 kg/jam ×24 jam/hari×30 hari
= 7.954,92 kg
Direncanakan 1 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam 1 tangki = 7.954,92
Densitas Bahan dalam tangki
= 5.191,4259 kg/m3
Total volume bahan dalam tangki =
7.954,92 kg
= 1,5323 m3
3
5.191,4259 kg/m
Faktor kelonggaran = 20 %
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1,5323 m3
= 1,8388 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
LE-181
Volume silinder (Vs)
Vs
=
1
π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
4
=
3
π Dt3 = 1,1775 D3
8
Perbandingan kerucut dengan diameter tangki (Hk : Dt) = 1 : 2
Volume kerucut (Vk)
Vk
=
1 1
x
π Dt2 Hs
3 4
=
1
π Dt3 = 0,1309 Dt3
24
(Hk : Dt = 1 : 2)
VT = Vs + Vk
VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3
VT = 1.3084 D3
Diameter tangki (D)  3
VT
1,8388
3
 1,1201 m  3,6749 ft
1,3084
1,3084
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × D
= 3/2 × 1,1201 m = 1,6802 m
Tinggi tutup kerucut (Hk)
= 1/2 × D = 1/2 × 1,1201 m = 0,5601 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh
= 1,6802 m + 0,5601 m = 2,2402 m
B. Tebal shell tangki :
Volume bahan = 1,7512 m3
Volume tangki = 2,1015 m3
Tinggi cairan dalam tangki =
=
Volume cairan
x Tinggi tangki
Volume tangki
1,5323 m 3
1,8388 m 3
x 2,2402m = 1,8669 m
Tekanan hidrostatik :
P =ρxgxl
= 5.191,4259 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,8669 m = 94.978,3835 Pa
= 13,7755 psi
Faktor kelonggaran = 20%
Tekanan udara luar = 14,696 psi
LE-182
maka :
Pdesign = (1,2) (14,696 + 13,7755) = 34,1658 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia = 94.802,9 KPa
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
(Perry, 1997)
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
Tebal shell tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2SE − 1,2P
(Brownell,1959)
(34,1658 psi )(3,8422 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((34,1658 psi ))
Maka tebal shell standar yang digunakan 5/16 in
= 0,2686 in
(Brownell,1959)
C. Tebal tutup tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(Brownell,1959)
(34,1658 psi )(3,8422 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((34,1658 psi ))
Maka tebal shell standar yang digunakan 5/16 in
= 0,2685 in
(Brownell,1959)
LC.4. Tangki Penyimpanan Polyethylene Terepthalate (ST – 103)
Fungsi
:
Menyimpan produk Polyethyleneterepthalate
selama 30 hari.
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA – 283 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 6 unit
Tabel
LC.4.
Komposisi
produk
Polyethylene
Terepthalate
dalam
tangki
penyimpanan (ST- 103)
Senyawa
PET
Prepolimer
ρ (kg/m3)
ρcampuran (kg/m3)
Laju alir (kg/jam)
% Berat
22.093,6905
99,99
1370
1.356,30
1,7910
0,008
1300
10,40
LE-183
PET non-kristal
Jumlah
0,4781
0,002
22.095,9596
100,00
1295
2,59
1.369,29
Kondisi operasi :
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 30 0C = 303 K
Laju alir massa
= 22.095,9596 kg/jam
ρcampuran
= 1.369,29 kg/m3
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor kelonggaran
= 20 % (Perry, 1999)
Perhitungan:
A. Volume Tangki :
Produksi Polyethyleneterepthalate per jam = 22.095,9596kg/jam
Total massa bahan dalam tangki
= 22.095,9596 kg/jam ×24 jam/hari×30 hari
= 15.909.090,9120 kg
Direncanakan 6 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam 1 tangki =
15.909.090,9120 kg
 2.651.515,1520 kg
6
= 1.369,29 kg/m3
Densitas Bahan dalam tangki
Total volume bahan dalam tangki =
2.651.515,1520 kg
1.369,29 kg/m
3
= 1.936,4161 m3
Faktor kelonggaran = 20 %
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 1.936,4161 m3
= 2.323,6993 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs)
Vs
=
1
π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
4
=
3
π Dt3 = 1,1775 D3
8
Perbandingan kerucut dengan diameter tangki (Hk : Dt) = 1 : 2
Volume kerucut (Vk)
=
1 1
x
π Dt2 Hs
3 4
(Hk : Dt = 1 : 2)
LE-184
Vk
=
1
π Dt3 = 0,1309 Dt3
24
VT = Vs + Vk
VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3
VT = 1.3084 D3
Diameter tangki (D)  3
VT
2323,6993
3
1,3084
1,3084
 12,1101 m  39,7307 ft
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × D
= 3/2 × 12,1101 m = 18,1651 m
Tinggi tutup kerucut (Hk)
= 1/2 × D = 1/2 × 12,1101 m = 6,0550 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh
= 18,1651 m + 6,0550 m = 24,2201 m
B. Tebal shell tangki :
Volume bahan = 1.936,4161 m3
Volume tangki = 2.323,6993 m3
Tinggi bahan dalam tangki =
=
Volume cairan
x Tinggi tangki
Volume tangki
1.936,4161 m 3
2.323,6993 m 3
x 24,2201 m = 20,1834 m
Tekanan hidrostatik :
P =ρxgxl
= 1.369,29 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 20,1834 m = 270.842,4441 Pa
= 39,2825 psi
Faktor kelonggaran = 20%
Tekanan udara luar = 14,696 psi
Pdesign = (1,2) (14,696 + 39,2825) = 53,9785 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia = 94.802,9 KPa
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
(Perry, 1997)
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
LE-185
Tebal shell tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2SE − 1,2P
(Brownell,1959)
(53,9785 psi )(41,5397 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((53,9785 psi ))
= 1,3732 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ½ in
(Brownell,1959)
C. Tebal tutup tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(Brownell,1959)
(53,9785 psi )(41,5397 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((53,9785 psi ))
= 1,3704 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 1 ½ in
(Brownell,1959)
LC.5. Tangki Penyimpanan Mother Liquor (T – 102)
Fungsi
:
Menampung mother liquor selama 30 hari.
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA – 285 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Tabel LC.5. Komposisi Mother Liquor dalam tangki penyimpanan (T- 102)
Senyawa
Laju alir
% Berat
ρ (kg/m3)
(kg/m3)
(kg/jam)
PET non kristal
ρcampuran
47,3351
17,40
1300
226,20
Prepolimer
224,7330
82,60
514,15
424,69
Jumlah
272,0681
100,0
Kondisi operasi :
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 30 0C = 303 K
Laju alir massa
= 272,0681 kg/jam
ρcampuran
= 650,89 kg/m3
650,89
LE-186
Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor kelonggaran
= 20 % (Perry, 1997)
Perhitungan:
A. Volume Tangki :
Produksi mother liquor per jam
= 272,0681kg/jam
Total massa bahan dalam tangki
= 272,0681 kg/jam ×24 jam/hari×30 hari
= 195.889,0320 kg
Direncanakan 1 buah tangki, sehingga:
Total massa bahan dalam tangki = 195.889,0320
= 650,89 kg/m3
Densitas Bahan dalam tangki
Total volume bahan dalam 1 tangki =
195.889,0320 kg
= 300,9557 m3
3
650,89 kg/m
Faktor kelonggaran = 20 %
Volume tangki, VT = (1 + 0,2) x 300,9557 m3
= 361,1468 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3 : 2
Volume silinder (Vs)
Vs
=
1
π Dt2 Hs (Hs : Dt = 3 : 2)
4
=
3
π Dt3 = 1,1775 D3
8
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1,
sehingga :
Tinggi head (Hh) = 1/6 × D
(Brownell dan Young, 1959)
Volume tutup (Vh) ellipsoidal = π/4 × D2Hh
= π/4 × D2(1/6 × D)
= π/24 × D3
= 0,1309 D3
VT = Vs + Vh
VT = 1,1775 D3 + 0,1309 D3
VT = 1.3084 D3
(Brownell dan Young, 1959)
LE-187
Diameter tangki (D) = 3
Vt
361,1468
=3
1,3084
1,3084
= 6,511 m = 21,3613 ft
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × D
= 3/2 × 6,511 m = 9,7665 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
= 1/6 × D = 1/6 × 6,511 m = 1,0852 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh
= 9,7665 m + 1,0852 m = 10,8517 m
B. Tebal shell tangki :
Volume cairan = 300,9557 m3
Volume tangki = 361,1468 m3
Tinggi cairan dalam tangki =
=
Volume cairan
x Tinggi tangki
Volume tangki
300,9557 m 3
361,1468 m 3
x 10,8517 m = 9,0431 m
Tekanan hidrostatik :
P =ρxgxl
= 650,89 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 9,0431 m = 57.683,1439 Pa
= 8,3663 psi
Faktor kelonggaran = 20%
Tekanan udara luar = 14,696 psi
maka :
Pdesign = (1,2) (14,696 + 8,3663) = 27,6747 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia = 94.802,9 KPa
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
(Perry, 1997)
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
Tebal shell tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2SE − 1,2P
(27,6747 psi )(22,334 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((27,6747 psi ))
Maka tebal shell standar yang digunakan 5/8 in
(Brownell,1959)
= 0,5229 in
(Brownell,1959)
LE-188
C. Tebal tutup tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(Brownell,1959)
(27,6747 psi )(22,334 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((27,6747 psi ))
Maka tebal shell standar yang digunakan 5/8 in
= 0,5225 in
(Brownell,1959)
LC.6. Bak terbuka tempat penampungan sisa katalis (T – 103)
Fungsi
:
Menampung katalis dari Filter Press.
Bahan konstruksi
: Stainless steel 316
Bentuk
: Bak terbuka berbentuk balok alas datar
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 2 unit
Tabel LC.6. Komposisi katalis dalam bak penampungan (T- 103)
Senyawa
Laju alir
% Berat
ρ (kg/m3)
(kg/m3)
(kg/jam)
Sb2O3
ρcampuran
10,9933
2,35
5200
122.20
4,6207
0,99
455,12
4,51
PET non kristal
451,6455
96,96
1300
1.260,48
Jumlah
467,2595
100,00
Prepolimer
Kondisi operasi :
Tekanan
= 1 atm
Laju alir massa
= 467,2595 kg/jam
ρcampuran
= 1.387,19 kg/m3
Direncanakan bak penampungan mempunyai :
P (panjang bak penampungan)
=3m
L (lebar bak penampungan)
=2m
T (tinggi bak penampungan)
=1m
Ketebalan dinding bak penampungan 3/16 in
LC.7. Tangki berpengaduk (MT – 101)
1.387,19
LE-189
Fungsi
:
Mencampur PTA dan EG
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA – 285 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan
: Double welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Tabel LC.7. Komposisi bahan dalam tangki berpengaduk (MT- 101)
Senyawa
Laju alir
% Berat
ρ (kg/m3)
ρcampuran
(kg/m3)
(kg/jam)
PTA
19.644,8538
57,14
1.522,00
869,67
EG
14.689,0758
42,72
1.113,20
475,56
49,1016
0,14
971,83
1,36
H2O
Jumlah
34.383,0312
1.346,59
Kondisi operasi :
Tekanan
= 1 atm
Temperatur
= 80 0C = 353 K
Laju alir massa
= 34.383,0312 kg/jam
ρcampuran
= 1.346,59 kg/m3 = 84,0649 lb/ft3
μcampuran
= 14,78 cp = 9,93 x 10-3 lb/ft.det
t
= 1 jam
Faktor kelonggaran, fk
= 20 % (Perry, 1997)
Perhitungan:
A. Volume Tangki :
Volume bahan masuk,
Vt
=
m
ρ
xt
34.383,0312 kg
=
1.346,59 kg
= 25,5334 m3
Kapasitas volume tangki,
Vt
= Vt (1 + fk)
jam
m3
x 1 jam
LE-190
= 25,5334 m3 (1 + 0,2 ) = 30,6401 m3
B. Diameter dan tinggi shell
Direncanakan :
-
-
•
Tinggi shell : Diameter (Hs : D = 3 : 2)
•
Tinggi head : Diameter (Hh : D = 1 : 4)
Volume shell tangki ( Vs)
Vs =
1
π Di2 H
4
Vs =
3 3
πD
8
Volume tutup tangki (Vh)
Vh =
-
= 1,1775 D3
π
24
= 0,1309 D3
D3
(Brownell,1959)
Volume tangki (V)
V = Vs + Vh
= 1,3084 D3
Diameter tangki (D) = 3
VT
30,6401
=3
1,3084
1,3084
= 2,8610 m = 9,3863 ft
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 × D
= 3/2 × 2,8610 m = 4,2915 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh)
= 1/4 × D = 1/4 × 2,861 m = 0,7152 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + Hh
= 4,2915 m + 0,7152 m = 5,0067 m =16,4261 ft
C. Tebal shell tangki :
Volume cairan = 25,5334 m3
Volume tangki = 30,6401 m3
Tinggi cairan dalam tangki =
=
Tekanan hidrostatik :
Volume cairan
x Tinggi tangki
Volume tangki
25,5334 m 3
30,6401 m 3
x 5,0067 m = 4,1723 m
LE-191
P =ρxgxl
= 1.346,59 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,1723 m = 55.059,8164 Pa
= 7,9858 psi
Faktor kelonggaran = 20%
Tekanan udara luar = 14,696 psi
maka :
Pdesign = (1,2) (14,696 + 7,9858) = 27,2181 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia = 94.802,9 KPa
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
(Perry, 1997)
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
Tebal shell tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2SE − 1,2P
(Brownell,1959)
(27,2181 psi )(9,8137 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((27,2181 psi ))
= 0,3396 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 3/8 in
(Brownell,1959)
D. Tebal tutup tangki :
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(Brownell,1959)
(27,2181 psi )(9,8137 ft x 12 in / 1 ft )
+ 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((27,2181 psi ))
Maka tebal shell standar yang digunakan 3/8 in
= 0,3394 in
(Brownell,1959)
E. Perencanaan sistem pengaduk
Jenis pengaduk
: turbin daun enam datar (six flate blade turbine)
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh:
Da/Dt = 1/4
; Da = 1/4 x 9,3863 ft
= 2,3466 ft = 0,7152 m
E/Da = 1
; E
= 2,3466 ft
L/Da = 1/4
; L
= 1/4 x 2,3466 ft
= 0,5866 ft
W/Da = 1/5
; W
= 1/5 x 2,3466 ft
= 0,4893 ft
LE-192
J/Dt
= 1/12 ; J
= 1/12 x 9,3863 ft = 0,7822 ft
Dt
= diameter tangki
Da
= diameter impeller
E
= tinggi turbin dari dasar tangki
L
= panjang blade pada turbin
W
= lebar blade pada turbin
J
= lebar baffle
F. Menentukan power motor yang dibutuhkan
Kecepatan pengadukan, N = 1,3904 putaran/det
Bilangan Reynold,
N Re =
N Re =
ρ N (D i )
µ
2
(Geankoplis, 2003)
(84,0649 )(1,3904)(2,3466)2
9,93 x10
−3
= 6,4815 x 104
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 2003), untuk pengaduk jenis flat six blade open
turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22.
Maka,
P = Np × ρ × N 3 × Da 5
(Geankoplis, 2003)
P = 2,22 ×1.346,59 ×1,3904 3 × 0,7152 5
= 1504,1466 J/s x
1 hp
745,7 J/s
= 2,0171 hp
Daya motor (Pm) = P / 0,8
= 2,0171 / 0,8
= 2,5214 hp
Dipilih motor pengaduk dengan daya 3 hp.
E. Menghitung Jaket pemanas
Jumlah steam ( 310 oC ) = 2.483,7648 kg/jam
ρ (310 oC) = 0,377 kg/m3
(Geankoplis, 2003)
LE-193
Vsteam =
2.483,7648
= 6.588,2355 m3/jam
0,377
Diameter luar tangki (d) = diameter dalam + (2 x tebal dinding )
= (9,3863 ft x 12 in ) + 2 ( 0,3396 )
= 113,3148 in
Tinggi jaket = tinggi tangki = (16,4261 ft x 12 ) in = 197,1132 in
Asumsi jarak jaket = 5 in
Diameter jaket (D) = 113,3148 in + ( 2x5 ) in = 123,3148 in
Luas yang dilalui steam ( A )
Dimana :
D = diameter jaket ( in )
d = diameter luar tangki ( in )
A=
π
4
( D2 – d2 ) =
π
4
( 123,31482 –113,31482 ) = 1.858,4845 in2 = 1,199 m2
Tebal dinding jaket :
Dimana :
Allowable stress
= 13.750 psia
Factor korosi
= 0,02 in
Efek sambungan
= 0,80
P Hidrostatis = ρ × g × tinggi fluida
= 0,377 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,1723 m = 15,4149 Pa = 0,0022 psia
Faktor kelonggaran = 20%
Poperasi =14,696 psia
Pdesign = 1,2 x (14,696+0,0022)
= 17, 6378 psia
Tebal plat (d) =
=
PD
+ CA
2SE −1,2P
(17,6378 x 9,3863 x 12)
+ 0,02(10)
(2 x 13.750 x 0,8) − (1,2 x 17,6378 )
= 0,2903 in
Maka tebal plat standar yang digunakan = 5/16 in
(Brownell,1959)
LE-194
LC.8. Reaktor Esterifikasi (R – 101)
Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi antara Terepthalate Acid dengan
Ethylene Glycol menghasilkan Bishydroxylethyl Terepthalate
dan air.
Jenis
: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup
dan alas ellipsoidal
Jumlah
: 3 unit
Kondisi operasi
: Temperatur
= 250 0C
Tekanan
= 1 atm
Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Laju total massa umpan masuk
= 34.383,0312 kg/jam
Densitas campuran umpan (ρ)
= 1.308,01 kg/m3 = 81,6564 lb/ft3
Volume total umpan masuk (vo)
= 26,2865 m3/jam
Viskositas (μ)
= 0,198 cP = 0,4790 lb/ft.jam
A.
Ukuran Tangki
Waktu tinggal (τ)
= 1,4 jam
(US Patent 20080033084)
Volume tangki yang ditempati bahan = τ × νo
= 1,4 jam × 26,2865 m3/jam
= 36,8011 m3
Faktor kelonggaran = 20%
Volume tangki
= 36,8011 × 1,2
= 44,1613 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor
2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal
= π/4 × D2Hh × 2
= π/4 × D2(1/6 × D) × 2
= π/12 × D3
Vt = Vs + Vh
Vt = (3π/8 × D3) + (π/12 × D3)
(Brownell&Young,1979)
LE-195
Vt = 1,4392 D3
Diameter tangki (D) = 3
Vt
44,1613
=3
1,4392
1,4392
= 3,1307 m = 123,2557 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 x D = 3/2 x 3,1307 m = 4,6961 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 × D
= 1/6 × 3,1307 m = 0,5218 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 5,7397 m
B.
Tekanan Desain
Tinggi cairan dalam tangki
Volume tangki
= 44,1613 m3
Volume cairan
= 36,8011 m3
Tinggi tangki
= 5,7397 m
Tinggi cairan dalam tangki =
=
volume cairan dalam tangki × tinggi tangki
volume tangki
36,8011× 5,7397
44,1613
= 4,7831 m
Tekanan hidrostatis
= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki
= 1.308,01 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,7831 m
= 61.312,1578 Pa
= 8,8926 psi
Faktor keamanan untuk tekanan
= 20 %
Poperasi = 14,696 psia
Pdesain = 1,2 × (14,696 + 8,8926)
= 28,3063 psi
C.
Tebal dinding tangki (bagian silinder)
Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
(Chuse & Eber,1954)
Allowable working stress (S)
: 16.250 lb/in2
(Brownell &Young,1979)
Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
LE-196
Umur alat (A) direncanakan
Tebal dinding silinder (d) =
dimana :
: 10 tahun
P×D
+ (C × A )
2SE − 1,2P
d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
D = diameter dalam tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
28,3063 × 123,2557
+ (0,0042 × 10 )
(2 x 16.250 × 0,85) − (1,2 × 28,3063 )
= 0,1685 in
d=
Dipilih tebal silinder standar 3/16 in
D.
Tebal dinding head (tutup tangki)
Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
(Chuse & Eber,1954)
Allowable working stress (S)
: 16.250 lb/in2
(Brownell &Young,1979)
Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
Umur alat (A) direncanakan
: 10 tahun
Tebal dinding head (dh) =
dimana :
P×D
+ (C × A )
2SE − 0,2P
dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
D = diameter dalam tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
dh =
28,3063 × 123,2557
+ (0,0042 × 10 )
(2 x 16.250 × 0,85) − (0,2 × 28,3063 )
= 0,1683 in
Dipilih tebal head standar 3/16 in
E.
Jenis
Pengaduk (impeller)
: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
LE-197
Kecepatan putaran (N) = 71,13 rpm = 1,186 rps
Efisiensi motor = 80 %
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Da : Dt = 1 : 4
(Holland, 1989)
W : Dt = 1 : 20
(Holland, 1989)
C : Dt = 1 : 4
(Holland, 1989)
L : Dt = 1 : 16
(Holland, 1989)
4 Baffle : J : Dt = 1 : 10
(Holland, 1989)
dimana: Da
= Diameter pengaduk
Dt
= Diameter tangki
W
= Lebar daun pengaduk (blade)
C
= Jarak pengaduk dari dasar tangki
J
= Lebar baffle
L
= Panjang daun pengaduk (blade)
Jadi:

Diameter pengaduk (Da) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1307 m = 0,7827 m

Lebar daun pengaduk (W) = 1/20 × Dt = 1/20 × 3,1307 m = 0,1565 m

Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1307 m = 0,7827 m

Panjang daun pengaduk (L) = 1/16 x Dt = 1/16 x 3,1307 m = 0,1957 m

Lebar baffle (J) = 1/10 Dt = 1/10 × 3,1307 m = 0,31307 m
Daya untuk pengaduk
Bilangan Reynold (NRe) =
=
Da 2 Nρ
µ
0,7827 2 × 1,186 × 1.308,01
1,98 x 10 -4
= 4,7998 x 106
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open
turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22.
Maka,
P = Np × ρ × N 3 × Da 5
(Geankoplis, 2003)
LE-198
P = 2,22 × 1.308,01 × 1,186 3 × 0,7827 5
= 1.422,9668 J/s x
1 hp
745,7 J/s
= 1,9082 hp
Daya motor (Pm) = P / 0,8
= 1,9082 / 0,8
= 2,3853 hp
Dipilih motor pengaduk dengan daya 3 hp.
F.
Koil Pemanas
Persamaan 20.4 (Kern,1965) untuk koil pemanas :
 L2 Nρ 
hcD

= 0,87
k
 µ 
Direncanakan
2/3
 Cpµ 


 k 
1/ 3
 µ 


 µw 
0 ,14
: Koil berupa tube dengan OD = 0,03 x D = 0,3081 ft
Diameter lingkar koil (Dk)
Dimana
: Diameter pengaduk (L)
= 0,7 x D
= 7,1898 ft
= 0,7827 m = 2,5679 ft
Diameter dalam tangki (D)
= 3,1307 m= 10,2712 ft
Putaran pengaduk (N)
= 1,186 rps = 4.269,6 rph
Densitas campuran (ρ)
= 81,6564 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,198 cP = 0,4790 lb/ft.jam
Konduktivitas termal campuran (k) = 0,1878 btu/jam.ft.0F
Kapasitas panas campuran (Cp)
Beban panas (Qco) = 19.460.530,7324 kJ/jam
Rej
=
=
L2 Nρ
µ
2,5679 2 × 4.269,6 × 81,6564
0,479
= 4,7995 x 106
 Cpµ 


 k 
1/ 3
=
 0,412 × 0,4790 


0,1878


= 1,0167
1/ 3
= 0,412 btu/lbm.0F
= 1,8445 x 107 btu/jam
LE-199
 µ 


 µw 
hc
0 ,14
=
1
2/3
=
0,87 k  L2 Nρ 


D  µ 
=
0,87 x 0,1878
× 4,7995 x 10 6
10,2712
 Cpµ 


 k 
(
1/ 3
 µ 


 µw 
)
2/3
0 ,14
x 1,0167 × 1
= 776,2158
untuk steam : hoi = 1500
dari Appendix tabel 12, hal.845 (Kern,1965) diperoleh : Rd = 0,002
maka : hd = 1/Rd = 1/0,002 = 500
Uc
=
hc × hoi
hc + hoi
=
776,2158 x 1500
776,2158 + 1500
= 511,5173 btu/jam.ft2.0F
UD
=
Uc × hd
Uc + hd
=
511,5173 × 500
511,5173 + 500
= 252,8465
Menghitung LMTD (Δt)
Fluida Panas
Fluida dingin
Selisih
T1 = 590 °F
Temperatur yang lebih tinggi
t2 = 482 °F
∆t1 = 108 °F
T2 = 590 °F
Temperatur yang lebih rendah t1 = 176 °F
∆t2 = 414 °F
T1 – T2 = 0°F
LMTD =
Selisih
Δt 2 − Δt 1
 Δt
ln 1
 Δt 2



=
- 306
 108 
ln

 414 
t2 – t1 = 306°F
= 227,72 °F
∆t2 – ∆t1 = -306 °F
LE-200
Luas permukaan perpindahan panas (A)
=
Qs
U D × ∆T
=
1,8445 x 10 7
252,8465 × 227,72
= 320,3468 ft2
Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh :
tube 4 in Sch 40, memiliki :Surface per lin ft, ft2 (a1)= 1,178 ft2/ft
OD = 4,5 in = 0,375 ft
Panjang linier tube koil (L)
= A / a1
= 320,3468/1,178 = 271,9413 ft
L
271,9413
=
= 12,0456 =13 lilitan
π Dk 3,14 x 7,1898
Banyak lilitan (n)
=
Jarak antar lilitan koil (S)
= 1,25 × Dtube = 1,25 x 4 in x 1 ft/12 in
= 0,4167 ft
Tinggi koil dari dasar tangki (b)
= 0,15 x D = 0,15 x 10,2712 ft
= 1,5407 ft
Tinggi koil
= n x OD + [(n-1) x S] + b
= 12,0456 x 0,375 ft + [(12,0456-1) x 0,4167 ft]+1,5407 ft
= 10,6605 ft
LC.9. Reaktor Prepolimerisasi (R – 102)
Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi Bishydroxylethyl Terepthalate
dengan Ethylene Glycol menghasilkan Ethylene Glycol dan
Prepolimer.
Jenis
: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup
dan alas ellipsoidal
Jumlah
: 4 unit
Kondisi operasi
: Temperatur
= 270 0C
Tekanan
= 1 atm
Bahan konstruksi
: Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Laju total massa umpan masuk
= 29.048,6141 kg/jam
LE-201
Densitas campuran umpan (ρ)
= 1.329,35 kg/m3 = 82,9886 lb/ft3
Volume total umpan masuk (vo)
= 21,8517 m3/jam
Viskositas (μ)
= 0,13 cP = 0,3145 lb/ft.jam
A.
Ukuran Tangki
Waktu tinggal (τ)
= 1,7 jam
(US Patent 20080033084)
Volume tangki yang ditempati bahan = τ × νo
= 1,7 jam × 21,8517 m3/jam
= 37,1479 m3
Faktor kelonggaran = 20%
Volume tangki
= 37,1479 × 1,2
= 44,5775 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor
2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal
= π/4 × D2Hh × 2
= π/4 × D2(1/6 × D) × 2
= π/12 × D3
Vt = Vs + Vh
Vt = (3π/8 × D3) + (π/12 × D3)
(Brownell&Young,1979)
Vt = 1,4392 D3
Diameter tangki (D) = 3
Vt
44,5775
=3
1,4392
1,4392
= 3,1405 m = 123,6415 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 x D = 3/2 x 3,1405 m = 4,7108 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 × D
= 1/6 × 3,1405 m = 0,5234 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 5,7576 m
B.
Tekanan Desain
Tinggi cairan dalam tangki
Volume tangki
= 44,5775 m3
LE-202
Volume cairan
= 37,1479 m3
Tinggi tangki
= 4,7108 m
Tinggi cairan dalam tangki =
=
volume cairan dalam tangki × tinggi tangki
volume tangki
37,1479 × 4,7108
44,5775
= 3,4757 m
Tekanan hidrostatis
= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki
= 1.329,35 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,4757 m
= 45.280,1336 Pa
= 6,5674 psi
Faktor keamanan untuk tekanan
= 20 %
Poperasi = 14,696 psia
Pdesain = 1,2 × (14,696 + 6,5674)
= 25,5161 psi
C.
Tebal dinding tangki (bagian silinder)
Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
(Chuse & Eber,1954)
Allowable working stress (S)
: 16.250 lb/in2
(Brownell &Young,1979)
Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
Umur alat (A) direncanakan
: 10 tahun
Tebal dinding silinder (d) =
dimana :
P×D
+ (C × A )
2SE − 1,2P
d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
D = diameter dalam tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
25,5161 × 123,6415
+ (0,0042 × 10 )
(2 x 16.250 × 0,85) − (1,2 × 25,5161 )
= 0,1563 in
d=
LE-203
Dipilih tebal silinder standar 3/16 in
D.
Tebal dinding head (tutup tangki)
Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
(Chuse & Eber,1954)
Allowable working stress (S)
: 16.250 lb/in2
(Brownell &Young,1979)
Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
Umur alat (A) direncanakan
: 10 tahun
Tebal dinding head (dh) =
dimana :
P×D
+ (C × A )
2SE − 0,2P
dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
D = diameter dalam tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
25,5161 × 123,6415
+ (0,0042 × 10 )
(2 x 16.250 × 0,85) − (0,2 × 25,5161 )
= 0,1562 in
d=
Dipilih tebal head standar 3/16 in
E.
Jenis
Pengaduk (impeller)
: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Kecepatan putaran (N) = 57 rpm = 0,95 rps
Efisiensi motor = 80 %
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Da : Dt = 1 : 4
(Holland, 1989)
W : Dt = 1 : 20
(Holland, 1989)
C : Dt = 1 : 4
(Holland, 1989)
L : Dt = 1 : 16
(Holland, 1989)
4 Baffle : J : Dt = 1 : 10
(Holland, 1989)
dimana: Da
= Diameter pengaduk
Dt
= Diameter tangki
W
= Lebar daun pengaduk (blade)
LE-204
C
= Jarak pengaduk dari dasar tangki
J
= Lebar baffle
L
= Panjang daun pengaduk (blade)
Jadi:

Diameter pengaduk (Da) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1405 m = 0,7851 m

Lebar daun pengaduk (W) = 1/20 × Dt = 1/20 × 3,1405m = 0,1570 m

Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 1/4 × Dt = 1/4 × 3,1405m = 0,7851 m

Panjang daun pengaduk (L) = 1/16 x Dt = 1/16 x 3,1405m = 0,1963 m

Lebar baffle (J) = 1/10 Dt = 1/10 × 3,1405m = 0,31405m
Daya untuk pengaduk
Bilangan Reynold (NRe) =
=
Da 2 Nρ
µ
0,78512 × 0,95 × 1.329,35
1,3 x 10 -4
= 5,9878 x 106
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open
turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22.
Maka,
P = Np × ρ × N 3 × Da 5
P = 2,22 × 1.329,35 × 0,95 3 × 0,78515
= 754,7238 J/s x
1 hp
745,7 J/s
= 1,0121 hp
Daya motor (Pm) = P / 0,8
= 1,0121 / 0,8
= 1,2651 hp
Dipilih motor pengaduk dengan daya 2 hp.
F.
Koil Pemanas
(Geankoplis, 2003)
LE-205
Persamaan 20.4 (Kern,1965) untuk koil pemanas :
 L2 Nρ 
hcD

= 0,87
k
 µ 
Direncanakan
2/3
 Cpµ 


 k 
1/ 3
 µ 


 µw 
0 ,14
: Koil berupa tube dengan OD = 0,03 x D = 0,3091 ft
Diameter lingkar koil (Dk)
Dimana
: Diameter pengaduk (L)
= 7,2124 ft
= 0,7851 m = 2,5758 ft
Diameter dalam tangki (D)
Putaran pengaduk (N)
= 0,7 x D
= 3,1405 m= 10,3034 ft
= 0,95 rps = 3.420 rph
Densitas campuran (ρ)
= 82,9886 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 0,13 cP = 0,3145 lb/ft.jam
Konduktivitas termal campuran (k) = 0,1961 btu/jam.ft.0F
Kapasitas panas campuran (Cp)
= 4,1269 x 106 btu/jam
Beban panas (Qco) = 4.354.192,6597 kJ/jam
Rej
=
=
= 0,68 btu/lbm.0F
L2 Nρ
µ
2,5758 2 × 3.420 × 82,9886
0,3145
= 5,9875 x 106
 Cpµ 


 k 
1/ 3
=
 0,68 × 0,3145 


0,1961 

1/ 3
= 1,0293
 µ 


 µw 
hc
0 ,14
=1
2/3
=
0,87 k  L2 Nρ 


D  µ 
=
0,87 x 0,1961
× 5,9875 x 10 6
10,3034
 Cpµ 


 k 
(
1/ 3
 µ 


 µw 
)
2/3
0 ,14
x 1,0293 × 1
= 1020,4783
untuk steam : hoi = 1500
dari Appendix tabel 12, hal.845 (Kern,1965) diperoleh : Rd = 0,002
maka : hd = 1/Rd = 1/0,002 = 500
LE-206
Uc
=
hc × hoi
hc + hoi
=
1020,4783 x 1500
1020,4783 + 1500
= 607,3123 btu/jam.ft2.0F
UD
=
Uc × hd
Uc + hd
=
607,3123 × 500
607,3123 + 500
= 274,2281
Menghitung LMTD (Δt)
Fluida Panas
Fluida dingin
Selisih
t2 = 518 °F
∆t1 = 72 °F
T1 = 590 °F
Temperatur yang lebih tinggi
T2 = 590 °F
Temperatur yang lebih rendah t1 = 482 °F
T1 – T2 = 0°F
LMTD =
t2 – t1 = 306°F
Selisih
Δt 2 − Δt 1
 Δt
ln 1
 Δt 2



=
- 36
 72 
ln

 108 
∆t2 = 108 °F
∆t2 – ∆t1 = -36 °F
= 88,78 °F
Luas permukaan perpindahan panas (A)
=
Qs
U D × ∆T
=
4,1269 x 10 6
274,2281 × 88,78
= 169,5105 ft2
Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh :
tube 4 in Sch 40, memiliki : Surface per lin ft, ft2 (a1)= 1,178 ft2/ft
OD = 4,5 in = 0,375 ft
Panjang linier tube koil (L)
= A / a1
= 169,5105/1,178 = 143,8969 ft
LE-207
L
143,8969
=
= 6,3507 = 7 lilitan
π Dk 3,14 x 7,2124
Banyak lilitan (n)
=
Jarak antar lilitan koil (S)
= 1,25 × Dtube = 1,25 x 4 in x 1 ft/12 in
= 0,4167 ft
Tinggi koil dari dasar tangki (b)
= 0,15 x D = 0,15 x 10,3034 ft
= 1,5455 ft
Tinggi koil
= n x OD + [(n-1) x S] + b
= 6,3507 x 0,375 ft + [(6,3507-1) x 0,4167 ft]+1,5455 ft
= 6,1566 ft
LC.10. Reaktor Polikondensasi (R – 103)
Fungsi
: Tempat berlangsungnya reaksi polikondensasi Prepolimer
menghasilkan Ethylene Glycol dan Polyethyleneterepthalate.
Jenis
: Tangki berpengaduk helical screw dengan tutup dan alas
Ellipsoidal
Jumlah
: 5 unit
Kondisi operasi
: Temperatur
Tekanan
Bahan konstruksi
= 290 0C
= 0,00197385 atm = 200 Pa
: Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Laju total massa umpan masuk
= 24.135,2691 kg/jam
Densitas campuran umpan (ρ)
= 1.588,62 kg/m3 = 99,1743 lb/ft3
Volume total umpan masuk (vo)
= 15,1926 m3/jam
Viskositas (μ)
= 105,35 cP = 254,8522 lb/ft.jam
A.
Ukuran Tangki
Waktu tinggal (τ)
= 2,6 jam
(US Patent 20080033084)
Volume tangki yang ditempati bahan = τ × νo
= 2,6 jam × 15,1926 m3/jam
= 39,5007 m3
Faktor kelonggaran = 20 %
Volume tangki
= 39,5007 × 1,2
LE-208
= 47,4008 m3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 2
Volume silinder (Vs) = π/4 × D2Hs = 3π/8 × D3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor
2 : 1, sehingga : tinggi head (Hh) = 1/6×D (Brownell&Young,1979)
volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal
= π/4 × D2Hh × 2
= π/4 × D2(1/6 × D) × 2
= π/12 × D3
Vt = Vs + Vh
Vt = (3π/8 × D3) + (π/12 × D3)
(Brownell&Young,1979)
Vt = 1,4392 D3
Diameter tangki (D) = 3
Vt
47,4008
=3
1,4392
1,4392
= 3,2054 m = 126,1984 in
Tinggi silinder (Hs) = 3/2 x D = 3/2 x 3,2054 m = 4,8081 m
Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 × D
= 1/6 × 3,2054 m = 0,5342 m
Tinggi Tangki (HT) = Hs + (Hh x 2) = 5,8765 m
B.
Tekanan Desain
Tinggi cairan dalam tangki
Volume tangki
= 47,4008 m3
Volume cairan
= 39,5007 m3
Tinggi tangki
= 4,8081 m
Tinggi cairan dalam tangki =
=
volume cairan dalam tangki × tinggi tangki
volume tangki
39,5007 × 4,8081
47,4008
= 4,0068 m
Tekanan hidrostatis
= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki
= 1.588,62 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,0068 m
= 62.379,7696 Pa
LE-209
= 9,0475 psi
Faktor keamanan untuk tekanan
= 20 %
Poperasi = 200 Pa = 0,0290 psia
Pdesain = 1,2 × (0,0290 + 9,0475)
= 10,8918 psi
C.
Tebal dinding tangki (bagian silinder)
Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
(Chuse & Eber,1954)
Allowable working stress (S)
: 16.250 lb/in2
(Brownell &Young,1979)
Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
Umur alat (A) direncanakan
: 10 tahun
Tebal dinding silinder (d) =
dimana :
P×D
+ (C × A )
2SE − 1,2P
d = tebal dinding tangki bagian silinder (in)
P = tekanan desain (psi)
D = diameter dalam tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
10,8918 × 126,1984
+ (0,0042 × 10 )
(2 x 16.250 × 0,85) − (1,2 ×10,8918 )
= 0,0918 in
d=
Dipilih tebal silinder standar 3/16 in
D.
Tebal dinding head (tutup tangki)
Faktor korosi (C)
: 0,0042 in/tahun
(Chuse & Eber,1954)
Allowable working stress (S)
: 16.250 lb/in2
(Brownell &Young,1979)
Efisiensi sambungan (E)
: 0,85
Umur alat (A) direncanakan
: 10 tahun
Tebal dinding head (dh) =
P×D
+ (C × A )
2SE − 0,2P
LE-210
dimana :
dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in)
P = tekanan desain (psi)
D = diameter dalam tangki (in)
S = stress yang diizinkan
E = efisiensi pengelasan
d=
10,8918 × 126,1984
+ (0,0042 × 10 )
(2 x 16.250 × 0,85) − (0,2 ×10,8918 )
= 0,0918 in
Dipilih tebal head standar 3/16 in
E.
Pengaduk (impeller)
Jenis
: Helical screw
Kecepatan putaran (N) = 20 rpm = 0,33 rps
Efisiensi motor = 80 %
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Ds : Dt = 0,32
(Holland, 1989)
Ps : Ds = 1 : 1,67
(Holland, 1989)
Fd : Ds = 1 : 4
(Holland, 1989)
ds : Fd = 0,66
(Holland, 1989)
dimana: Ds
= Diameter screw
Dt
= Diameter tangki
Ps
= Helical screw pitch
Fd
= Flight depth helical agitator
ds
= Diameter shalf
Jadi:

Diameter screw (Ds) = 0,32 × Dt = 0,32 × 3,2054 m = 1,0257 m

Helical screw pitch (Ps) = 1/1,67 × Ds = 1/1,67 × 1,0257 m = 0,6142 m

Flight depth helical agitator (Fd) = 1/4 × Ds = 1/4 × 1,0257 m = 0,2564 m

Diameter shalf (ds) = 0,66 x Fd = 0,66 x 0,2564 m = 0,1692 m
Daya untuk pengaduk
LE-211
Bilangan Reynold (NRe) =
Ds 2 Nρ
μ
1,0257 2 × 0,33 × 1.588,62
=
1,0535 x 10 -1
= 5.235,2827
Np = 90 (Holland, 1989)
P = Np × ρ × N 3 × Da 5
(Geankoplis, 2003)
P = 90 × 1.588,62 × 0,333 × 1,0257 5
= 5.833,1901 J/s x
1 hp
745,7 J/s
= 7,8224 hp
Daya motor (Pm) = P / 0,8
= 7,8224 / 0,8
= 9,778 hp
Dipilih motor pengaduk dengan daya 10 hp.
F.
Koil Pemanas
Persamaan 20.4 (Kern,1965) untuk koil pemanas :
 L2 Nρ 
hcD

= 0,87
k
 µ 
Direncanakan
2/3
 Cpµ 


 k 
1/ 3
 µ 


 µw 
0 ,14
: Koil berupa tube dengan OD (Dc)
Diameter lingkar koil (Dk)
Dimana
= 4 in = 0,3333 ft
= 0,7 x D
: Diameter pengaduk (L)
= 7,3614 ft
= 0,32 x D = 3,3652 ft
Diameter dalam tangki (D)
= 3,2054 m = 10,5163 ft
Putaran pengaduk (N)
= 0,33 rps = 1.188 rph
Densitas campuran (ρ)
= 99,1743 lb/ft3
Viskositas campuran (μ)
= 105,35 cP = 254,8522 lb/ft.jam
Konduktivitas termal campuran (k) = 0,0813 btu/jam.ft.0F
Kapasitas panas campuran (Cp)
Beban panas (Qco) = 2.842.335,8842 kJ/jam
= 0,7376 btu/lbm.0F
= 2,6940 x 106 btu/jam
LE-212
 L2 Nρ 


 µ 
 Cpµ 


 k 
L
 
D
0 ,1
 DC 


 D 
hc
0 , 67
 3,3652 2 x 0,33 x 1.588,62 

= 
0,10535


0 , 37
=
 0,7376 × 254,8522 


0,0813


 3,3652 
=

 10,5163 
0,5
0 , 67
= 1.524,4641
0.37
= 17,5666
0 ,1
 0,3333 
=

 10,5163 
=0,8923
0,5
= 0,1780
0 , 67
=
0,17 k  L2 Nρ 


D C  µ 
=
0,17 x 0,0813
×1.524,4641 x 17,5666 × 0,8923 x 0,1780
0,3333
 Cpµ 


 k 
0 , 37
0 ,1
 L   DC 

  
D  D 
0,5
= 176,3762
untuk steam : hoi = 1500
dari Appendix tabel 12, hal.845 (Kern,1965) diperoleh : Rd = 0,002
maka : hd = 1/Rd = 1/0,002 = 500
Uc
=
hc × hoi
hc + hoi
=
176,3762 x 1500
176,3762 + 1500
= 157,8192 btu/jam.ft2.0F
UD
=
Uc × hd
Uc + hd
=
157,8192 × 500
157,8192 + 500
= 119,9564
LE-213
Menghitung LMTD (Δt)
Fluida Panas
Fluida dingin
Selisih
T1 = 590 °F
Temperatur yang lebih tinggi
t2 = 558 °F
∆t1 = 36 °F
T2 = 590 °F
Temperatur yang lebih rendah t1 = 518 °F
∆t2 = 72 °F
T1 – T2 = 0°F
LMTD =
t2 – t1 = 306°F
Selisih
Δt 2 − Δt 1
 Δt
ln 1
 Δt 2



=
- 36
 36 
ln 
 72 
∆t2 – ∆t1 = -36 °F
= 51,94 °F
Luas permukaan perpindahan panas (A)
=
Qs
U D × ∆T
=
2,6940 x 10 6
119,9564 × 51,94
= 432,3866 ft2
Dari Appendix tabel 10, hal.843 (Kern,1965) diperoleh :
tube 4 in Sch 40, memiliki : Surface per lin ft, ft2 (a1)= 1,178 ft2/ft
OD = 4,5 in = 0,375 ft
Panjang linier tube koil (L)
= A / a1
= 432,3866/1,178 = 367,0514 ft
L
367,0514
=
= 15,8795 = 16 lilitan
π Dk 3,14 x 7,3614
Banyak lilitan (n)
=
Jarak antar lilitan koil (S)
= 1,25 × Dtube = 1,25 x 4 in x 1 ft/12 in
= 0,4167 ft
Tinggi koil dari dasar tangki (b)
= 0,15 x D = 0,15 x 10,5163 ft
= 1,5774 ft
Tinggi koil
= n x OD + [(n-1) x S] + b
= 15,8795 x 0,375 ft + [(15,8795-1) x 0,4167 ft]+1,5774 ft
= 13,7325 ft
LE-214
LC.11. Steam Ejector (EJ – 101)
Fungsi
: Untuk memvakumkan Reaktor Polikondensasi (R-103) sampai
tekanan 200 Pa
Jenis
: Four Stage Vacum Ejector
Suction pressure :
1,55 mmHg = 1,974.10-3 atm (200 Pa)
Untuk pressure section 1,55 mmHg, maka digunakan steam ejector 4 stage (Fig 6-9
Ludwig, 1982).
Volume Steam :
V
= 1000 ft3/min (Tabel 6-1 Ludwig, 1982)
Ρwater (510 oF) = 0,0255 lb/ft3 (Lampiran A.2-12 Geankoplis, 2003)
V
= V. Ρwater
= 1000 ft3/min x 0,0255 lb/ft3
= 25,5 lb/min x 60 min/1hr
= 1530 lb/hr
air leakage = 8,3 lb/hr (Fig 6-9 Ludwig, 1982)
Kapasitas Ejector :
Wm = (1530 + 8,3) lb/hr = 1.538,3 lb/hr
Kebutuhan Steam :
Tekanan steam = 100 psig
Steam yang dibutuhkan per pound air mixture, Ws
Ws = 24 lbs steam/lb air mixture (Fig 6.25 Ludwig, 1982)
Mengkonversikan lb vapor mixture ke lb air mixture
Vapor terdiri dari steam dan air leakage
Dari gambar 6-17 Ludwig :
 Entrainment for ratio air
70o F air equipment
 Entrainment vapor
70o F vapor equipment
: 0,88 lbs air at 70o F/lbs air at 590o F
: 7,4/0,88 = 8,4091 lbs/hr
: 0,835 lb vapor at 70o F/ lb vapor at 590o F
: 1530/0,835 = 1.832,3353 lbs/hr
Dari gambar 6-18, pada BM etylene glicol = 62,08 ,% entrainment ratio = 1,33
Maka :
70o F air equipment
: 1.832,3353 /1,33 = 1.377,6957 lbs/hr
LE-215
Mixture 70o F air equipment
: (1.377,6957 +8,4091) lbs/hr = 1.386,1048 lbs/hr
Jadi steam yang dibutuhkan adalah :
Ws = 24 lbs steam/lb air mixture
= (24 lbs steam/lb air mixture) x 1.386,1048 lbs air mixture/hr
= 33.266,5152 lb steam/jam = 15.102,9979 kg steam/jam
LC.12. Knock Out Drum (V – 101)
Fungsi
: Tempat memisahkan gas (uap) dan cairan yang berasal dari
Partial Condenser (E-102 dan E-103)
Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA – 285 Grade C
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
Tekanan
: 0,00197385 atm = 200 Pa
Temperatur
: 160°C
Massa total = 26.661,7904 kg/jam
ρcampuran
= 1.025,45 kg/m3
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor kelonggaran
= 20%
Perhitungan:
a.
Volume tangki
Volume larutan, Vl =
26.661,7904 kg/jam x1 jam
1.025,45 kg/m 3
= 26,0001 m3
Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 26,0001 m3 = 31,2001 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Direncanakan :
-
•
Tinggi shell : diameter (Hs : D = 3 : 2)
•
Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)
Volume shell tangki ( Vs)
Vs =
1
π Di2 H
4
LE-216
Vs =
-
= 1,1775 D3
Volume tutup tangki (Vh)
Vh =
-
3 3
πD
8
π
24
= 0,1309 D3
D3
(Brownell,1959)
Volume tangki (V)
V = Vs + 2Vh
= 1,4393 D3
31,2001 m3 = 1,4393 D3
Di3
= 21,6773 m3
Di
= 2,7883 m = 9,1479 ft
Hs
= 4,1825 m = 13,7219 ft
c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 2,7883 m
Hh
= 0,6971 m = 2,2871 ft
Ht
= Hs + 2Hh
= 5,5767 m = 18,2961 ft
d. Tebal shell tangki
Volume cairan = 26,0001 m3
Volume tangki = 31,2001 m3
26,0001 m 3
Tinggi cairan dalam tangki =
x 4,1825 m = 3,4854 m
31,2001 m 3
Tekanan hidrostatik
:
P =ρxgxl
= 1.025,45 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,4854 m = 35.026,2136 Pa
= 5,0801 psi
Faktor kelonggaran = 20 %
Tekanan udara luar = 14,696 psi
maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 5,0801) = 23,7313 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
LE-217
Tebal shell tangki :
t=
PD
+ nCA
2 SE − 1,2 P
t=
(23,7313 psi )(9,1479 ft x 12 in / 1 ft ) + 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((23,7313 psi ))
(Brownell,1959)
= 0,3186 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 3/8 in
(Brownell,1959)
e. Tebal tutup tangki
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(Brownell,1959)
(23,7313 psi )(9,1479 ft x 12 in / 1 ft ) + 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((23,7313 psi ))
= 0,3184 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 3/8 in
(Brownell,1959)
LC.13. Filter press (FP – 101)
Fungsi
: Untuk memisahkan produk PET liquid dari katalis Sb2O3
Tipe
: Plate and frame
Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-36
Laju alir filtrat = 22.368,0277 kg/jam
Densitas filtrat = 1.257,61 kg/m3
Volume filtrat hasil penyaringan = 22.368,0277 / 1.257,61= 17,7861 m3/jam
Jumlah umpan yang harus ditangani = 22.835,2872 kg
Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 467,2595 kg/jam
Densitas cake = 1.459,9603 kg/m3
Volume cake pada filter press =
467,2595 kg / jam
= 0,3201 m 3
3
1.459,9603 kg / m
Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan :
LxAx(1 − E ) xρ s = ρx[V + ( ExLxA)}x[W /(1 − W )]
Dimana:
ρ = tebal cake pada frame (m)
A = Luas penyaringan efektif (m2)
E = Poros partikel (1-(1.257,61/1.459,9603) = 0,1386
(Foust, 1979)
LE-218
ρ s = Densitas solid (kg/m3)
W = Fraksi massa cake dalam umpan
V = Volume filtrat hasil penyaringan (m3)
Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam
W=
laju alir massa cake
laju alir massa umpan
W=
467,2595
= 0,0205 kg / jam
22.835,2872
Tebal cake pada frame diasumsikan = 6 cm = 0,06 m
Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1 m2 maka luas efektif penyaringan =
0,06 xAx(1 − 0,1386) x1.459,9603 = 1.257,61x[17,7861 + (0,1386 x0,06 xA)}x[0,0205 /(1 − 0,0205)]
A = 297,2974 m2
Jumlah plate (n) = 297,2974 / 1 = 297,2974 buah
Faktor keamanan = 10 %
Jumlah plate yang dibutuhkan (n) =1,1 x 297,2974 = 327,0271
Maka diambil jumlah plate = 328 buah
Jumlah frame = jumlah plate = 328 buah
LC.14. Crystallizer (CR – 101)
Fungsi
: Tempat terbentuknya kristal PET
Tipe
: Continous Stired Tank Crystallizer (CSTC)
Kondisi operasi :
Temperatur = 300C
Tekanan = 1 atm
Laju alir umpan = 22.368,0277 kg/jam
Densitas campuran (ρcampuran) = 1.259,28 kg/m3
Faktor keamanan = 20 %
Volume tangki :
22.368,0277 kg/jam x1 jam
1.259,28 kg/m 3
= 17,7626 m3
Volume larutan, Vl
=
Volume tangki, Vt
= (1 + 0,2) x 17,7626 m3 = 21,3151 m3
LE-219
Diameter dan tinggi shell
Direncanakan :
-
-
•
Tinggi shell : diameter (Hs : D = 3 : 2)
•
Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)
Volume shell tangki ( Vs)
Vs =
1
π Di2 H
4
Vs =
3 3
πD
8
Volume tutup tangki (Vh)
Vh =
-
= 1,1775 D3
π
24
D3
= 0,1309 D3
(Brownell,1959)
Volume tangki (V)
V
= Vs + 2Vh
V
= 1,4393 D3
21,3151 m3 = 1,4393 D3
Di3
= 14,8094 m3
Di
= 2,4557 m = 8,0567 ft
Hs
= 3,6836 m = 12,0851 ft
Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 2,4557 m
Hh
= 0,6139 m = 2,0141 ft
Ht
= Hs + 2Hh = 4,9114 m = 16,1133 ft
Tebal shell tangki
Volume cairan = 17,7626 m3
Volume tangki = 21,3151 m3
17,7626 m 3
Tinggi cairan dalam tangki =
x 3,6836 m = 3,0697 m
21,3151m 3
Tekanan hidrostatik
:
P =ρxgxl
= 1.259,28 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,0697 m = 37.882,9958 Pa
LE-220
= 5,4945 psi
Faktor kelonggaran = 20 %
Tekanan udara luar = 14,696 psi
maka : Pdesign = (1,2) (14,696 + 5,4945) = 24,2286 psi
Joint efficiency (E)
= 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress (S)
= 13.750 psia
(Brownell,1959)
Umur Alat (n)
= 10 tahun
Faktor korosi (CA)
= 0,02 in/tahun
Tebal shell tangki :
t=
PD
+ nCA
2 SE − 1,2 P
t=
(24,2286 psi )(8,0567 ft x 12 in / 1 ft ) + 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 1,2((24,2286 psi ))
(Brownell,1959)
= 0,3066 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 3/8 in
(Brownell,1959)
Tebal tutup tangki
t=
=
PD
+ nCA
2 SE − 0,2 P
(24,2286 psi )(8,0567 ft x 12 in / 1 ft ) + 10(0,02) in
2(13.750 psi )(0,8) − 0,2((24,2286 psi ))
(Brownell,1959)
= 0,3064 in
Maka tebal shell standar yang digunakan 3/8 in
(Brownell,1959)
Pengaduk (impeller)
Jenis
: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)
Kecepatan putaran (N) = 117,6 rpm = 1,96 rps
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut :
Da : Di = 0,3
(Holland, 1989)
W : Di = 0,1
(Holland, 1989)
C : Di = 0,3
(Holland, 1989)
L : Di = 1 : 16
(Holland, 1989)
4 Baffle : J : Di = 0,06
(Holland, 1989)
dimana: Da
= Diameter pengaduk
LE-221
Di
= Diameter tangki
W
= Lebar daun pengaduk (blade)
C
= Jarak pengaduk dari dasar tangki
J
= Lebar baffle
Jadi:

Diameter pengaduk (Da) = 0,3 × Di = 0,3 × 2,4557 m = 0,7367 m

Lebar daun pengaduk (W) = 0,1 × Di = 0,1 × 2,4557 m = 0,2456 m

Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 0,3 × Di = 0,3 × 2,4557 m = 0,7367 m

Panjang daun pengaduk (L) = 1/16 x Di = 1/16 x 2,4557 m = 0,1535 m

Lebar baffle (J) = 0,06 Di = 0,06 × 2,4557 m = 0,1473 m
Daya untuk pengaduk
Bilangan Reynold (NRe) =
=
Da 2 Nρ
μ
0,7367 2 × 1,96 × 1.259,28
0,0037
= 362.041,1977
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open
turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22.
Maka,
P = Np × ρ × N 3 × Da 5
P = 2,22 × 1.259,28 × 1,96 3 × 0,7367 5
= 4.567,6923 J/s x
1 hp
745,7 J/s
= 6,1254 hp
Efisiensi motor = 80 %
Daya motor (Pm) = P / 0,8
= 6,1254 / 0,8
= 7,6567 hp
Dipilih motor pengaduk dengan daya 10 hp
(Geankoplis, 2003)
LE-222
Analisa perpindahan panas :
Panas yang dipertukarkan di kristaliser
Q = 443.232,5707 kJ/jam = 420.101,7674 Btu/jam
Pendingin yang digunakan : air
Perhitungan LMTD (Δt)
Fluida Panas
Fluida dingin
Selisih
t2 = 104 °F
∆t1 = 36 °F
T1 = 140 °F
Temperatur yang lebih tinggi
T2 = 86 °F
Temperatur yang lebih rendah t1 = 82,4°F
∆t2 – ∆t1 = -32,4 °F
Selisih
Δt = LMTD =
Δt 2 − Δt 1
 Δt
ln 1
 Δt 2



=
∆t2 = 3,6 °F
- 32,4
= 14,07 °F
 3,6 
ln

 36 
Asumsi Ud = 74 Btu/hr ft2 oF
Luas permukaan perpindahan panas (A)
=
Qs
U D × ∆T
=
420.101,7674
74 × 14,07
= 403,4862 ft2
LC.15. Centrifuge (CF – 101)
Fungsi
: Untuk memisahkan produk PET kristal dari mother liquor
Tipe
: Nozzle discharge centrifuge
Kapasitas yang akan dipisahkan : 22.368,0277 kg/jam = 49.209,6609 lb/jam
Densitas campuran (ρcampuran) = 2.014,85 kg/m3 = 125,783 lb/ft3
Kapasitas campuran = 49.209,6609 / 125,783 = 437,2649 ft3/jam
Faktor keamanan = 20 %
Kapasitas centrifuge = 1,2 x 437,2649 ft3/jam = 524,7179 ft3/jam
= 524,7179 ft3/jam x 7,481 gal x (1 jam / 60 menit)
= 65,4236 gpm
Dari tabel 19-14 Perry, diperoleh data-data sebagai berikut :
Diameter bowl : 16 in
LE-223
Speed
: 6250 rpm
Hp motor
: 30 hp
Gaya centrifuge :
RCF = 0,0000142 N2 Db
(Perry, 1999)
Dimana :
N = Laju perputaran bowl
Db = Diameter bowl
RCF = 0,0000142 x 62502 x 16 = 8.875 lbf
Tekanan pada dinding bowl :
Ss = 4,11 x 10-10 N2 Db2 ρm
(Perry, 1999)
Dimana :
N = Laju perputaran bowl
Db = Diameter bowl
ρm = Densitas campuran
maka :
Ss = 4,11 x 10-10 x 62502 x 162 x 125,783 = 3,59 lb/ft min
LC.16. Pelletizer (P-101)
Fungsi
: Membentuk produk PET menjadi pelet dengan ukuran 3 mm.
Jenis
: Four Cylinder Dry Ice Pelletizer
Bahan Konstruksi : Commercial Steel
Jumlah
: 3 unit
Kapasitas yang ingin dibentuk menjadi pelet = 22.095,9596 kg/jam
Untuk kapasitas diatas berdasarkan dari Cold Jet Manufacturer maka digunakan
pelletizer dengan spesifikasi :
(www.coldjet.com)
Production Output
: 10.909 kg/hr
Dimensions (with shutes and exhausts)
: W 72” x L 108” x H 88”
Weigth
: 6825 lbs / 3100 kg
Hydraulic Oil
: 85 gallons / 321,8 liters
Avg Power Consumption
: 14,2 kW
LE-224
LC.17. Bucket Elevator (BE-101)
Fungsi
: Mengangkut bahan baku Terepthalate Acid (PTA) menuju ke
tangki pencampur (MT-101)
Bahan kontruksi
: Baja karbon
Jumlah
: 1 unit
Bahan masuk (Terepthalate Acid) = 19.664,5183 kg/jam
Densitas Terepthalate Acid = 1.620,0460 kg/m3
Lama pengangkutan = 30 menit
kg
60 menit
1 ton
ton
Kapasitas Bucket elevator = 19.664,5183 jam x 30 menit x 1000 kg = 39,329 jam
Untuk kapasitas tersebut berdasarkan tabel 21-8 Perry’s Chemical Engineering Hand
Book, 7th edition, didapat spesifikasi Bucket evator sebagai berikut :
•
Ukuran Bucket Elevator
: 10 x 6 x 6 ¼ (in)
•
Bucket Spacing
: 16 in
•
Elevator center
: 25 ft
•
Bucket Speed
: 225 ft/menit = 68,6 m/menit
•
Hp poros
: 3,0 Hp
•
Putaran poros
: 43 rpm
•
Belt width
: 11 in
•
HP/tinggi bucket
: 0,063 Hp/ft
Daya yang dibutuhkan = (Elevator center) x (HP/tinggi bucket) + (Hp poros)
= 25 ft x 0,063 Hp/ft + 3 Hp
= 4,575 Hp
Efisiensi motor = 80 %
Daya motor = 4,575 Hp/0,8 = 5,7186 Hp
Maka digunakan motor 6 Hp
LC.18. Belt Conveyor (BC-101)
Fungsi
: Mengangkut Polyethylene Terepthalate (PET) Kristal
menuju ke Tangki Penyimpanan produk PET (ST-103)
LE-225
Bahan kontruksi
: Baja karbon
Jumlah
: 1 unit
Bahan masuk (Polyethylene Terepthalate) = 22.095,9596 kg/jam
Densitas Polyethylene Terepthalate = 1.369,29 kg/m3
Lama pengangkutan = 30 menit
Faktor keamanan = 20 %

kg
60 menit
1 ton 
ton
Kapasitas Belt conveyor = 1,2 x  22.095,9596 jam x 30 menit x 1000 kg  = 53,0303 jam


Untuk kapasitas tersebut berdasarkan tabel 21-7 Perry’s Chemical Engineering Hand
Book, 7th edition, didapat spesifikasi Belt conveyor sebagai berikut :
•
Tipe
: Throughed Belt on Continous Plate
•
Kecepatan Belt
: 100 ft/menit
•
Lebar Belt
: 18 in
•
Panjang Belt
: 30 ft
•
Sudut elevasi
: 18o
•
Ratio Hp/10 ft
: 0,58
Daya yang dibutuhkan
Hp = THp (H x 0,002) x C
Dimana :
THp
: Kapasitas Belt = 53,0303 ton/jam
H
: Panjang Belt
C
: Material faktor = 1
Maka
Hp = 53,0303 x 30 x 0,002 x 1 = 3,1818 Hp
Ratio Hp/10 ft = 0,58
Untuk 30 ft = 0,58 x (30/10) = 1,74 Hp
Daya motor = 3,1818 Hp + 1,74 Hp = 4,9218 Hp
Maka digunakan motor 5 Hp
LE-226
LC.19. Cooler (E-101)
Fungsi
: Mendinginkan ethylene glycol dan air keluaran knock out drum
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal.841-843 (Kern,1950)
Tube :
Diameter dalam (ID)
:
0,76 in = 0,06333 ft
Diameter luar (OD)
:
1 in
BWG
:
11
Pitch (triangular)
:
1,25 in
Passes
:
4
Panjang
:
9 ft
= 0,08333 ft
= 108,00131 in
Fluida panas :
Laju alir fluida masuk (W)
= 7.268,2334 kg/jam
0
= 15.990,1135 lbm/jam
Temperatur masuk (T1)
= 160 C
= 320 0F
Temperatur keluar (T2)
= 30 0C
= 86 0F
Fluida dingin :
Laju alir fluida masuk (w)
= 23.382,6445 kg/jam = 51.441,8179 lbm/jam
Temperatur masuk (t1)
= 10 0C
= 50 0F
Temperatur keluar (t2)
= 40 0C
= 104 0F
Beban panas (Q)
= 2.942.705,8104 kJ/jam
= 2.789.135,9832 btu/jam
LMTD =
=
∆t 2 − ∆t1
 ∆t
ln 2
 ∆t1



=
(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )
 (T − t ) 
ln 1 2 
 (T2 − t1 ) 
(320 − 104) − (86 − 50)
 (320 − 104 ) 

ln
 (86 − 50 ) 
= 100,4599 0F
Menentukan nilai ∆t
R
=
T1 − T2
t 2 − t1
=
320 − 86
104 − 50
LE-227
= 4,3333 0F
S
=
t 2 − t1
T1 − t1
=
104 − 50
320 − 50
= 0,3177 0F
Dari fig.19 (Kern,1950,hal.829), pada R = 1,37143 dan S = 0,51471 diperoleh
fT = 0,91
∆t
= LMTD × fT = 100,4599 × 0,91
= 91,4185 0F
Temperatur kalorik
Tc
=
T1 + T2
2
=
320 + 86
2
= 203 0F
tc
=
t1 + t 2
2
50 + 104
2
=
= 77 0F
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas light organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
A=
Q
=
U D × Δt
2.789.135,9832 Btu/jam
= 381,3692 ft 2
Btu
80
× 91,4185 o F
2 o
jam ⋅ ft ⋅ F
Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft
Jumlah tube, N t =
(Tabel 10, Kern)
381,3692 ft 2
A
=
= 161,8577 buah
L × a " 9 ft × 0,2618 ft 2 /ft
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 170 tube dengan
ID shell 21 ¼ in.
c. Koreksi UD
A = L × Nt × a"
= 9 ft × 170 × 0,2618 ft 2 /ft
= 400,554 ft 2
LE-228
UD =
Q
2.789.135,9832 Btu/jam
Btu
=
= 76,1683
2
A ⋅ Δt 400,554 ft × 91,4185 °F
jam ⋅ ft 2 ⋅ °F
Fluida Panas – Shell Side
3. Flow Area (as)
as =
25 × 0,25 × 5
ID × C '×B
=
= 0,17361 ft2
144 × 1,25
144 × PT
C’ = PT – OD
4. Mass Velocity (Gs)
Gs =
15.990,1135
W
=
= 92.103,6432 lbm/ft2.jam
0,17361
as
5. Bilangan Reynold (Res)
Dari fig.28 (Kern, 1950, hal. 838)
De = 0,72 in = 0,05999 ft
μ = 0,198 cP
= 0,4790 lbm/ft.jam
Res=
De × Gs
µ
=
0,05999 × 92.103,6432
0,4790
= 11.535,0679
6. Dari fig.24 (Kern,1950, hal.834)
Res = 11.535,0679, jH = 48
7. Cp
k
= 0,98 btu/lbm.0F
= 1,35 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
1/ 3
 0,98 × 0,4790 
=

1,35


ho
k  Cp × µ 
8.
= jH ×


Φs
De  k 
1/ 3
ho
1,35
= 48 ×
× 0,7032
Φs
0,05999
= 759,5826 btu/jam.ft.0F
1/ 3
= 0,7032
LE-229
Fluida Dingin – Tube Side
3’. Flow Area (at)
Dari tabel 10 (Kern,1950, hal.843)
at’ = 0,455 in2
at’ =
Nt × at ' 170 × 0,455
=
= 0,1343 ft2
×
144
4
144 × n
4’. Mass Velocity (Gt)
Gt =
w 51.441,8179
=
= 230.887,8721 lbm/ft2.jam
0,1343
at
5’. Bilangan Reynold (Ret)
Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843)
untuk 1 in 11 BWG
Dt = 0,76 in = 0,06333 ft
μ = 3,1635 lbm/ft.jam
Ret =
0,06333× 230.887,8721
= 4.622,1365
3,1635
6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834)
diperoleh jH = 20
7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F
k
= 0,34349 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
1/ 3
 0,99321 × 3,1635 
=

0,34349


hio
k  Cp × µ 
8’.
= jH ×


Φt
Dt  k 
1/ 3
= 2,0914
1/ 3
hio
0,34349
= 20 ×
× 2,0914
Φt
0,06333
= 226,8672 btu/jam.ft.0F
Pressure Drop
9. Pada Res = 11.535,0679 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,002
10. Jumlah cross
N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,2031
LE-230
Ds
= 2,0833 ft
s
= spesifik gravity = 0,7925
Φs
=
∆Ps =
 µc 


 µw 
0 ,14
=1
f × Gs 2 × Ds × (N + 1)
0,002 × 92.103,6432 2 × 2,0833 × 259,2031
=
5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1
5,22.1010 × De × s × Φs
= 3,6917 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Pressure Drop
9’. Pada Ret = 4.622,1365 dari fig.26 (Kern,1950),diperoleh: f = 0,00035
10’. s = spesifik gravity = 1
Φt = 1
∆Pt =
f × Gt 2 × L × n
0,00035 × 230.887,87212 × 9 × 4
=
5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1
5,22.1010 × Dt × s × Φt
= 0,2032 psi
Dari fig.27 (Kern,1950)
Diperoleh : v2/2g = 0,007
∆Pr =
4× 4
4n v 2
=
× 0,007 = 0,112 psi
×
1
s 2g
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr
= 0,2032 + 0,112
= 0,3152 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Karena pressure drop memenuhi, maka :
Uc
=
ho × hio
=
ho + hio
759,5826 × 226,8672
759,5826 + 226,8672
= 174,6915
Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 45,9171 btu/jam.ft.0F
Rd
=
Uc − Ud
=
Uc × Ud
174,6915 - 45,9171
174,6915 x 45,9171
= 0,0161
LE-231
Rd literatur (Kern,1965) = 0,001
Rd perhitungan > Rd literatur, maka spesifikasi dapat diterima.
LC.20. Partial Condenser (E-102)
Fungsi
: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air
keluaran reaktor Esterifikasi (R-101) dan reaktor Prepolimerisasi (R-102)
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal.841-843 (Kern,1950)
Tube :
Diameter dalam (ID)
:
0,76 in = 0,06333 ft
Diameter luar (OD)
:
1 in
BWG
:
11
Pitch (triangular)
:
1,25 in
Passes
:
4
Panjang
:
9 ft
= 0,08333 ft
= 108,00131 in
Fluida panas :
Laju alir fluida masuk (W)
= 10.258,8106 kg/jam = 22.569,3833 lbm/jam
Temperatur masuk (T1)
= 260 0C
= 500 0F
Temperatur keluar (T2)
= 160 0C
= 320 0F
Fluida dingin :
Laju alir fluida masuk (w)
= 56.017,6253 kg/jam = 123.238,7757 lbm/jam
Temperatur masuk (t1)
= 10 0C
= 50 0F
Temperatur keluar (t2)
= 40 0C
= 104 0F
Beban panas (Q)
= 7.049.818,7137 kJ/jam
= 6.681.912,0699 btu/jam
LMTD =
=
∆t 2 − ∆t1
 ∆t
ln 2
 ∆t1



=
(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )
 (T − t ) 
ln 1 2 
 (T2 − t1 ) 
(500 − 104) − (320 − 50)
 (500 − 104 ) 

ln
 (320 − 50 ) 
LE-232
= 328,9884 0F
Menentukan nilai ∆t
R
=
T1 − T2
t 2 − t1
=
500 − 320
104 − 50
=
104 − 50
320 − 50
= 3,3333 0F
S
=
t 2 − t1
T1 − t1
= 0,2 0F
Dari fig.19 (Kern,1950,hal.829), pada R = 3,3333 dan S = 0,2 diperoleh
fT = 0,975
∆t
= LMTD × fT = 328,9884 × 0,975
= 320,7637 0F
Temperatur kalorik
Th
=
T1 + T2
2
=
500 + 320
2
= 410 0F
tc
=
t1 + t 2
2
50 + 104
2
=
= 77 0F
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, condenser untuk fluida panas light
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
A=
Q
=
U D × Δt
6.681.912,0699 Btu/jam
= 260,3907 ft 2
Btu
80
× 320,7637 o F
2 o
jam ⋅ ft ⋅ F
Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft
Jumlah tube, N t =
(Tabel 10, Kern)
260,3907 ft 2
A
=
= 110,513 buah
L × a " 9 ft × 0,2618 ft 2 /ft
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 140 tube dengan
ID shell 19 ¼ in.
LE-233
c. Koreksi UD
A = L × Nt × a"
= 9 ft × 140 × 0,2618 ft 2 /ft
= 329,868 ft 2
UD =
Q
6.681.912,0699 Btu/jam
Btu
=
= 63,1503
2
A ⋅ Δt 329,868 ft × 320,7637 °F
jam ⋅ ft 2 ⋅ °F
Fluida Panas – Shell Side
3. Flow Area (as)
as =
25 × 0,25 × 5
ID × C '×B
=
= 0,17361 ft2
144 × 1,25
144 × PT
C’ = PT – OD
4. Mass Velocity (Gs)
Gs =
W 22.569,3833
=
= 130.000,4798 lbm/ft2.jam
0,17361
as
5. Bilangan Reynold (Res)
Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838)
De = 0,72 in
= 0,05999 ft
μ = 0,198 cP
= 0,4790 lbm/ft.jam
Res=
De × Gs
µ
=
0,05999 × 130.000,4798
= 16.281,2709
0,4790
6. Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838)
Res = 16.281,2709 diperoleh jH = 75
7. Cp
k
= 0,98 btu/lbm.0F
= 1,35 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
8.
1/ 3
 0,98 × 0,4790 
=

1,35


ho
k  Cp × µ 
= jH ×


Φs
De  k 
1/ 3
1/ 3
= 0,7032
LE-234
ho
1,35
= 75 ×
× 0,7032 = 1.186,8478 btu/jam.ft.0F
Φs
0,05999
Fluida Dingin – Tube Side
3’. Flow Area (at)
Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843)
at’ = 0,455 in2
Nt × at '
140 × 0,455
=
= 0,1106 ft2
at =
144 × 4
144 × n
4’. Mass Velocity (Gt)
w 123.238,7757
Gt =
=
= 553.136,3362 lbm/ft2.jam
0,1106
at
5’. Bilangan Reynold (Ret)
Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843)
untuk 1 in 11 BWG
Dt = 0,76 in = 0,06333 ft
μ = 3,1635 lbm/ft.jam
0,06333× 553.136,3362
Ret =
= 11.073,2177
3,1635
6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834)
diperoleh jH = 47
7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F
k = 0,34349 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
1/ 3
 0,99321 × 3,1635 
=

0,34349


1/ 3
= 2,0914
hio
k  Cp × µ 
= jH ×


Φt
Dt  k 
hio
0,34349
= 47 ×
× 2,0914 = 533,1379 btu/jam.ft.0F
Φt
0,06333
1/ 3
8’.
Pressure Drop
9. Pada Res = 16.281,2709 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,0018
10. Jumlah cross
N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,20315
Ds = 2,0833 ft
s
= spesifik gravity = 0,7925
0 ,14
 µc 
 = 1
Φs = 
 µw 
f × Gs 2 × Ds × (N + 1)
0,0018 × 130.000,4798 2 × 2,0833 × 259,2031
∆Ps =
=
5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1
5,22.1010 × De × s × Φs
= 6,6192 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
LE-235
Pressure Drop
9’. Pada Ret = 12.721,1374 dari fig.26 (Kern,1950), diperoleh: f = 0,0003
10’. s = spesifik gravity = 1
Φt = 1
f × Gt 2 × L × n
0,0003 × 553.136,3362 2 × 9 × 4
∆Pt =
=
5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1
5,22.1010 × Dt × s × Φt
= 0,9995 psi
Dari fig.27 (Kern,1950)
Diperoleh : v2/2g = 0,021
4× 4
4n v 2
∆Pr =
=
× 0,021 = 0,336 psi
×
1
s 2g
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr
= 0,9995 + 0,336
= 1,3355 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Karena pressure drop memenuhi, maka :
1.186,8478 × 533,1379
ho × hio
=
= 367,8830
Uc =
1.186,8478 + 533,1379
ho + hio
Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 37,8028 btu/jam.ft.0F
Rd
=
Uc − Ud
=
Uc × Ud
367,8830 − 31,3512
367,8830 × 31,3512
= 0,0292
Rd literatur (Kern,1965) = 0,001
Rd perhitungan > Rd literatur, maka spesifikasi dapat diterima.
LC.21. Partial Condenser (E-103)
Fungsi
: Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air
keluaran steam ejector (EJ-101)
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal. 841-843 (Kern,1950)
Tube :
Diameter dalam (ID)
:
0,76 in = 0,06333 ft
Diameter luar (OD)
:
1 in
BWG
:
11
Pitch (triangular)
:
1,25 in
Passes
:
4
Panjang
:
9 ft
= 0,08333 ft
= 108,00131 in
LE-236
Fluida panas :
Laju alir fluida masuk (W)
= 16.402,9798 kg/jam = 36.086,5556 lbm/jam
Temperatur masuk (T1)
= 308 0C
= 586,4 0F
Temperatur keluar (T2)
= 160 0C
= 320 0F
Fluida dingin :
Laju alir fluida masuk (w)
= 46.402,9798 kg/jam = 102.967,4692 lbm/jam
Temperatur masuk (t1)
= 10 0C
= 50 0F
Temperatur keluar (t2)
= 40 0C
= 104 0F
Beban panas (Q)
= 5.890.207,2677 kJ/jam
= 5.582.817,3447 btu/jam
LMTD =
=
∆t 2 − ∆t1
 ∆t
ln 2
 ∆t1



=
(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )
 (T − t ) 
ln 1 2 
 (T2 − t1 ) 
(586,4 − 104) − (320 − 50)
 (586,4 − 104 ) 

ln
 (320 − 50 ) 
= 365,9850 0F
Menentukan nilai ∆t
R
=
T1 − T2
t 2 − t1
=
586,4 − 320
104 − 50
=
104 − 50
586,4 − 50
= 4,9333 0F
S
=
t 2 − t1
T1 − t1
= 0,1007 0F
Dari fig.19 (Kern,1950,hal.829), pada R = 4,9333 dan S = 0,1007 diperoleh
fT = 0,99
∆t
= LMTD × fT = 365,9850 × 0,99
= 362,3252 0F
Temperatur kalorik
T + T2
Th
= 1
2
= 453,2 0F
=
586,4 + 320
2
LE-237
tc
t1 + t 2
50 + 104
=
2
2
= 77 0F
a. Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, condenser untuk fluida panas light
=
organic dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) =
0,003.
Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
A=
Q
=
U D × Δt
5.582.817,3447 Btu/jam
=192,6038 ft 2
Btu
80
× 362,3252 o F
jam ⋅ ft 2 ⋅o F
Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft
Jumlah tube, N t =
(Tabel 10, Kern)
192,6038 ft 2
A
=
= 81,7434 buah
L × a " 9 ft × 0,2618 ft 2 /ft
b. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 106 tube dengan
ID shell 17 ¼ in.
c. Koreksi UD
A = L × Nt × a"
= 9 ft × 106 × 0,2618 ft 2 /ft
= 249,7572 ft 2
UD =
Q
5.582.817,3447 Btu/jam
Btu
=
= 61,6931
2
A ⋅ Δt 249,7572 ft × 362,3252 °F
jam ⋅ ft 2 ⋅ °F
Fluida Panas – Shell Side
3. Flow Area (as)
as =
25 × 0,25 × 5
ID × C '×B
=
= 0,17361 ft2
144 × 1,25
144 × PT
C’ = PT – OD
4. Mass Velocity (Gs)
Gs =
W 36.086,5556
=
= 207.859,8906 lbm/ft2.jam
0,17361
as
LE-238
5. Bilangan Reynold (Res)
Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838)
De = 0,72 in
= 0,05999 ft
μ = 0,198 cP
= 0,4790 lbm/ft.jam
Res=
De × Gs
µ
=
0,05999 × 207.859,8906
= 26.032,3901
0,4790
6. Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838)
Res = 26.032,3901 diperoleh jH = 90
7. Cp
k
= 0,98 btu/lbm.0F
= 1,35 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
1/ 3
 0,98 × 0,4790 
=

1,35


ho
k  Cp × µ 
8.
= jH ×


Φs
De  k 
1/ 3
= 0,7032
1/ 3
1,35
ho
= 90 ×
× 0,7032 = 1.424,2174 btu/jam.ft.0F
Φs
0,05999
Fluida Dingin – Tube Side
3’. Flow Area (at)
Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843)
at’ = 0,455 in2
Nt × at '
106 × 0,455
at =
=
= 0,0837 ft2
144 × 4
144 × n
4’. Mass Velocity (Gt)
w 102.967,4692
Gt =
=
= 462.152,0162 lbm/ft2.jam
0,0837
at
5’. Bilangan Reynold (Ret)
Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843)
untuk 1 in 11 BWG
Dt = 0,76 in = 0,06333 ft
μ = 3,1635 lbm/ft.jam
0,06333× 462.152,0162
Ret =
= 9.251,8057
3,1635
6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834)
diperoleh jH = 37
LE-239
7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F
k = 0,34349 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
1/ 3
 0,99321 × 3,1635 
=

0,34349


1/ 3
= 2,0914
hio
k  Cp × µ 
8’.
= jH ×


Φt
Dt  k 
hio
0,34349
= 37 ×
× 2,0914 = 419,7043 btu/jam.ft.0F
Φt
0,06333
1/ 3
Pressure Drop
9. Pada Res = 26.382,4426 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,0017
10. Jumlah cross
N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,20315
Ds = 2,0833 ft
s
= spesifik gravity = 0,7925
0 ,14
 µc 
 = 1
Φs = 
 µw 
f × Gs 2 × Ds × (N + 1)
0,0017 × 26.032,39012 × 2,0833 × 259,2031
∆Ps =
=
5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1
5,22.1010 × De × s × Φs
= 0,2507 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Pressure Drop
9’. Pada Ret = 9.251,8057 dari fig.26 (Kern,1950), diperoleh: f = 0,00019
10’. s = spesifik gravity = 1
Φt = 1
f × Gt 2 × L × n
0,00019 × 462.152,0162 2 × 9 × 4
∆Pt =
=
5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1
5,22.1010 × Dt × s × Φt
= 0,4419 psi
Dari fig.27 (Kern,1950)
Diperoleh : v2/2g = 0,03
4× 4
4n v 2
∆Pr =
=
× 0,03 = 0,48 psi
×
1
s 2g
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr
= 0,48 + 0,4419
= 0,9219 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Karena pressure drop memenuhi, maka :
1.424,2174 × 419,7043
ho × hio
Uc =
=
1.424,2174 + 419,7043
ho + hio
= 324,1733
LE-240
Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 23,1896 btu/jam.ft.0F
Rd
=
324,1733 − 23,1896
324,1733 × 23,1896
Uc − Ud
=
Uc × Ud
= 0,04
Rd literatur (Kern,1965) = 0,001
Rd perhitungan > Rd literatur, maka spesifikasi dapat diterima.
LC.22. Cooler (E-104)
Fungsi
: Mendinginkan produk Polyethylene Terephthalate keluaran Filter Press
(FP-101)
Jenis
: 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal.841-843 (Kern,1950)
Tube :
Diameter dalam (ID)
:
0,76 in = 0,06333 ft
Diameter luar (OD)
:
1 in
BWG
:
11
Pitch (triangular)
:
1,25 in
Passes
:
4
Panjang
:
9 ft
= 0,08333 ft
= 108,00131 in
Fluida panas :
Laju alir fluida masuk (W)
= 22.368,0277 kg/jam = 49.209,6609 lbm/jam
Temperatur masuk (T1)
= 290 0C
= 554 0F
Temperatur keluar (T2)
= 60 0C
= 108 0F
Fluida dingin :
Laju alir fluida masuk (w)
= 26.913,9691 kg/jam = 59.210,7320 lbm/jam
Temperatur masuk (t1)
= 10 0C
= 50 0F
Temperatur keluar (t2)
= 40 0C
= 104 0F
Beban panas (Q)
= 3.387.123,0103 kJ/jam
= 3.210.360,5580 btu/jam
LMTD =
∆t 2 − ∆t1
 ∆t
ln 2
 ∆t1



=
(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 )
 (T − t ) 
ln 1 2 
 (T2 − t1 ) 
LE-241
=
(554 − 104) − (108 − 50)
 (554 − 104) 

ln
 (108 − 50) 
= 191,3311 0F
Menentukan nilai ∆t
R
=
T1 − T2
t 2 − t1
=
554 − 108
104 − 50
=
104 − 50
554 − 50
= 8,2593 0F
S
=
t 2 − t1
T1 − t1
= 0,1071 0F
Dari fig.19 (Kern,1950,hal.829), pada R = 8,2593 dan S = 0,1071 diperoleh
fT = 0,98
∆t
= LMTD × fT = 191,3311 × 0,98
= 187,5045 0F
Temperatur kalorik
Tc
=
T1 + T2
2
=
554 + 108
2
= 331 0F
tc
=
t1 + t 2
2
=
50 + 104
2
= 77 0F
a.
Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida panas light organic
dan fluida dingin air, diperoleh UD = 75-150, faktor pengotor (Rd) = 0,003.
Diambil UD = 80 Btu/jam⋅ft2⋅°F
Luas permukaan untuk perpindahan panas,
A=
Q
=
U D × Δt
3.210.360,5580 Btu/jam
= 214,0189 ft 2
Btu
80
× 187,5045 o F
jam ⋅ ft 2 ⋅o F
Luas permukaan luar (a″) = 0,2618 ft2/ft
Jumlah tube, N t =
(Tabel 10, Kern)
214,0189 ft 2
A
=
= 90,8322 buah
L × a " 9 ft × 0,2618 ft 2 /ft
LE-242
d. Dari Tabel 9, hal 842, Kern, 1965, nilai yang terdekat adalah 106 tube dengan
ID shell 17 ¼ in.
e. Koreksi UD
A = L × Nt × a"
= 9 ft × 106 × 0,2618 ft 2 /ft
= 249,7572 ft 2
UD =
Q
3.210.360,5580 Btu/jam
Btu
=
= 68,5526
2
A ⋅ Δt 249,7572 ft × 187,5045 °F
jam ⋅ ft 2 ⋅ °F
Fluida Panas – Shell Side
3. Flow Area (as)
as =
25 × 0,25 × 5
ID × C '×B
=
= 0,17361 ft2
144 × 1,25
144 × PT
C’ = PT – OD
4. Mass Velocity (Gs)
Gs =
49.209,6609
W
=
0,17361
as
= 283.449,4609 lbm/ft2.jam
5. Bilangan Reynold (Res)
Dari fig.28 (Kern,1950,hal.838)
De = 0,72 in = 0,05999 ft
μ = 364,5996 cP
= 882,0029 lbm/ft.jam
0,05999 × 283.449,4609
De × Gs
=
= 19,2790
Res=
882,0029
µ
6. Dari fig.24 (Kern,1950, hal.834)
Res = 19,2790, jH = 1,8
7. Cp = 0,7742 btu/lbm.0F
k
= 3,7578 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
1/ 3
 0,7742 × 882,0029 
=

3,7578


1/ 3
= 5,6641
k  Cp × µ 
ho
8.
= jH ×


Φs
De  k 
ho
3,7578
= 1,8 ×
× 5,6641
Φs
0,05999
= 638,6431 btu/jam.ft.0F
1/ 3
Fluida Dingin – Tube Side
LE-243
3’. Flow Area (at)
Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843)
at’ = 0,455 in2
Nt × at ' 106 × 0,455
=
= 0,0837 ft2
at =
144 × 4
144 × n
4’. Mass Velocity (Gt)
w 59.210,7320
Gt =
=
= 265.757,3250 lbm/ft2.jam
0,0837
at
5’. Bilangan Reynold (Ret)
Dari tabel 10 (Kern,1950,hal.843)
untuk 1 in 11 BWG
Dt = 0,76 in = 0,06333 ft
μ = 3,1635 lbm/ft.jam
0,06333× 265.757,3250
Ret =
= 5.320,1869
3,1635
6’. Dari fig.24 (Kern,1950,hal.834)
diperoleh jH = 19,8
7’. Cp = 0,99321 btu/lbm.0F
k = 0,34349 btu/jam.ft.0F
 Cp × µ 


 k 
1/ 3
 0,99321× 3,1635 
=

0,34349


1/ 3
= 2,0914
hio
k  Cp × µ 
8’.
= jH ×


Φt
Dt  k 
hio
0,34349
= 19,8 ×
× 2,0914
Φt
0,06333
= 224,5985 btu/jam.ft.0F
1/ 3
Pressure Drop
9. Pada Res = 19,2790 dari fig.29 (Kern,1950), diperoleh : f = 0,00023
10. Jumlah cross
N+1 = 12(L/B) = 12(108,00131/5) = 259,2031
Ds = 2,0833 ft
s
= spesifik gravity = 0,7925
0 ,14
 µc 
 = 1
Φs = 
w
µ


f × Gs 2 × Ds × (N + 1)
∆Ps =
=
5,22.1010 × De × s × Φs
0,00023 × 283.449,4609 2 × 2,0833 × 259,2031
5,22.1010 × 0,05999 × 0,7925 × 1
= 4,0208 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
LE-244
Pressure Drop
9’. Pada Ret = 5.320,1809 dari fig.26
(Kern,1950),diperoleh: f = 0,0032
10’. s = spesifik gravity = 1
Φt = 1
f × Gt 2 × L × n
0,0032 × 265.757,3250 2 × 9 × 4
∆Pt =
=
5,22.1010 × 0,06333 × 1 × 1
5,22.1010 × Dt × s × Φt
= 2,4611 psi
Dari fig.27 (Kern,1950)
Diperoleh : v2/2g = 0,008
4× 4
4n v 2
∆Pr =
=
× 0,008 = 0,128 psi
×
1
s 2g
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr
= 2,4611 + 0,128
= 2,5891 psi
Pressure Drop untuk cairan < 10 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Karena pressure drop memenuhi, maka :
638,6431 × 224,5985
ho × hio
Uc =
=
= 166,1624
638,6431 + 224,5985
ho + hio
Faktor kotor (Rd) dimana Ud = 25,7680 btu/jam.ft.0F
166,1624 − 25,7680
Uc − Ud
Rd =
=
= 0,0328
166,1624 × 25,7680
Uc × Ud
Rd literatur (Kern,1965) = 0,001
Rd perhitungan > Rd literatur, maka spesifikasi dapat diterima.
LC.23. Pompa Ethylene Glycol (J-101)
Fungsi
: Memompa ethylene glycol dari Tangki Penyimpanan (T-101) ke Mixing
Tank (MT-101)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 14.718,5129 kg/jam = 8,9946 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.113,36 kg/m3
= 69,502 lbm/ft3
Viskositas campuran = 0,198 cP
= 0,00013305 lbm/ft.s
Laju alir volume (Q) =
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
F
ρ
=
8,9946
= 0,1294 ft3/s
69,502
LE-245
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1294)0,45 (69,502)0,13
= 2,697 in = 0,2248 ft
Dipilih material pipa commercial steel 3 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 3,068 in = 0,2557 ft
Diameter luar (OD)
= 3,5 in = 0,2917 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,05130 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
v =
0,1294
Q
=
= 2,4369 ft/s
0,05130
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 69,502 × 2,4369 × 0,2917
=
= 371.327,0269
0,00013305
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
f
D
= 0,00018
(Geankoplis,2003)
= 0,0043
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,2557= 3,9634 ft
1 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 1 x 30 x 0,2557 = 7,671 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,2557
Pipa lurus
L = 40 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0,2557
= 3,3241 ft
= 15,8534 ft
∑L = 70,8119 ft
Total friction loss : ∑ F =
=
fV 2 ∑ L
2g c D
(Foust,1980)
(0,0043)(2,4369) 2 (70,8119)
= 0,1098 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,2557)
Dari persamaan Bernoulli :
LE-246
-Ws =
g P2 − P1
∆v 2
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
v1 = v2
P1 = 36,8191 psi ; P2 = 22,6818 psi ∆P = -14,1373 psi = -2.035,7712 lbf/ft2
∆Z = 30 ft
maka :

32,174 ft / s 2
-Ws = 30 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s

 +

 − 2.035.7712 lbf

ft 2

 69,502 lbm 3
ft



 + 0,1098 ft.lbf/lbm


= 0,8189 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWs/η
=
(69,502 lbm / ft 3 )(0,1294 ft 3 / s )(0,8189 ft.lbf / lbm)
0,8
= 9,206 ft.lbf/s x
1Hp
= 0,0167 Hp
550 ft.lbf/s
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 Hp
LC.24. Pompa Mixing Tank (J-102)
Fungsi
: Memompa EG dan PTA dari Mixing Tank (MT-101) ke Reaktor
Esterifikasi (R-101)
Jenis
: Pompa screw
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 34.383,0312 kg/jam = 21,0119 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.347,81 kg/m3
= 84,1411 lbm/ft3
Viskositas campuran = 14,74 cP
= 0,009912 lbm/ft.s
Laju alir volume (Q) =
F
ρ
=
21,0119
= 0,2497 ft3/s
84,1411
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
= 3,9 (0,2497)0,45 (84,1411)0,13
(Timmerhaus,1991)
LE-247
= 3,7167 in = 0,3097 ft
Dipilih material pipa commercial steel 4 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 4,026 in = 0,3355 ft
Diameter luar (OD)
= 4,500 in = 0,375 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,0884 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
V=
0,2497
Q
=
= 2,8247 ft/s
0,0884
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 84,1411 × 2,8247 × 0,3355
=
= 8.743,3568
0,009912
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
f
D
= 0,000137
(Geankoplis,2003)
= 0,0037
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 4 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,20025 ft
4 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 4 x 30 x 0,3355
= 40,26 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,3355
= 4,3615 ft
Pipa lurus
L = 120 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0, 3355
= 20,801 ft
∑L = 190,62275 ft
Total friction loss : ∑ F =
=
fV 2 ∑ L
2g c D
(Foust,1980)
(0,0037)(2,8247) 2 (190,62275)
= 0,2607 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,3355)
Dari persamaan Bernoulli :
-Ws =
v1 = v2
g P2 − P1
∆v 2
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
LE-248
P1 = 22,6818 psi ; P2 = 23,5886 psi ∆P = 0,9068 psi = 130,5792 lbf/ft2
∆Z = 40 ft
maka :

32,174 ft / s 2
-Ws = 40 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s

 +


 130,5792 lbf

ft 2 
 +0,2607 ft.lbf/lbm

 84,1411lbm 3 
ft 

= 41,8126 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWf/η
=
(84,1411lbm / ft 3 )(0,2497 ft 3 / s )(41,8126 ft.lbf / lbm)
0,8
= 1.098,1051 ft.lbf/s x
1Hp
= 1,9966 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor 2 Hp
LC.25. Pompa Reaktor Esterifikasi (J-103)
Fungsi
: Memompa produk bottom Reaktor Esterifikasi (R-101) ke Reaktor
Prepolimer (R-102)
Jenis
: Pompa screw
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 29.048,6141 kg/jam = 17,7519 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.308,01 kg/m3
= 81,6556 lbm/ft3
Viskositas campuran = 0,198 cP
= 0,00013 lbm/ft.s
F
Laju alir volume (Q) =
ρ
=
17,7519
= 0,2174 ft3/s
81,6556
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,2174)0,45 (81,6556)0,13
= 3,4785 in = 0,2899 ft
Dipilih material pipa commercial steel 4 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 4,026 in = 0,3355 ft
Diameter luar (OD)
= 4,500 in = 0,375 ft
LE-249
Luas penampang pipa (A) = 0,0884 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
V=
0,2174
Q
=
= 2,4593 ft/s
0,0884
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 81,6556 × 2,4593 × 0,3355
=
= 518.258,7656
0,00013
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
f
D
= 0,000137
(Geankoplis,2003)
= 0,0037
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 4 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,20025 ft
4 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 4 x 30 x 0,3355
= 40,26 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,3355
= 4,3615 ft
Pipa lurus
L = 130 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0, 3355
= 20,801 ft
∑L = 200,62275 ft
Total friction loss : ∑ F =
=
fV 2 ∑ L
2g c D
(Foust,1980)
(0,0037)(2,4593) 2 (200,62275)
= 0,2079 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,3355)
Dari persamaan Bernoulli :
-Ws =
g P2 − P1
∆v 2
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
v1 = v2
P1 = 23,5886 psi ; P2 = 21,2634 psi ∆P = -2,3252 psi = -334,8288 lbf/ft2
∆Z = 40 ft
maka :
LE-250

32,174 ft / s 2
-Ws = 40 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s

 +

 − 334,8288 lbf

ft 2

 81,6556 lbm 3
ft



 + 0,2079 ft.lbf/lbm


= 36,1074 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWf/η
=
(81,6556 lbm / ft 3 )(0,2174 ft 3 / s )(36,1074 ft.lbf / lbm)
0,8
= 801,2199 ft.lbf/s x
1Hp
= 1,4568 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 ½ Hp
LC.26. Pompa Reaktor Prepolimer (J-104)
Fungsi
: Memompa produk dari bottom Reaktor Prepolimer (R-102) ke Reaktor
Polikondensasi (R-103)
Jenis
: Pompa screw
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 24.135,2691 kg/jam = 14,7493 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.329,35 kg/m3
= 82,9886 lbm/ft3
Viskositas campuran = 0,13 cP
= 0,000087 lbm/ft.s
F
Laju alir volume (Q) =
ρ
=
14,7493
= 0,1777 ft3/s
82,9886
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1777)0,45 (82,9886)0,13
= 3,1834 in = 0,2653 ft
Dipilih material pipa commercial steel 4 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 4,026 in = 0,3355 ft
Diameter luar (OD)
= 4,500 in = 0,375 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,0884 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
LE-251
V=
0,1777
Q
=
= 2,0102 ft/s
0,0884
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 82,9886 × 2,0102 × 0,3355
=
= 643.325,8148
0,000087
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
f
D
= 0,000137
(Geankoplis,2003)
= 0,005
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 4 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,20025 ft
4 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 4 x 30 x 0,3355
= 40,26 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,3355
= 4,3615 ft
Pipa lurus
L = 140 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0, 3355
= 20,801 ft
∑L = 206,26125 ft
Total friction loss : ∑ F =
=
fV 2 ∑ L
2g c D
(Foust,1980)
(0,005)(2,0102) 2 (206,26125)
= 0,193 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,3355)
Dari persamaan Bernoulli :
g P2 − P1
∆v 2
-Ws =
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
v1 = v2
P1 = 21,2634 psi ; P2 = 9,4883 psi ∆P = -11,7751 psi = -1.695,6144 lbf/ft2
∆Z = 40 ft
maka:
LE-252

32,174 ft / s 2
-Ws = 40 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s
 − 1.695,6144 lbf

ft 2

 82,9886 lbm 3
ft


 +



 +0,193 ft lbf/lbm


= 19,7611 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η = 80%
Daya pompa : P = ρQWs/η
=
(82,9886 lbm / ft 3 )(0,1777 ft 3 / s )(19,7611 ft.lbf / lbm)
0,8
= 364,273 ft.lbf/s x
1Hp
= 0,6623 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor ¾ Hp
LC.27. Pompa Knock Out Drum (J-105)
Fungsi
: Memompa produk dari bottom Knock Out Drum (V-101) ke Cooler
(E-101)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 7.268,2334 kg/jam
= 4,4417 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.098,42 kg/m3
= 68,5721 lbm/ft3
Viskositas campuran = 0,32 cP
= 0,000215 lbm/ft.s
F
Laju alir volume (Q) =
ρ
=
4,4417
68,5712
= 0,0648 ft3/s
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,0648)0,45 (68,5712)0,13
= 1,9723 in = 0,1644 ft
Dipilih material pipa commercial steel 3 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 3,068 in = 0,2557 ft
Diameter luar (OD)
= 3,500 in = 0,2917 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,0513 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
LE-253
V=
0,0648
Q
=
= 1,2632 ft/s
0,0513
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 68,5712 × 1,2632 × 0,2557
=
= 103.016,3445
0,000215
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
D
f
= 0,000876
(Geankoplis,2003)
= 0,0052
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,2557 = 3,96335 ft
1 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 1 x 30 x 0,2557
= 7,671 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,2557
= 3,3241 ft
Pipa lurus
L = 40 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0,2557
= 15,8534 ft
∑L = 70,81185 ft
Total friction loss : ∑ F =
fV 2 ∑ L
(Foust,1980)
2g c D
(0,0052)(1,2632) 2 (70,81185)
=
= 0,0283 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,2557)
Dari persamaan Bernoulli :
g P2 − P1
∆v 2
-Ws =
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
v1=v2
∆P = 0
∆Z = 5 ft

32,174 ft / s 2

maka : -Ws = 5 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s
= 5,0283 ft.lbf/lbm

 + 0,0283 ft.lbf/lbm

(Foust,1980)
LE-254
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWs/η
=
(68,5712 lbm / ft 3 )(0,0648 ft 3 / s )(5,0283 ft.lbf / lbm)
0,8
= 27,9285 ft.lbf/s x
1Hp
= 0,0508 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ Hp
LC.28. Pompa Partial Condenser (J-106)
Fungsi
: Memompa produk dari Partial Condenser (E-103) ke Knock Out Drum
(V-101)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 16.402,9798 kg/jam = 10,024 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.098,42 kg/m3
= 68,5721 lbm/ft3
Viskositas campuran = 0,32 cP
= 0,000215 lbm/ft.s
F
Laju alir volume (Q) =
ρ
=
10,024
68,5712
= 0,1462 ft3/s
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1462)0,45 (68,5712)0,13
= 2,8444 in = 0,237 ft
Dipilih material pipa commercial steel 3 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 3,068 in = 0,2557 ft
Diameter luar (OD)
= 3,500 in = 0,2917 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,0513 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
V=
0,1462
Q
=
= 2,8499 ft/s
0,0513
A
Sehingga :
LE-255
NRe =
ρ × V × D 68,5712 × 2,8499 × 0,2557
=
= 232.414,7246
0,000215
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
D
f
= 0,000876
(Geankoplis,2003)
= 0,0048
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,2557 = 3,96335 ft
2 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 2 x 30 x 0,2557
= 15,342 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,2557
= 3,3241 ft
Pipa lurus
L = 30 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0,2557
= 15,8534 ft
∑L = 68,48285 ft
Total friction loss : ∑ F =
=
fV 2 ∑ L
(Foust,1980)
2g c D
(0,0048)(2,8499) 2 (68,48285)
= 0,1623 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,2557)
Dari persamaan Bernoulli :
-Ws =
g P2 − P1
∆v 2
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
v1=v2
∆P = 0
∆Z = 10 ft

32,174 ft / s 2
maka : -Ws = 10 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s
= 10,1623 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWs/η

 + 0,1623 ft.lbf/lbm

LE-256
=
(68,5712 lbm / ft 3 )(0,1462 ft 3 / s )(10,1623 ft.lbf / lbm)
0,8
= 127,3477 ft.lbf/s x
1Hp
= 0,2315 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ Hp
LC.29. Pompa Reaktor Polikondensasi (J-107)
Fungsi
: Memompa produk dari Reaktor Polikondensasi (R-103) ke Filter Press
(FP-101)
Jenis
: Pompa screw
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 22.835,2872 kg/jam = 13,9549 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.588,62 kg/m3 = 99,1743 lbm/ft3
Viskositas campuran = 0,0708 lbm/ft.s
F
Laju alir volume (Q) =
ρ
=
13,9549
= 0,1407 ft3/s
99,1743
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1407)0,45 (99,1743)0,13
= 2,9331 in = 0,2444 ft
Dipilih material pipa commercial steel 3 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 3,068 in = 0,2557 ft
Diameter luar (OD)
= 3,500 in = 0,2917 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,0513 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
V=
0,1407
Q
=
= 2,7427 ft/s
0,0513
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 99,1743 × 2,7427 × 0,2557
=
= 982,3696
0,0708
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
LE-257
ε
D
f
= 0,000876
(Geankoplis,2003)
= 0,0048
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,2557 = 3,96335 ft
2 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 2 x 30 x 0,2557
= 15,342 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,2557
= 3,3241 ft
Pipa lurus
L = 30 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0,2557
= 15,8534 ft
∑L = 68,48285 ft
fV 2 ∑ L
Total friction loss : ∑ F =
=
(Foust,1980)
2g c D
(0,0048)(2,7427) 2 (68,48285)
= 0,1503 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,2557)
Dari persamaan Bernoulli :
-Ws =
g P2 − P1
∆v 2
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
v1=v2
P1 = 9,4883 psi; P2 = 14,696 psi, ∆P = 5,2077 psi = 749,9086 lbf/ft2
∆Z = 10 ft
maka :

32,174 ft / s 2
-Ws = 10 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s
lbf

  749,9086 ft 2
 + 
  99,1743 lbm 3
ft



 + 0,1503 ft.lbf/lbm


= 17,7118 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWs/η
=
(99,1743 lbm / ft 3 )(0,1407 ft 3 / s )(17,7118 ft.lbf / lbm)
0,8
LE-258
= 308,9342 ft.lbf/s x
1Hp
= 0,5617 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 Hp
LC.30. Pompa Filter Press (J-108)
Fungsi
: Memompa produk dari Filter Press (FP-101) ke Cooler (E-104)
Jenis
: Pompa screw
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 22.368,0277 kg/jam = 13,6694 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.257,6093 kg/m3
= 78,51 lbm/ft3
Viskositas campuran = 0,245 lbm/ft.s
F
Laju alir volume (Q) =
ρ
=
13,6694
= 0,1741 ft3/s
78,51
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1741)0,45 (78,51)0,13
= 3,1316 in = 0,2609 ft
Dipilih material pipa commercial steel 4 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 4,026 in = 0,3355 ft
Diameter luar (OD)
= 4,500 in = 0,375 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,0884 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
V=
0,1741
Q
=
= 1,9695 ft/s
0,0884
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 78,51 × 1,9695 × 0,3355
=
= 211,7422
0,245
µ
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
f
D
= 0,000137
(Geankoplis,2003)
= 0,07
(Geankoplis,2003)
LE-259
Panjang ekivalen pipa 4 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,2003 ft
2 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 2 x 30 x 0,3355
= 20,13 ft
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,3355
= 4,3615 ft
Pipa lurus
L = 35 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0,3355
= 20,801 ft
∑L = 85,4928 ft
Total friction loss : ∑ F =
fV 2 ∑ L
(Foust,1980)
2g c D
(0,07)(1,9695) 2 (85,4928)
=
= 1,0753 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,3355)
Dari persamaan Bernoulli :
-Ws =
g P2 − P1
∆v 2
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
v1=v2
∆P = 0
∆Z = 15 ft

32,174 ft / s 2
maka : -Ws = 15 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s

 + 1,0753 ft.lbf/lbm

= 16,0753 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWs/η
=
(78,51lbm / ft 3 )(0,1741 ft 3 / s )(16,0753 ft.lbf / lbm)
0,8
= 274,6584 ft.lbf/s x
1Hp
= 0,4994 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ Hp
LC.31. Pompa Crystallizer (J-109)
LE-260
Fungsi
: Memompa produk dari Crystallizer (CR-101) ke Centrifuge (CF-101)
Jenis
: Pompa screw
Jumlah
: 2 unit (1 unit cadangan)
Laju alir massa (F)
= 22.368,0277 kg/jam = 13,6694 lbm/s
Densitas campuran (ρ)= 1.260,3324 kg/m3
= 78,68 lbm/ft3
Viskositas campuran = 2,487 x 10-3 lbm/ft.s
F
Laju alir volume (Q) =
ρ
=
13,6694
= 0,1737 ft3/s
78,68
Perencanaan pompa :
Diameter pipa optimum :
De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1737)0,45 (78,68)0,13
= 3,1292 in = 0,2608 ft
Dipilih material pipa commercial steel 4 in schedule 40 (Foust,1979) dengan :
Diameter dalam (ID)
= 4,026 in = 0,3355 ft
Diameter luar (OD)
= 4,500 in = 0,375 ft
Luas penampang pipa (A) = 0,0884 ft2 (inside sectional area)
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa :
V=
0,1737
Q
=
= 1,9649 ft/s
0,0884
A
Sehingga :
NRe =
ρ × V × D 78,68 × 1,9649 × 0,3355
=
= 22.067,7153
µ
2,487 x 10 -3
Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :
ε
f
D
= 0,000137
(Geankoplis,2003)
= 0,006
(Geankoplis,2003)
Panjang ekivalen pipa 3 in sch 40 :
(Foust,1980)
1 Sharp edge entrance (L/D=31); k = 0,5
L = 0,5 x 31 x 0,3355 = 5,2003 ft
4 elbow 90°, (L/D) = 30
L = 4 x 30 x 0,3355
= 40,26 ft
LE-261
1 gate valve (fully opened), (L/D) = 13
L = 1 x 13 x 0,3355
Pipa lurus
L = 40 ft
1 Sharp edge exit (L/D =62);k=1
L = 1 x 62 x 0,3355
= 4,3615 ft
= 20,801 ft
∑L = 110,6228 ft
fV 2 ∑ L
Total friction loss : ∑ F =
=
(Foust,1980)
2g c D
(0,006)(1,9649) 2 (110,6228)
= 0,1187 ft.lbf/lbm
(2)(32,174)(0,3355)
Dari persamaan Bernoulli :
-Ws =
g P2 − P1
∆v 2
+ ∆z
+
+ ΣF
2 × gc × α
ρ
gc
(Foust,1980)
v1=v2
∆P = 0
∆Z = 20 ft

32,174 ft / s 2
maka : -Ws = 20 ft x 
2
 32,174 ft.lbm / lbf .s

 + 0,1187 ft.lbf/lbm

= 20,1187 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80%
Daya pompa : P = ρQWs/η
(78,68 lbm / ft 3 )(0,1737 ft 3 / s )(20,1187 ft.lbf / lbm)
=
0,8
= 343,6957 ft.lbf/s x
1Hp
= 0,6249 Hp
550ft.lbf / s
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 Hp
LE-262
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
1. Screening (SC)
Fungsi
: menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis
: bar screen
Jumlah
: 1
Bahan konstruksi : stainless steel
Ukuran bar:
Lebar
= 5 mm
Tebal
= 20 mm
Bar clear spacing = 20 mm
Slope
= 30°
Kondisi operasi:
- Temperatur
= 30°C
- Densitas air (ρ)
= 995,68 kg/m3
- Laju alir massa (F)
= 29.033,4217 kg/jam
- Laju alir volume (Q)=
(Perry, 1997)
29.033,4217 kg/jam x 1 jam/3600 s
= 0,0081 m3/s
995,68 kg/m 3
Direncanakan ukuran screening:
Panjang
= 2m
Lebar
= 2m
2m
20 mm
2m
20 mm
LD. 1 Spesifkasi screening
LE-263
Misalkan, jumlah bar = x
Maka,
20x + 20 (x + 1) = 2000
40x = 1980
x = 49,5 ≈ 50 buah
Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2
Asumsi, Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat
Head loss (∆h) =
Q2
2
2 g Cd A 2
2
(0,0081 ) 2
=
2 (9,8) (0,6) 2 (2,04 ) 2
= 2,234 . 10-6 m dari air
2. Bak Sedimentasi (BS)
Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.
Jumlah : 1
Jenis
: Grift Chamber Sedimentation
Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi
Bahan kontruksi
: beton kedap air
Kondisi operasi
Temperatur
= 30oC
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 29.033,4217 kg/jam
Densitas air
= 995,68 kg/m3
Laju air volumetrik,
=
29.033,4217 kg/jam x 1 jam/3600 s
= 0,0081 m3/s
3
995,68 kg/m
= 17,1523 ft3/min
LE-264
Desain Perancangan :
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif
(Kawamura, 1991)
Perhitungan ukuran tiap bak
Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) :
υ 0 = 1,57 ft/min
atau 8 mm/s
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi :
Kedalaman tangki
= 12 ft
Lebar tangki
= 2 ft
Kecepatan aliran
=v =
Desain panjang ideal bak :
Q 17,1523 ft 3 /min
=
= 0,7147 ft/min
At
12 ft x 2 ft
 h
L = K 
 υ0

 v

(Kawamura, 1991)
dengan : K = faktor keamanan = 1,5
h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 12 ft.
Maka :
L = 1,5 (12/1,57) . 0,7147 = 8,1938 ft
Diambil panjang bak = 9 ft
Uji desain :
Waktu retensi (t) : t 
Va panjang x lebar x tinggi

Q
laju volumetrik
LE-265
=
9 x 2 x 12 ft 3
17,1523 ft 3 / min
=
12,5931
menit
Desain diterima, dimana t diizinkan 6 – 15 menit
Surface loading :
(Kawamura, 1991)
Q
laju volumetrik
=
A luas permukaan masukan air
=
17,1523 ft 3 /min (7,481 gal/ft 3 )
= 7,1287 gpm/ft 2
2 ft x 9 ft
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2
Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) :
∆h = K v2
2g
= 0,12 x
[17,1523 ft 3 /min .( 1 min/60 s).(1 m/3,2808 ft)]2
= 1,5886.10 −5 m
2
2 .(9,8 m/s )
3. Clarifier (CL)
Fungsi
: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena
penambahan alum dan soda abu
Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier
Bentuk
: Circular desain
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi
Temperatur
= 300C
Tekanan
= 1 atm
LE-266
Laju massa air (F1)
= 29.033,4217 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 (F2)
= 1,4517 kg/jam
Laju massa Na2CO3 (F3)
= 0,7839 kg/jam
Laju massa total, m
= 29.035,6573 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3
= 2,71 gr/ml
(Perry, 1999)
Densitas Na2CO3
= 2,533 gr/ml
(Perry, 1999)
Densitas air
= 0,995 gr/ml
(Perry, 1999)
Reaksi koagulasi:
Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2
Perhitungan:
Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh :
Untuk clarifier tipe upflow (radial):
Kedalaman air = 3-5 m
Settling time = 1-3 jam
Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m,
Settling time = 1 jam
Diameter dan Tinggi clarifier
Densitas larutan,
ρ=
(29.035,6573)
29.033,4217 1,4517 0,7839
+
+
995,68
2710
2533
Volume cairan, V =
29.033,4217 kg/jam × 1 jam
= 29,16 m 3
995,7278
V = 1/4 π D2H
4V 1 / 2  4 × 29,16 
D= (
) =

πH
 3,14 × 3 
1/ 2
Maka, diameter clarifier = 4 m
Tinggi clarifier = 1,5 D = 6 m
Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik
= 995,7278 kg/m3
= 3,52 m
LE-267
Phid = ρ x g x l
= 995,7278 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m
= 29,2744 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 29,2744 kPa + 101,325 kPa = 130,5994 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (130,5994) kPa = 137,1294 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(137,1294 kPa) (4 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(137,1294 kPa)
= 0,0035 m = 0,1363 in
t=
Faktor korosi
= 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1363 in + 1/8 in = 0,2613 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in
(Brownell,1959)
Daya Clarifier
P = 0,006 D2
dimana:
(Ulrich, 1984)
P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006 × (4)2 = 0,0955 kW = 0,1281 hp = 1/4 hp
4.
Sand Filter (SF)
Fungsi
: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air
yang keluar dari klarifier
Bentuk
: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30°C
LE-268
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 29.033,4217 kg/jam
Densitas air
= 995,68 kg/m3
Faktor keamanan
= 20 %
(Perry, 1997)
Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi.
Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki
Perhitungan:
a. Volume tangki
Volume air, Va =
29.033,4217 kg/jam × 0,25 jam
= 7,2898 m3
3
995,68 kg/m
Volume tangki = 1,2 × 7,2898 m3 = 8,7478 m3
Volume total, Vt = (1+1/3)x 8,7478 = 11,6638 m3
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4
1
πD 2 H
4
1
4 
11,6638 m 3 = πD 2  D 
4
3 
1
11,6638 m 3 = πD 3
3
V=
Maka:, D = 2,23 m
H = 2,97 m
c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 2,23 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H
Tinggi tutup =
1
x(2,23 m) = 0,5584 m
4
Tinggi tangki total = 2,97 + 2(0,5584) = 4,0868 m
d. Tebal shell dan tutup tangki
Tinggi penyaring
= 1/4 x 2,97 = 0,7425 m
Tinggi cairan dalam tangki =
7,2898 m 3
x 2,97 m = 2,4818 m
8,7478 m 3
= 4:1
LE-269
= ρxgxl
P air
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,4818 m
= 24,2166 kPa
P penyaring
=ρxgxl
= 2089,5 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7425 m
= 15,246 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 24,2166 kPa + 15,246 kPa + 101,325 kPa = 140,7876 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (140,7876 kPa) = 147,827 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(140,7876 kPa) (2.29 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(140,7876 kPa)
= 0,0023 m = 0,0933 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0933 in + 1/8 in = 0,2183 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan
ditetapkan tebal tutup 1/4 in.
5.
Tangki Utilitas -01 (TU-201)
Fungsi
: menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 29.033,4217 kg/jam
LE-270
= 995,68 kg/m3
Densitas air
(Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 6 jam
= 20 %
Faktor keamanan
Perhitungan:
a. Volume tangki
Volume air, Va =
29.033,4217 kg/jam × 6 jam
= 174,9563 m3
3
995,68 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 174,9563 m3 = 209,9476 m3
b. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
209,9476 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
209,9476 m 3 = πD 3
8
V=
Maka, D = 5,63 m
H = 8,44 m
Tinggi air dalam tangki =
174,9563 m 3
x 8,44 m = 7,04 m
209,9476 m 3
c. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P = ρxgxl
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,04 m
= 68,6498 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 68,6498 kPa + 101,325 kPa = 169,9748 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (169,9784 kPa) = 178,4735 kPa
LE-271
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(178,4735 kPa) (6,22 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(178,4735 kPa)
= 0,00721 m = 0,2838 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,2838 in + 1/8 in = 0,4088 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in
6.
(Brownell,1959)
Tangki Utilitas -02 (TU-202)
Fungsi
: menampung air untuk didistribusikan ke domestik
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 900 kg/jam
Densitas air
= 995,68 kg/m3
(Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 24 jam
Faktor keamanan
= 20 %
Perhitungan:
a. Volume tangki
Volume air, Va =
900 kg/jam × 24 jam
= 21,6937 m3
995,68 kg/m3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 21,6937 m3 = 26,0325 m3
c. Diameter tangki
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3
LE-272
1 2
πD H
4
1
3 
26,0325 m3 = πD 2  D 
4
2 
3
26,0325 m3 = πD3
8
V=
Maka, D = 2,81 m
H = 4,21 m
Tinggi air dalam tangki =
21,6937 m 3
x 4,21 m = 3,51 m
26,0325m 3
c. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P = ρxgxl
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3,51 m
= 34,2327 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 34,2327 kPa + 101,325 kPa = 135,5577 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (135,5577 kPa) = 142,3355 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(142,3355 kPa) (1,35m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(142,3355 kPa)
= 0,00287 m = 0,1128 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,1128 in + 1/8 in = 0,2378 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell,1959)
LE-273
7. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE)
Fungsi
: Mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 18.832,9487 kg/jam
Densitas air
= 995,68 kg/m3
(Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 jam
= 20 %
Faktor keamanan
Perhitungan:
a. Ukuran Cation Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
o Diameter penukar kation
= 3 ft = 0,9144 m
o Luas penampang penukar kation
= 9,62 ft2
o Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft = 0,762 m
Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H
Tinggi tutup =
1
x(0,9144 m) = 0,228 m
4
Tinggi tangki total = 0,9144 + 2(0,228) = 2,06 m
b. Tebal tangki
Tekanan hidrostatis
P = ρxgxl
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,762 m
= 7,4354 kPa
= 4:1
LE-274
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 7,4354 kPa+ 101,325 kPa = 108,7604 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604) = 114,1985kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(114,1985kPa) (0,9144 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,1985 kPa)
= 0,00075 m = 0,0295 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0295 in + 1/8 in = 0,1545 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan
ditetapkan tebal tutup 1/4 in.
8.
Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)
Fungsi
: Mengurangi kesadahan air
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 18.832,9487 kg/jam
Densitas air
= 995,68 kg/m3
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan
Perhitungan
= 20 %
(Perry, 1997)
LE-275
a. Ukuran Anion Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh:
o Diameter penukar anion
= 3 ft = 0,9144 m
o Luas penampang penukar anion
= 9,62 ft2
o Tinggi resin dalam penukar anion
= 2,5 ft = 0,762 m
Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H
Tinggi tutup =
= 4:1
1
x(0,9144 m) = 0,228 m
4
Tinggi tangki total = 0,9144 + 2(0,228) = 2,06 m
b. Tebal tangki
Tekanan hidrostatis
P = ρxgxl
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,762 m
= 7,4354 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 7,4354 kPa+ 101,325 kPa = 108,7604 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604) = 114,1985kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(114,1985kPa) (0,9144 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,1985 kPa)
= 0,00075 m = 0,0295 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0295 in + 1/8 in = 0,1545 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
LE-276
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan
ditetapkan tebal tutup 1/4 in.
9. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-201)
Fungsi
: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Kondisi operasi:
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Al2(SO4)3 yang digunakan
= 50 ppm
Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)
Laju massa Al2(SO4)3
= 1,4517 kg/jam
Densitas Al2(SO4)3 30 %
= 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
(Perry, 1999)
Perhitungan:
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, Vl =
1,4517 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari
= 2,5561 m3
3
0,3 × 1363 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 2,5561 m3 = 3,0674 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
3,0674 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
3,0674 m 3 = πD 3
8
V=
Maka: D = 1,3759 m ; H = 2,0639 m
LE-277
Tinggi cairan dalam tangki
=
2,5561
x 2,0639 = 1,7199 m
3,0674
b. Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik
P = ρx g x l
= 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,7199 m
= 22,9738 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 22,9738 kPa + 101,325 kPa = 124,2988 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (124,2988 kPa ) = 130,5138 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(130,5138 kPa) (1,52 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(130,5138 kPa)
= 0,0013 m = 0,0507 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0507 in + 1/8 in = 0,1757 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in
(Brownell,1959)
c. Daya pengaduk
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da
= 1/3 x 1,3759 m = 0,4586 m = 1,5475 ft
E/Da = 1
; E
= 0,4586 m
L/Da = ¼
; L
= 1/4 x 0,4586 m = 0,1147 m
W/Da = 1/5 ; W
= 1/5 x 0,4586 m = 0,0917 m
J/Dt
= 1/12 x 1,3759 m = 0,1147 m
= 1/12 ; J
dengan :
Dt
= diameter tangki
LE-278
Da
= diameter impeller
E
= tinggi turbin dari dasar tangki
L
= panjang blade pada turbin
W
= lebar blade pada turbin
J
= lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik
( Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
ρ N (D a )2
μ
N Re =
N Re =
(Geankoplis, 1997)
(85,0898)(1)(1,5475)2
6,72 ⋅ 10
−4
= 2,867.10 5
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
K .n 3 .D a ρ
P= T
gc
(McCabe,1999)
KT = 6,3
(McCabe,1999)
5
6,3 (1 put/det) 3 .(1,5475 ft) 5 (85,0898 lbm/ft 3 )
1 hp
x
2
550 ft lbf/det
32,174 lbm.ft/lbf.det
= 0,2337 hp
P=
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak =
0,2337
= 0,2921 HP
0,8
Maka daya motor yang dipilih ½ HP
10. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-202)
Fungsi
: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30°C
LE-279
Tekanan
= 1 atm
Na2CO3 yang digunakan
= 27 ppm
Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)
Laju massa Na2CO3
= 0,7839 kg/jam
Densitas Na2CO3 30 %
= 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
(Perry, 1999)
Perhitungan
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, Vl =
0,7839 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari
= 1,4178 m3
0,3 × 1327 kg/m 3
Volume tangki, Vt = 1,2 × 1,4178 m3 = 1,7013 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
1,7013 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
1,7013 m 3 = πD 3
8
V=
Maka: D = 1,1305 m ;
H = 1,6958 m
Tinggi cairan dalam tangki
=
1,4178
x1,6958 = 1,4131 m
1,7013
b. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P
= ρx g x l
= 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,4131 m
= 18,3773 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 18,3773 kPa + 101,325 kPa = 119,7023 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (119,7023 kPa) = 125,6874 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
LE-280
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(125,6874 kPa) (1,25 m)
=
2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(125,6874 kPa)
= 0,0010 m = 0,0401 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0401 in + 1/8 in = 0,1651 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
(Brownell,1959)
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da
= 1/3 x 1,1305 m = 0,3768 m = 1,2362 ft
E/Da = 1
; E
= 0,3768 m
L/Da = ¼
; L
= 1/4 x 0,3768 m = 0,0942 m
W/Da = 1/5 ; W
= 1/5 x 0,3768 m = 0,0754 m
J/Dt
= 1/12 x 1,1305 m = 0,0942 m
= 1/12 ; J
dengan :
Dt
= diameter tangki
Da
= diameter impeller
E
= tinggi turbin dari dasar tangki
L
= panjang blade pada turbin
W
= lebar blade pada turbin
J
= lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik
(Othmer, 1967
Bilangan Reynold,
N Re =
N Re
ρ N (D a )2
μ
(Geankoplis, 1997)
2
(
82,8423)(1)(1,2362 )
=
3,69 ⋅ 10
−4
= 3,43 .10 5
LE-281
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
P=
K T .n 3 .D a ρ
gc
KT
= 6,3
5
( McCabe,1999)
(McCabe,1999)
6,3.(1 put/det) 3 .(1,2362 ft) 5 (82,8423 lbm/ft 3 )
1 Hp
x
2
550 ft lbf/det
32,174 lbm.ft/lbf.det
= 0,0852 hp
P=
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak =
0,0852
= 0,1065 HP
0,8
Maka daya motor yang dipilih 1/8 HP
11.
Tangki Pelarutan Asam Sulfat [H2SO4] (TP-203)
Fungsi
: Membuat larutan asam sulfat (H2SO4)
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Kondisi operasi:
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 50 % (% berat)
Laju massa H2SO4
= 1,3256 kg/jam
Densitas H2SO4 50 %
= 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20 %
(Perry, 1997)
Perhitungan
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, Vl =
1,3256 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari
= 1,7980 m3
3
0,5 × 1061,7 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 1,7980 m3 = 2,1576 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
LE-282
1
πD 2 H
4
1
3 
2,1576 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
2,1576 m 3 = πD 3
8
V=
Maka: D = 1,22 m ; H = 1,84 m
Tinggi cairan dalam tangki
=
1,7980
x1,84 = 1,53 m
2,1576
b. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P = ρx g x l
= 1061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,53 m = 15,9150 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 15,9150 kPa + 101,325 kPa = 117,2400 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (117,2400 kPa) = 123,1020 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(123,1020 kPa) (1,48 m)
=
2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(123,1020 kPa)
= 0,00108 m = 0,0425 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0425 in + 1/8 in = 0,11675 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da
= 1/3 x 1,22 m = 0,41 m = 1,34 ft
E/Da = 1
= 1 x 0,41
; E
= 0,41 m
(Brownell,1959)
LE-283
L/Da = ¼
; L
= 1/4 x 0,41 m = 0,10 m
W/Da = 1/5 ; W
= 1/5 x 0,41 m = 0,08 m
J/Dt
= 1/12 x 1,22 m = 0,10 m
= 1/12 ; J
dengan :
Dt
= diameter tangki
Da
= diameter impeller
E
= tinggi turbin dari dasar tangki
L
= panjang blade pada turbin
W
= lebar blade pada turbin
J
= lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas H2SO4 50 % = 3,5 ⋅ 10-3 lbm/ft⋅detik
(Kirk Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
N Re =
N Re
ρ N (D a )2
μ
2
(
66,2801)(1)(1,34 )
=
3,5 ⋅ 10 −3
(Geankoplis, 1997)
= 3,4.10 4
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
K .n 3 .D a ρ
P= T
gc
5
KT
( McCabe,1999)
= 6,3
(McCabe,1999)
6,3.(1 put/det) 3 .(1,34 ft) 5 (66,2801 lbm/ft 3 )
1hp
P=
x
2
550 ft.lbf/det
32,17 lbm.ft/lbf.det
= 0,1013 HP
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak =
0,1013
= 0,1265 HP
0,8
Maka daya motor yang dipilih ¼ HP
12. Tangki Pelarutan NaOH (TP-204)
LE-284
Fungsi
: Tempat membuat larutan NaOH
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C
Kondisi operasi:
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
NaOH yang dipakai berupa larutan 50 % (% berat)
Laju alir massa NaOH
= 8,0997 kg/jam
Densitas larutan NaOH 4%
= 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 30 hari
Faktor keamanan
= 20%
(Perry, 1999)
Perhitungan
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, (V1) =
Volume tangki
(8,0997 kg/jam)(24 jam/hari)(30 hari)
= 7,6835 m3
3
(0,5)(1518 kg/m )
= 1,2 x 7,6835 m3 = 9,2203 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
9,2203 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
9,2203 m 3 = πD 3
8
V=
Maka: D = 1,99 m ; H = 2,98m
Tinggi cairan dalam tangki
=
7,6835
x 2,98 = 2,48 m
9,2203
b. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P
= ρx g x l
= 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,48 m
= 36,9263 kPa
LE-285
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 36,9263 kPa + 101,325 kPa = 138,2513 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (138,2513 kPa) = 145,1638 kPa
Joint efficiency = 0,8
Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa
(Brownell,1959)
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(145,1638 kPa) (1,96 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(145,1638 kPa)
= 0,00207 m = 0,0814 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0814 in + 1/8 in = 0,2064 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 1,99 m = 0,66 m = 2,17 ft
E/Da = 1
; E = 0,66 m
L/Da = ¼
; L = 1/4 x 0,66 m = 0,17 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,66 m = 0,13 m
J/Dt
= 1/12 ; J = 1/12 x 1,99 m = 0,17 m
dengan :
Dt
= diameter tangki
Da
= diameter impeller
E
= tinggi turbin dari dasar tangki
L
= panjang blade pada turbin
W
= lebar blade pada turbin
J
= lebar baffle
(Brownell,1959)
LE-286
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas NaOH 4% = 4,302 . 10-4 lbm/ft.det
(Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
ρ N (D a )2
μ
N Re =
N Re
(Geankoplis, 1997)
2
(
94,7662 )(1)(2,17 )
=
4,302 ⋅ 10 − 4
= 1,04.10 6
NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
K T .n 3 .D a ρ
P=
gc
( McCabe,1999)
KT
(McCabe,1999)
5
= 6,3
6,3.(1 put/det) 3 .(2,17 ft) 5 (94,7662 lbm/ft 3 )
1hp
P=
x
2
550 ft.lbf/det
32,174 lbm.ft/lbf.det
= 1,6295 HP
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak =
1,6295
= 2,0369 HP
0,8
Maka daya motor yang dipilih 3 HP
13. Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP-205)
Fungsi
: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]
Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Kondisi operasi:
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Ca(ClO)2 yang digunakan
= 2 ppm
Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat)
Laju massa Ca(ClO)2
= 0,0026 kg/jam
Densitas Ca(ClO)2 70 %
= 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3
Kebutuhan perancangan
= 90 hari
(Perry, 1997)
LE-287
= 20 %
Faktor keamanan
Perhitungan
a. Ukuran Tangki
Volume larutan, Vl =
0,0026 kg/jam × 24jam/hari × 90 hari
= 0,0062 m3
3
0,7 × 1272 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,0062 m3 = 0,0075 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
0,0075 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
0,0075 m 3 = πD 3
8
V=
Maka: D = 0,19 m ; H = 0,28 m
Tinggi cairan dalam tangki
=
(0,0062)
x0,28 = 0,23 m
(0,0075)
b. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P = ρxgxl
= 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,23 m
= 2,8865 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 2,8865 kPa + 101,325 kPa = 104,2115 kPa
Faktor kelonggaran = 5 %
Maka, Pdesign = (1,05) (104,2115 kPa) = 109,4225 kPa
Joint efficiency = 0,8
Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa
Tebal shell tangki:
LE-288
PD
2SE − 1,2P
(109,4225 kPa) (0,14 m)
=
2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(109,4225 kPa)
t=
= 0,00015 m = 0,00572 in
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0057 in + 1/8 in = 0,1307 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle
: 4 buah
Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh:
Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,19 m = 0,06 m = 0,2 ft
E/Da = 1
; E = 0,06
L/Da = ¼
; L = 1/4 x 0,06 m = 0,02 m
W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,06 m = 0,01 m
J/Dt
= 1/12 ; J = 1/12 x 0,19 m = 0,02 m
dengan :
Dt
= diameter tangki
Da
= diameter impeller
E
= tinggi turbin dari dasar tangki
L
= panjang blade pada turbin
W
= lebar blade pada turbin
J
= lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas kaporit
= 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik
(Othmer, 1967)
Bilangan Reynold,
N Re =
N Re =
ρ N ( D a )2
µ
(Pers. 3.4-1, Geankoplis, 1983)
(79,4088)(1)(0,2)2
6,7194 ⋅ 10
−4
= 4,85.10 3
LE-289
NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
P=
K T .n 3 .D a ρ
N Re g c
KT
= 6,3
5
P=
6,3.(1 put/det) 3 .(0,2 ft) 5 (79,4088 lbm/ft 3 )
1hp
x
3
2
550 ft.lbf/det
(2,82.10 )(32,17 lbm.ft/lbf.det )
= 1,99.10 −9 HP
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak =
1,99.10 −9
= 2,48 .10-9 HP
0,8
Maka daya motor yang dipilih 1/20 HP
14. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT)
Fungsi
: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 40°C
menjadi 10°C
Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B
Jumlah unit
: 1 unit
Kondisi operasi :
Suhu air masuk menara (TL2)
= 40°C = 104°F
Suhu air keluar menara (TL1)
= 10°C = 50°F
Suhu udara (TG1)
= 28°C = 82,4°F
Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh suhu bola basah, Tw = 78°F.
Dari kurva kelembaban, diperoleh H = 0,022 kg uap air/kg udara kering
Dari Gambar 12-14, Perry, 1999, diperoleh konsentrasi air = 1,25 gal/ft2⋅menit
Densitas air (40°C)
= 994,54 kg/m3
Laju massa air pendingin
= 156.639,5456 kg/jam
(Perry, 1999)
Laju volumetrik air pendingin = 156.639,5456 / 994,54 = 157,4994 m3/jam
Kapasitas air, Q = 157,4994 m3/jam × 264,17 gal/m3 / 60 menit/jam
= 693,4440 gal/menit
Faktor keamanan = 20%
Luas menara, A = 1,2 x (kapasitas air/konsentrasi air)
= 1,2 x (693,4440 gal/menit)/(1,25 gal/ft2. menit)
LE-290
= 665,7063 ft2
Laju alir air tiap satuan luas (L) =
(156.639,5456 kg/jam).(1 jam).(3,2808 ft) 2
(665,7063 ft 2 ).(3600 s).(1 m 2 )
= 0,7035 kg/s.m2
Perbandingan L : G direncanakan = 5 : 6
Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 0,5862 kg/s.m2
Perhitungan tinggi menara :
Dari Pers. 9.3-8, Geankoplis, 1997 :
Hy1 = (1,005 + 1,88 x 0,022).103 (28 – 0) + 2,501.106 (0,022)
= 84,3200.103 J/kg
Dari Pers. 10.5-2, Geankoplis, 1997 :
0,5849 . (Hy2 – 84,320.103) = 0,7019 (4,187.103).(40 – 30)
Hy2 = 134,5641 .103 J/kg
600
entapi.10^-3
500
400
garis kesetimbangan
300
garis operasi
200
100
0
10
20
30
40
50
60
70
suhu
Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower (CT)
Ketinggian menara, z =
G
M.kG.a.P
Hy 2
.
∫
Hy1
dHy
Hy * − Hy
(Geankoplis, 1997)
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin
hy
hy*
1/(hy*-hy)
150
180
0.03333
170
220
0.02000
LE-291
210
330
0.00833
245.10088
462
0.00461
0.035
0.03
1/(hy*-hy)
0.025
0.02
0.015
0.01
0.005
0
100
150
200
250
300
hy
Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy)
Luasan daerah di bawah kurva dari pada Gambar LD.3:
Hy 2
∫
Hy1
dHy
Hy * − Hy
= 1,4575
Estimasi kG.a = 1,207.10-7 kg.mol /s.m3 (Geankoplis, 1997).
Maka ketinggian menara , z =
0,5849(1,4575)
29 (1,207.10-7)(1,013.105)
= 2,4 m
Diambil
performance menara 90%, maka dari Gambar 12-15, Perry, 1999,
diperoleh tenaga kipas 0,03 Hp/ft2.
Daya yang diperlukan = 0,03 Hp/ft2 × 665,7063 ft2 = 19,9712 HP
Digunakan daya standar 20 HP
15.
Deaerator (DE)
Fungsi
: menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel
Bentuk
: silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
LE-292
Kondisi operasi :
Temperatur
= 30°C
Tekanan
= 1 atm
Laju massa air
= 48.965,6667 kg/jam
Densitas air
= 995,68 kg/m3
(Perry, 1997)
Kebutuhan perancangan = 1 hari
= 20 %
Faktor keamanan
Perhitungan:
a. Ukuran tangki
Volume air, V1 =
48.965,6667 kg/jam × 24jam/hari × 1 hari
= 1180,2748 m3
3
995,68 kg/m
Volume tangki, Vt = 1,2 × 1180,2748 m3 = 1416,3297 m3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3
1
πD 2 H
4
1
3 
1416,3297 m 3 = πD 2  D 
4
2 
3
1416,3297 m 3 = πD 3
8
V=
Maka: D = 10,63 m ; H = 15,95 m
Tinggi cairan dalam tangki
=
1180,2748
x15,95 = 13,29 m
1416,3297
a. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 10,63 m
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1
Tinggi tutup =
1
x 10,63 m = 2,6587 m
4
Tinggi tangki total = 10,63 + 2(2,6587) = 15,9524 m
b. Tebal tangki
Tekanan hidrostatik
P = ρxgxl
= 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 13,29 m
(Brownell,1959)
LE-293
= 129,7150 kPa
Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P = 129,7150 kPa + 101,325 kPa = 231,04 kPa
Faktor kelonggaran
= 5%
Maka, Pdesign = (1,05) (231,04 kPa) = 242,592 kPa
Joint efficiency = 0,8
(Brownell,1959)
Allowable stress = 12.650 psia = 87.208,714 kPa
(Brownell,1959)
Tebal shell tangki:
PD
2SE − 1,2P
(242,592 kPa) (9,51 m)
=
2(87.208,714 kPa)(0,8) − 1,2(242,592 kPa)
= 0,01853 m = 0,7294 in
t=
Faktor korosi = 1/8 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,7294 in + 1/8 in = 0,8544 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1 in
(Brownell,1959)
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan
ditetapkan tebal tutup 1 in.
16.
Ketel Uap (KU)
Fungsi
: menyediakan uap untuk keperluan proses
Jenis
: water tube boiler
Bahan konstruksi : carbon steel
Kondisi operasi :
Uap jenuh yang digunakan bersuhu 310°C
Dari steam table, Smith, 1987, diperoleh kalor laten steam 570,7743 Btu/lbm
Kebutuhan uap = 37.665,8974 kg/jam = 83.039,5234 lbm/jam
Perhitungan:
Menghitung Daya Ketel Uap
W =
34 ,5 × P × 970 ,3
H
LE-294
dimana: P = daya boiler, hp
W = kebutuhan uap, lbm/jam
H = kalor laten steam, Btu/lbm
Maka,
P=
83.039,5234 × 570,7743
= 1415,8724 HP
35,4 × 970,3
Menghitung Jumlah Tube
Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/HP
= 1415,8724 HP × 10 ft2/HP
= 14.158,724 ft2
Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi:
-
Panjang tube, L = 30 ft
-
Diameter tube 3 in
-
Luas permukaan pipa, a′ = 0,917 ft2/ft
(Kern, 1965)
Sehingga jumlah tube,
Nt =
A
14.158,724
=
= 514,6755 ≈ 515 buah
'
30 × 0,917
L×a
17. Pompa Screening (PU-201)
Fungsi
: memompa air dari sungai ke bak pengendapan
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 29.033,4217 kg/jam
= 17,78 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
LE-295
Laju alir volumetrik (Q) =
17,78 lbm / s
= 0,286 ft3/s
3
62,1586 lbm / ft
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,286 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 3,8 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in = 0,51 ft
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in = 0,55 ft
Inside sectional area
: 0,2006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,286 ft 3 / s
= 1,4259 ft/s
0,2006 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
(62,1586 lbm / ft 3 )(1,4259 ft / s )(0,51 ft )
=
0,0005 lbm/ft.s
= 83.255,2787 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 83.255,2787 dan ε/D =
0,00015 ft
= 0,00029
0,51 ft
maka harga f = 0,0048
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

= 0,5 (1 − 0 )
1,4259 2
2(1)(32,174 )
= 0,0158 ft.lbf/lbm
LE-296
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
1,4259 2
v2
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1,4259 2
v2
1 check valve = hf = n.Kf.
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
Pipa lurus 70 ft = Ff = 4f
= 0,0474 ft.lbf/lbm
= 0,0632 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,0048)
(70)(. 1,4259)2
(0,51).2.(32,174)
= 0,08 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
1,4259 2
2(1)(32,174 )
Total friction loss : ∑ F
= 0,03 ft.lbf/lbm
= 0,2364 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
+ ∑ F + Ws = 0
v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
∆Z = 50 ft
32,174 ft / s 2
maka : 0 +
(50 ft ) + 0 + 0,2364 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -50,242 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
-50,242
Wp
= - η x Wp
= -0,8 x Wp
= 62,803 ft.lbf/lbm
LE-297
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
29.033,4217
lbm / s × 62,858 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 2,03 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 3 HP
18. Pompa Sedimentasi (PU-202)
Fungsi
: memompa air dari bak pengendapan ke klarifier
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 29.033,4217 kg/jam
= 17,78 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
17,78 lbm / s
= 0,286 ft3/s
3
62,1586 lbm / ft
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,286 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 3,8 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in = 0,51 ft
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in = 0,55 ft
Inside sectional area
: 0,2006 ft2
LE-298
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,286 ft 3 / s
= 1,4259 ft/s
0,2006 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(1,4259 ft / s )(0,51 ft )
0,0005 lbm/ft.s
= 83.255,2787 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 83.255,2787 dan ε/D =
0,00015 ft
= 0,00029
0,51 ft
maka harga f = 0,0048
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

= 0,5 (1 − 0 )
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
1,4259 2
2(1)(32,174 )
1,4259 2
v2
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 70 ft = Ff = 4f
1,4259 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,0158 ft.lbf/lbm
= 0,0474 ft.lbf/lbm
= 0,0632 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
2
(
70 )(
. 1,4259)
= 4(0,0048)
(0,51).2.(32,174)
= 0,08 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
Total friction loss : ∑ F
1,4259 2
2(1)(32,174 )
= 0,03 ft.lbf/lbm
= 0,2364 ft.lbf/lbm
LE-299
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
+ ∑ F + Ws = 0
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
∆Z = 30 ft
maka : 0 +
32,174 ft / s 2
(30 ft ) + 0 + 0,2364 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -30,2895 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-30,2895
= -0,8 x Wp
Wp
= 37,8619 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
29.033,4217
lbm / s × 37,8619 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 1,224 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 2 HP
19. Pompa Alum (PU-203)
Fungsi
: memompa air dari tangki pelarutan alum ke klarifier
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 1,4517 kg/jam = 0,0009 lbm/s
Densitas alum (ρ)
= 1363 kg/m3
= 85,0898 lbm/ft3
(Othmer, 1967)
LE-300
Viskositas alum (µ)
= 6,72 10-4 cP
Laju alir volumetrik (Q) =
= 4,5158.10-7 lbm/ft.s
0,0009 lbm / s
= 1,0448 . 10-5
85,0898 lbm / ft 3
(Othmer, 1967)
ft3/s
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (1,0448 . 10-5 ft3/s )0,45 ( 85,0898 lbm/ft3)0,13
= 0,0139 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,0224 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
Inside sectional area
: 0,0004 ft2
= 0,0338 ft
1,0448.10 −5 ft 3 / s
Kecepatan linear, v = Q/A =
= 0,0261 ft/s
0,0004 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
(85,0898 lbm / ft 3 )(0,0261 ft / s )(0,0224 ft )
=
4,5158.10 -7 lbm/ft.s
= 74,1385 (Laminar)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 74,1385 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,002
0,0224 ft
maka harga f = 0,08
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

(Timmerhaus,1991)
LE-301
= 0,5 (1 − 0 )
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
0,02612
2(1)(32,174 )
= 5,3011 . 10-6 ft.lbf/lbm
0,02612
v2
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 70 ft = Ff = 4f
= 1,5903 . 10-5 ft.lbf/lbm
0,02612
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 2,1204. 10-5 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
2
(
70 )(
. 0,0261)
= 4(0,08)
(0,51).2.(32,174)
= 1,0594 . 10-2 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
0,02612
2(1)(32,174 )
= 1,0602 . 10-2 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 1,0647 . 10-2 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
+ ∑ F + Ws = 0
v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 124,9508 kPa = 2609,6667 lbf/ft²
P2 = 130,5994 kPa = 2727,6398 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= 1,3865 ft.lbf/lbm
∆Z = 20 ft
maka
0+
:
2
32,174 ft / s
(20 ft ) + 1,3865 ft.lbf / lbm + 1,0647 .10 −2 ft.lbf / lbm + Ws = 0
2
32,174 ft.lbm / lbf .s
Ws = -21,5571 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
LE-302
-21,5571 = -0,8 x Wp
Wp
= 26,9464 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
1,4517
lbm / s × 26,9464 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 4,36 . 10-5 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP
20. Pompa Soda Abu (PU-204)
Fungsi
: memompa air dari tangki pelarutan soda abu ke klarifier
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 0,7839 kg/jam = 0,0005 lbm/s
Densitas soda abu (ρ)
= 1327 kg/m3
Viskositas soda abu (µ) = 3,69 10-4 cP
Laju alir volumetrik (Q) =
= 82,8423 lbm/ft3
(Othmer, 1967)
= 2,4797.10-7 lbm/ft.s
(Othmer, 1967)
0,0005 lbm / s
= 6,3024 . 10-6
3
82,8423 lbm / ft
ft3/s
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (6,3024 . 10-6 ft3/s )0,45 ( 82,8423 lbm/ft3)0,13
= 0,03 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,02 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in = 0,03 ft
LE-303
: 0,0004 ft2
Inside sectional area
Kecepatan linear, v = Q/A =
6,3024.10 −6 ft 3 / s
= 0,0158 ft/s
0,0004 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(82,8423 lbm / ft 3 )(0,0158 ft / s )(0,02 ft )
2,4797.10 -7 lbm/ft.s
= 118.000 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 118.000 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,0067
0,02 ft
maka harga f = 0,009
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

=0,5 (1 − 0 )
0,0158 2
2(1)(32,174 )
0,0158 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
0,0158 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 5,7809 . 10-6 ft.lbf/lbm
= 7,7159 . 10-6 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,009)
(30)(. 0,0158)2
(0,02).2.(32,174)
2
1 Sharp edge exit = hex
= 1,929 . 10-6 ft.lbf/lbm

A1 
v2


= 1 −
A2  2.α .g c

= 1,8587 . 10-4 ft.lbf/lbm
LE-304
= (1 − 0 )
0,0158 2
2(1)(32,174 )
= 3,8579 . 10-6 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 2,0516 . 10-4 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 120,2238 kPa = 2510,9407 lbf/ft²
P2 = 130,5994 kPa = 2727,6399 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= 2,616 ft.lbf/lbm
∆Z = 20 ft
0+
32,174 ft / s 2
(20 ft ) + 2,616 ft.lbf / lbm + 2,0516.10 −4 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -22,616 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-22,616 = -0,8 x Wp
Wp
= 28,270 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
0,8526
lbm / s × 28,270 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 2,6836 . 10-5 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP
21. Pompa Klarifier (PU-205)
Fungsi
: memompa air dari klarfier ke tangki filtrasi
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
LE-305
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 29.033,4217 kg/jam
= 17,78 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
17,78 lbm / s
= 0,286 ft3/s
62,1586 lbm / ft 3
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,286 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 3,8 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in = 0,51 ft
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in = 0,55 ft
Inside sectional area
: 0,2006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,286 ft 3 / s
= 1,4259 ft/s
0,2006 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(1,4259 ft / s )(0,51 ft )
0,0005 lbm/ft.s
= 83.255,2787 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 83.255,2787dan ε/D =
maka harga f = 0,0048
Friction loss :
0,000046 ft
= 0,00029
0,51 ft
(Timmerhaus,1991)
LE-306

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

= 0,5 (1 − 0 )
1,4259 2
2(1)(32,174 )
= 0,0158 ft.lbf/lbm
1,4259 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
= 0,04747 ft.lbf/lbm
1,4259 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,0632 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,0048)
(30)(. 1,4259)2
(0,51).2.(32,174)
= 0,0360 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
1,4259 2
2(1)(32,174 )
= 0,0316 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 0,1940 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
+ ∑ F + Ws = 0
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 130,5994 kPa = 2727,6399 lbf/ft²
P2 = 141,9076 kPa = 2963,8187 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= 3,7996 ft.lbf/lbm
∆Z = 50 ft
0+
32,174 ft / s 2
(50 ft ) + 3,4233 ft / lbf / lbm + 0,1940 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -53,617 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
LE-307
-53,617 = -0,8 x Wp
Wp
= 67,022 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
29.033,4217
lbm / s × 67,022 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 2,167 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 3 HP
22. Pompa Sand Fiter (PU-206)
Fungsi
: memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas TU-201
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 29.033,4217 kg/jam
= 17,78 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
17,78 lbm / s
= 0,286 ft3/s
3
62,1586 lbm / ft
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,286 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 3,8 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in = 0,51 ft
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in = 0,55 ft
LE-308
: 0,2006 ft2
Inside sectional area
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,286 ft 3 / s
= 1,4259 ft/s
0,2006 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(1,4259 ft / s )(0,51 ft )
0,0005 lbm/ft.s
= 83.255,2787 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 83.255,2787 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,00029
0,51 ft
maka harga f = 0,0048
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

= 0,5 (1 − 0 )
3 elbow 90° = hf = n.Kf.
1,4259 2
2(1)(32,174 )
1,4259 2
v2
= 3(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
1,4259 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,0158 ft.lbf/lbm
= 0,0711 ft.lbf/lbm
= 0,0632 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,0048)
(30)(. 1,4259)2
(0,51).2.(32,174)
= 0,036 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
Total friction loss : ∑ F
1,4259 2
2(1)(32,174 )
= 0,0316 ft.lbf/lbm
= 0,2177 ft.lbf/lbm
LE-309
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 141,9076 kPa = 2963,8187 lbf/ft²
P2 = 0 kPa = 0 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= -47,305 ft.lbf/lbm
∆Z = 50 ft
maka
0+
:
32,174 ft / s 2
(30 ft ) − 47,305 ft.lbf / lbm + 0,21775 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -2,912 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-2,912 = -0,8 x Wp
Wp = 3,641 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
29.033,4217
lbm / s × 3,641 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 0,1177 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ HP
23. Pompa Utilitas (PU-207)
Fungsi
: memompa air dari tangki Utilitas TU-201 ke tangki Kation
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
LE-310
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 18.832,9487 kg/jam
= 11,5333 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
11,5333 lbm / s
= 0,1855 ft3/s
3
62,1586 lbm / ft
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1855 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 3,13 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in = 0,51 ft
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in = 0,55 ft
Inside sectional area
: 0,2006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,1855 ft 3 / s
= 0,3276 ft/s
0,2006 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(0,3276 ft / s )(0,51 ft )
0,0005 lbm/ft.s
= 54.004,74 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 54.004,74 dan ε/D =
maka harga f = 0,0048
Friction loss :
0,000046 ft
= 0,00029
0,51 ft
(Timmerhaus,1991)
LE-311

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

= 0,5 (1 − 0 )
0,3276 2
2(1)(32,174 )
= 0,0066 ft.lbf/lbm
0,3276 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
= 0,0199 ft.lbf/lbm
0,3276 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,0266 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,0048)
(30)(. 0,3276)2
(0,51).2.(32,174)
= 0,0152 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
0,3276 2
2(1)(32,174 )
= 0,0133 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 0,0816 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 171,9231 kPa = 3590,7087 lbf/ft²
P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft² ;
∆Z = 30 ft
∆P
ρ
= -20,568 ft.lbf/lbm
LE-312
maka
0+
:
32,174 ft / s 2
(30 ft ) − 20,568 ft.lbf / lbm + 0,0816 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -9,513 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-9,513 = -0,8 x Wp
Wp = 11,892 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
18.832,9487
lbm / s × 11,892 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 0,2494 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ HP
24. Pompa Kation (PU-211)
Fungsi
: memompa air dari tangki kation ke tangki anion
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 18.832,9487kg/jam
= 11,5333 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
12,0444 lbm / s
= 0,1855 ft3/s
3
62,1586 lbm / ft
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
= 3,9 (0,1855 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
(Timmerhaus,1991)
LE-313
= 3,13in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in = 0,51 ft
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in = 0,55 ft
Inside sectional area
: 0,2006 ft2
0,1855 ft 3 / s
Kecepatan linear, v = Q/A =
= 0,3276 ft/s
0,2006 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
(62,1586 lbm / ft 3 )(0,3276 ft / s )(0,51 ft )
=
0,0005 lbm/ft.s
= 54.004,74 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 54.004,74 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,00029
0,51 ft
maka harga f = 0,0048
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A2  v 2

1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 −
A1  2α

0,3276 2
= 0,5 (1 − 0 )
2(1)(32,174 )
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
0,3276 2
v2
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
0,3276 2
v2
1 check valve = hf = n.Kf.
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
∆L.v 2
D.2.g c
= 0,0066 ft.lbf/lbm
= 0,0199 ft.lbf/lbm
= 0,0266 ft.lbf/lbm
LE-314
= 4(0,0048)
(30)(. 0,3276)2
(0,51).2.(32,174)
= 0,0152 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
0,3276 2
2(1)(32,174 )
= 0,0133 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 0,0816 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 171,9231 kPa = 3590,7087 lbf/ft²
P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= -20,568 ft.lbf/lbm
∆Z = 30 ft
maka
:
32,174 ft / s 2
(30 ft ) − 20,568 ft.lbf / lbm + 0,0816 ft.lbf / lbm + Ws = 0
0+
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -9,513 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-9,513 = -0,8 x Wp
Wp = 11,892 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
18.832,9487
lbm / s × 11,892 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 0,2494 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ HP
LE-315
25. Pompa Anion (PU-213)
Fungsi
: memompa air dari tangki anion ke deaerator
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 18.832,9487 kg/jam
= 11,5333 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
11,5333 lbm / s
= 0,1855 ft3/s
3
62,1586 lbm / ft
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,1855 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 3,13 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 3 ½ in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,3 ft
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,33 ft
Inside sectional area
: 0,0687 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,1855 ft 3 / s
= 2,7008 ft/s
0,0687 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(2,7008 ft / s )(0,26 ft )
0,0005 lbm/ft.s
= 92.248,4075 (Turbulen)
LE-316
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 92.248,4075 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,00051
0,3 ft
maka harga f = 0,005
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

= 0,5 (1 − 0 )
3 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 0,0567 ft.lbf/lbm
2,7008 2
v2
= 3(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
2,7008 2
2(1)(32,174 )
= 0,2551 ft.lbf/lbm
2,7008 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,2267 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,005)
(30)(. 2,7008)2 = 0,23 ft.lbf/lbm
(0,51).2.(32,174)
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
2,7008 2
2(1)(32,174 )
= 0,1134 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 0,8819 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft²
P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= 0 ft.lbf/lbm
LE-317
∆Z = 40 ft
maka :
32,174 ft / s 2
(40 ft ) + 0 + 0,8819 ft.lbf / lbm + Ws = 0
0+
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = - 82,802 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
- 82,802 = -0,8 x Wp
Wp
= 102,602 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
18.832,9487
lbm / s × 102,602 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 2,1515 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 3 HP
26. Pompa H2SO4 (PU-210)
Fungsi
: memompa dari tangki pelarutan H2SO4 ke tangki kation
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 1.3256 kg/jam = 0,0008 lbm/s
Densitas NaCl (ρ)
= 1061,7 kg/m3 = 66,2861 lbm/ft3
Viskositas NaCl (µ)
= 5,2 . 10-8 cP = 3,494 .10-3 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
0,0008 lbm / s
= 1,2791 . 10-5
3
66,2861lbm / ft
(Othmer, 1967)
(Othmer, 1967)
ft3/s
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
LE-318
= 3,9 (1,2791 . 10-5 ft3/s )0,45 ( 66,2861 lbm/ft3)0,13
= 0,0025 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,02 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
Inside sectional area
: 0,0004 ft2
= 0,03 ft
1,2791.10 −5 ft 3 / s
Kecepatan linear, v = Q/A =
= 0,03 ft/s
0,0004 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
(66,2861 lbm / ft 3 )(0,03 ft / s )(0,02 ft )
=
3,4942.10 -3 lbm/ft.s
= 13,02 (Laminar)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 13,02, maka harga f = 0,06
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

=0,5 (1 − 0 )
0,03 2
2(1)(32,174 )
0,03 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
0,03 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 7,9457 . 10-6 ft.lbf/lbm
= 2,3837 . 10-5 ft.lbf/lbm
= 3,1783 . 10-5 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,06)
(30)(. 0,03)2
(0,07 ).2.(32,174)
= 5,1042 . 10-3 ft.lbf/lbm
LE-319
2
1 Sharp edge exit = hex

A1 
v2

= 1 −
A2  2.α .g c

0,03 2
= (1 − 0 )
2(1)(32,174 )
= 1,5891 . 10-5 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 5,1836 . 10-3 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 117,4714 kPa = 2453,4613 lbf/ft²
P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= 2,745 ft.lbf/lbm
∆Z = 20 ft
maka
0+
:
2
32,174 ft / s
(20 ft ) + 2,745 ft.lbf / lbm + 5,1836 .10 −3 ft.lbf / lbm + Ws = 0
2
32,174 ft.lbm / lbf .s
Ws = -22,75 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-22,75 = -0,8 x Wp
Wp
= 28,438 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
1,3844
lbm / s × 28,438 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 4,3835 . 10-5 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP
27. Pompa NaOH (PU-212)
Fungsi
: memompa dari tangki pelarutan NaOH ke tangki anion
LE-320
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 8,0997 kg/jam = 0,005 lbm/s
Densitas NaOH (ρ)
= 1518 kg/m3
Viskositas NaOH (µ)
= 0,0004302 cP = 2,8909.10-7 lbm/ft.s (Othmer, 1967)
Laju alir volumetrik (Q) =
= 94,7662 lbm/ft3
0,005 lbm / s
= 5,234 . 10-5
3
94,7662 lbm / ft
(Othmer, 1967)
ft3/s
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (5,234 . 10-5 ft3/s )0,45 ( 94,7662 lbm/ft3)0,13
= 0,08 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,02 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
Inside sectional area
: 0,0004 ft2
= 0,03 ft
Kecepatan linear, v = Q/A =
5,234.10 −5 ft 3 / s
= 0,1309 ft/s
0,0004 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(94,7662 lbm / ft 3 )(0,1309 ft / s )(0,02 ft )
2,8909.10 -7 lbm/ft.s
= 961.560,0058 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
LE-321
Pada NRe = 961.560,0058 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,0067
0,02 ft
maka harga f = 0,009
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

=0,5 (1 − 0 )
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
0,1309 2
2(1)(32,174 )
0,1309 2
v2
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
0,1309 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 1,3305 . 10-4 ft.lbf/lbm
= 3,994 . 10-4 ft.lbf/lbm
= 5,322 . 10-4 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
D.2.g c
2
(
30)(
. 0,1309)
= 4(0,009)
(0,07 ).2.(32,174)
= 1,282 . 10-2 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
0,1309 2
2(1)(32,174 )
Total friction loss : ∑ F
= 2,661 . 10-4 ft.lbf/lbm
= 1,4151 . 10-2 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
dimana : v1 = v2
P1 = 138,7889 kPa = 2898,6814 lbf/ft²
(Geankoplis,1997)
LE-322
P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= -6,499 ft.lbf/lbm
∆Z = 20 ft
maka
0+
:
2
32,174 ft / s
(20 ft ) − 6,499 ft.lbf / lbm + 1,4151.10 −2 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -13,515 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-13,515 = -0,8 x Wp
Wp
= 16,893 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
8,0997
lbm / s × 16,893 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 1,52 . 10-4 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP
28. Pompa Deaerator (PU-217)
Fungsi
: memompa air dari tangki deaerator ke ketel uap
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 48.965,6667 kg/jam
= 29,9865 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
29,9865 lbm / s
62,1586 lbm / ft 3
= 0,4824 ft3/s
LE-323
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,4824 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 3,5 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 3 ½ in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,3 ft
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,33 ft
Inside sectional area
: 0,0687 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,4824 ft 3 / s
= 0,0488 ft/s
0,0687 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
(62,1586 lbm / ft 3 )(0,0488 ft / s )(0,3 ft )
=
0,0005 lbm/ft.s
= 1665,5962 (Laminar)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 1665,5962 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,00029
0,3 ft
maka harga f = 0,0097
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

3 elbow 90° = hf = n.Kf.
0,0488 2
= 0,5 (1 − 0 )
2(1)(32,174 )
= 1,8478 . 10-5 ft.lbf/lbm
0,0488 2
v2
= 3(0,75)
2(32,174)
2.g c
= 8,3149 . 10-5 ft.lbf/lbm
LE-324
1 check valve = hf = n.Kf.
0,0488 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 7,3910 . 10-5 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
D.2.g c
2
(
30)(
. 0,0488)
= 1,4549 . 10-4
= 4(0,0097)
(0,3).2.(32,174)
ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
1 Tee = hf = n.Kf.
0,0488 2
2(1)(32,174 )
0,0488 2
v2
= 1(1)
2(32,174)
2.g c
Total friction loss : ∑ F
= 3,6955 . 10-5 ft.lbf/lbm
= 3,6955 . 10-5 ft.lbf/lbm
= 3,9494 . 10-4 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
+ ∑ F + Ws = 0
v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 232,9286 kPa = 4864,7411 lbf/ft²
P2 = 689,4733 kPa = 14.400,0277 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= -153,0355 ft.lbf/lbm
∆Z = 20 ft
maka
:
32,174 ft / s 2
(20 ft ) + 153,0355 ft.lbf / lbm + 3,9494 .10 −4 ft.lbf / lbm + Ws = 0
0+
2
32,174 ft.lbm / lbf .s
Ws = -174,0359 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
-174,0359
= - η x Wp
= -0,8 x Wp
LE-325
Wp
= 217,5448 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
48.965,6667
lbm / s × 217,5448 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 11,86 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 12 HP
29. Pompa Tangki Utilitas (PU-208)
Fungsi
: memompa air dari tangki utilitas TU-201 ke cooling tower
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 9.300,4730 kg/jam
= 5,6956 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
5,6956 lbm / s
62,1586 lbm / ft 3
= 0,0916 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,0916 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 1,2782 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 3 ½ in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 3,548 in = 0,3 ft
Diameter Luar (OD)
: 4 in = 0,33 ft
LE-326
: 0,0687 ft2
Inside sectional area
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,0916 ft 3 / s
= 1,3338 ft/s
0,0687 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(1,3338 ft / s )(0,3 ft )
0,0005 lbm/ft.s
= 45.556 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 45.556 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,00016
0,3 ft
maka harga f = 0,0055
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

= 0,5 (1 − 0 )
1,3338 2
2(1)(32,174 )
1,3338 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
2 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
1,3338 2
v2
= 2(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,0138 ft.lbf/lbm
= 0,0414 ft.lbf/lbm
= 0,11 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,0055)
(30)(. 1,3338)2
(0,51).2.(32,174)
= 0,0617 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
1,3338 2
2(1)(32,174 )
= 0,0276 ft.lbf/lbm
LE-327
Total friction loss : ∑ F
= 0,2545 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 175,9645kPa = 3675,1159 lbf/ft²
P2 = 101,325 kPa = 2166,228 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= -25,079 ft.lbf/lbm
∆Z = 40 ft
maka
0+
:
32,174 ft / s 2
(40 ft ) − 25,079 ft.lbf / lbm + 0,2545 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -15,1761 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-15,1761 = -0,8 x Wp
Wp
= 18,97 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
9.300,4730
lbm / s × 18,97 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 0,1964 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ HP
30. Pompa Cooling Tower (PU-216)
Fungsi
: memompa air dari cooling tower ke proses
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
LE-328
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 156.639,5456 kg/jam
= 95,9258 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
95,9258 lbm / s
62,1586 lbm / ft 3
= 1,5397 ft3/s
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (1,5397 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 4,55 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 6 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 6,065 in = 0,51 ft
Diameter Luar (OD)
: 6,625 in = 0,55 ft
Inside sectional area
: 0,2006 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
1,5397 ft 3 / s
= 7,6754 ft/s
0,2006 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(7,6754 ft / s )(0,51 ft )
0,0005 lbm/ft.s
= 4,4917 . 105 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 4,4917 . 105 dan ε/D =
0,000046 ft
= 9,1014 . 10-5
0,51 ft
maka harga f = 0,0028
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

(Timmerhaus,1991)
LE-329
= 0,5 (1 − 0 )
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
7,6754 2
2(1)(32,174 )
7,6754 2
v2
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
7,6754 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,4578 ft.lbf/lbm
= 1,3733 ft.lbf/lbm
= 1,8311 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
2
(
30)(
. 7,6754)
= 4(0,0028)
(0,51).2.(32,174)
= 0,6086 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
7,6754 2
2(1)(32,174 )
Total friction loss : ∑ F
= 0,9155 ft.lbf/lbm
= 5,1863 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
+ ∑ F + Ws = 0
v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = P2
∆Z = 10 ft
0+
32,174 ft / s 2
(10 ft ) + 0 + 5,1863 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -15,1863 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-15,1863 = -0,8 x Wp
Wp
Daya pompa : P = m x Wp
= 18,929 ft.lbf/lbm
LE-330
=
1 hp
156.639,5456
lbm / s × 18,929 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 3,3108 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 4 HP
31. Pompa Tangki Utilitas (PU-209)
Fungsi
: memompa air dari tangki utilitas TU-201 ke tangki utilitas TU-202
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 900 kg/jam
= 0,5512 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
0,5512 lbm / s
= 0,0089 ft3/s
3
62,1586 lbm / ft
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,0089 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 0,7956 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 3/4 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,824 in = 0,07 ft
Diameter Luar (OD)
: 1,05 in
Inside sectional area
: 0,00371 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
= 0,09 ft
0,0089 ft 3 / s
= 2,39 ft/s
0,00371 ft 2
LE-331
Bilangan Reynold : NRe =
=
ρ ×v× D
µ
(62,1586 lbm / ft 3 )(2,39 ft / s )(0,07 ft )
1,9371 lbm/ft.s
= 18.958,7409 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 18.958,7409 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,0022
0,07 ft
maka harga f = 0,008
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

=0,5 (1 − 0 )
2,39 2
2(1)(32,174 )
2,39 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
2,39 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,0444 ft.lbf/lbm
= 0,1332 ft.lbf/lbm
= 0,1775 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,008)
(30)(. 2,39)2 = 1,2411 ft.lbf/lbm
(0,07 ).2.(32,174)
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
Total friction loss : ∑ F
Dari persamaan Bernoulli :
2
2,39 2
2(1)(32,174 )
= 0,0887 ft.lbf/lbm
= 1,6849 ft.lbf/lbm
LE-332
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 175,9645 kPa = 3675,1159 lbf/ft²
P2 = 127,4494 kPa = 2166,228 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= -16,301 ft.lbf/lbm
∆Z = 30 ft
maka
0+
:
32,174 ft / s 2
(30 ft ) − 16,301 ft.lbf / lbm + 1,6849 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -16,3836 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-16,3836 = -0,8 x Wp
Wp
= 19,3395 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
900
lbm / s × 19,3395 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 0,0193 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp
32. Pompa Kaporit (PU-214)
Fungsi
: memompa dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas TU-202
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 0,0026 kg/jam
= 1,575 . 10-6 lbm/s
Densitas kaporit (ρ)
= 1272 kg/m3
= 79,4088 lbm/ft3
LE-333
Viskositas kaporit (µ)
= 6,7197.10-4 cP
Laju alir volumetrik (Q) =
= 4,5156.10-7 lbm/ft.s
1,575 .10 −6 lbm / s
79,4088 lbm / ft 3
= 1,983 . 10-8
ft3/s
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (1,983 .10-8 ft3/s )0,45 ( 79,4088 lbm/ft3)0,13
= 0,0024 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 1/8 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,269 in = 0,02 ft
Diameter Luar (OD)
: 0,405 in
Inside sectional area
: 0,0004 ft
= 0,03 ft
2
Kecepatan linear, v = Q/A =
1,983 .10 −8 ft 3 / s
= 4,958 . 10-5 ft/s
2
0,0004 ft
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(79,4088 lbm / ft 3 )(4,958 .10 −5 ft / s )(0,02 ft )
4,5156.10 -7 lbm/ft.s
= 195,434 (Laminar)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 195,434 dan ε/D =
maka harga f =16/NRe = 0,08
Friction loss :
0,000046 ft
= 0,002
0,02 ft
(Timmerhaus,1991)
LE-334

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

=0,5 (1 − 0 )
(4,958 .10 -5 ) 2
2(1)(32,174 )
(2,376.10 −6 ) 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2.g c
2(32,174)
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
= 1,9098. 10-11 ft.lbf/lbm
= 5,7295. 10-11 ft.lbf/lbm
(4,958 .10 -5 ) 2
v2
= 1(2,0)
= 7,6393. 10-11 ft.lbf/lbm
2(32,174)
2.g c
∆L.v 2
D.2.g c
2
(
30).(4,958 .10 -5 )
= 4(0,08)
(0,07 ).2.(32,174)
= 1,6358 . 10-8 ft.lbf/lbm
2
1 Sharp edge exit = hex

A1 
v2


= 1 −
A2  2.α .g c

(4,958 .10 −5 ) 2
= (1 − 0)
2(1)(32,174 )
2
= 3,8197. 10-11 ft.lbf/lbm
Total friction loss : ∑ F
= 1,6549 . 10-8 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 103,5278 kPa = 2162,2356 lbf/ft²
P2 = 127,4494 kPa = 2166,228 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= 6,292 ft.lbf/lbm
∆Z = 40 ft
0+
32,174 ft / s 2
(40 ft ) + 6,292 + 1,6549 .10 −8 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -46,292 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
LE-335
-46,292
= -0,8 x Wp
Wp
= 57,865 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
0,0026
lbm / s × 57,865 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 1,6567 . 10-7 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP
33. Pompa Utilitas (PU-215)
Fungsi
: memompa air dari tangki utilitas TU-202 ke distribusi domestik
Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah
: 2 unit (1 unit beroperasi dan 1 unit cadangan)
Kondisi operasi :
P = 1 atm
T = 30 oC
Laju alir massa (F)
= 900 kg/jam
= 0,5512 lbm/s
Densitas air (ρ)
= 955,68 kg/m3
= 62,1586 lbm/ft3
Viskositas air (µ)
= 0,8007cP
= 0,0005 lbm/ft.s
Laju alir volumetrik (Q) =
0,5512 lbm / s
= 0,0089 ft3/s
62,1586 lbm / ft 3
Desain pompa :
Di,opt
= 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13
(Timmerhaus,1991)
= 3,9 (0,0089 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13
= 0,7956 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal
: 3/4 in
Schedule number
: 40
Diameter Dalam (ID)
: 0,824 in = 0,07 ft
LE-336
Diameter Luar (OD)
: 1,05 in
= 0,09 ft
Inside sectional area
: 0,00371 ft2
Kecepatan linear, v = Q/A =
0,0089 ft 3 / s
= 2,39 ft/s
0,00371 ft 2
Bilangan Reynold : NRe =
ρ ×v× D
µ
=
(62,1586 lbm / ft 3 )(2,39 ft / s )(0,07 ft )
1,9371 lbm/ft.s
= 18.958,7409 (Turbulen)
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 18.958,7409 dan ε/D =
0,000046 ft
= 0,0022
0,07 ft
maka harga f = 0,008
(Timmerhaus,1991)
Friction loss :

A  v2
1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2 
A1  2α

=0,5 (1 − 0 )
2,39 2
2(1)(32,174 )
2,39 2
v2
2 elbow 90° = hf = n.Kf.
= 2(0,75)
2(32,174)
2.g c
1 check valve = hf = n.Kf.
Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f
2,39 2
v2
= 1(2,0)
2(32,174)
2.g c
= 0,0444 ft.lbf/lbm
= 0,1332 ft.lbf/lbm
= 0,1775 ft.lbf/lbm
∆L.v 2
D.2.g c
= 4(0,008)
(30)(. 2,39)2 = 1,2411 ft.lbf/lbm
(0,07 ).2.(32,174)
2
1 Sharp edge exit = hex

A 
v2
= 1 − 1 
A2  2.α .g c

= (1 − 0 )
2
2,39 2
2(1)(32,174 )
= 0,0887 ft.lbf/lbm
LE-337
Total friction loss : ∑ F
= 1,6849 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli :
(
)
P − P1
2
1
2
v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2
+ ∑ F + Ws = 0
2α
ρ
(Geankoplis,1997)
dimana : v1 = v2
P1 = 175,9645 kPa = 3675,1159 lbf/ft²
P2 = 127,4494 kPa = 2166,228 lbf/ft² ;
∆P
ρ
= -16,301 ft.lbf/lbm
∆Z = 30 ft
maka
0+
:
32,174 ft / s 2
(30 ft ) − 16,301 ft.lbf / lbm + 1,6849 ft.lbf / lbm + Ws = 0
32,174 ft.lbm / lbf .s 2
Ws = -16,3836 ft.lbf/lbm
Effisiensi pompa , η= 80 %
Ws
= - η x Wp
-16,3836 = -0,8 x Wp
Wp
= 19,3395 ft.lbf/lbm
Daya pompa : P = m x Wp
=
1 hp
900
lbm / s × 19,3395 ft.lbf / lbm x
(0,45359)(3600)
550 ft.lbf / s
= 0,0193 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 HP
LAMPIRAN E
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik Polyethyleneterepthalate digunakan
asumsi sebagai berikut:
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
LE-338
Kapasitas maksimum adalah 175.000 ton/tahun.
Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT)
Harga alat disesuaikan dengan basis 17 Mei 2008 dimana nilai tukar dollar terhadap
rupiah adalah US$ 1= Rp 9.758,-
1. Modal Investasi Tetap
1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)
Biaya Tanah Lokasi Pabrik
Biaya tanah pada lokasi pabrik diperkirakan Rp 300.000,-/m2
Luas tanah seluruhnya
= 27.738 m2
Harga tanah seluruhnya = 27.738 m2 × Rp 300.000/m2 = Rp 8.321.400.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % dari harga tanah seluruhnya (Timmerhaus,
1991).
Total biaya tanah = 1,05 x Rp 8.321.400.000 = Rp 8.737.470.000,-
Harga Bangunan
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya
No
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
Jumlah (Rp)
(Rp/m2)
1
Areal proses
7.087
1.000.000
7.087.000.000
2
Areal produk
1.050
250.000
262.500.000
3
Bengkel
800
250.000
200.000.000
4
Areal bahan baku
900
250.000
225.000.000
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya .................
(lanjutan)
No
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
Jumlah (Rp)
(Rp/m2)
5
Pengolahan limbah
900
1.000.000
900.000.000
6
Laboratorium
200
1.000.000
200.000.000
LE-339
7
Stasiun operator
200
300.000
60.000.000
8
Pengolahan air
1.750
1.000.000
1.750.000.000
9
Ruang boiler
200
1.000.000
200.000.000
10
Pembangkit listrik
400
1.000.000
400.000.000
11
Unit pemadam kebakaran
200
150.000
30.000.000
12
Perpustakaan
144
150.000
21.600.000
13
Kantin
225
200.000
45.000.000
14
Parkir
400
60.000
24.000.000
15
Perkantoran
900
1.000.000
900.000.000
16
Daerah perluasan
2.000
300.000
600.000.000
17
Pos keamanan
50
150.000
7.500.000
18
Tempat ibadah
600
150.000
90.000.000
19
Poliklinik
600
150.000
90.000.000
20
Perumahan karyawan
3.500
500.000
1.750.000.000
21
Taman
800
70.000
56.000.000
22
Jalan
1.810
60.000
108.600.000
23
Sarana olah raga
500
70.000
35.000.000
TOTAL
25.216
-
15.742.200.000
Perincian Harga Peralatan
Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan
berikut:
X  I 
Cx = Cy  2   x 
 X 1   I y 
m
(Timmerhaus, 1991)
dimana: Cx = harga alat pada tahun 2008
Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia
X1 = kapasitas alat yang tersedia
X2 = kapasitas alat yang diinginkan
Ix = indeks harga pada tahun 2008
LE-340
Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia
m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)
Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2008 digunakan metode regresi
koefisien korelasi:
r=
[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ]
(n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )
(Montgomery, 1992)
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift
Tahun
Indeks
No.
(Xi)
(Yi)
1
1989
2
Xi.Yi
Xi²
Yi²
895
1780155
3956121
801025
1990
915
1820850
3960100
837225
3
1991
931
1853621
3964081
866761
4
1992
943
1878456
3968064
889249
5
1993
967
1927231
3972049
935089
6
1994
993
1980042
3976036
986049
7
1995
1028
2050860
3980025
1056784
8
1996
1039
2073844
3984016
1079521
9
1997
1057
2110829
3988009
1117249
10
1998
1062
2121876
3992004
1127844
11
1999
1068
2134932
3996001
1140624
12
2000
1089
2178000
4000000
1185921
13
2001
1094
2189094
4004001
1196836
14
2002
1103
2208206
4008004
1216609
Total
27937
14184
28307996
55748511
14436786
Sumber: Tabel 6-2 Timmerhaus et al (2004)
Data :
n = 14
∑Xi = 27937
∑Yi = 14184
∑XiYi = 28307996
∑Xi² = 55748511
∑Yi² = 14436786
LE-341
Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE–2, maka diperoleh harga
koefisien korelasi:
r =
(14)(28307996) − (27937)(14184)
[(14)(55748511) − (27937) 2 ] × [(14)(14436786) − (14184) 2 ]
= 0,98 ≈ 1
Harga koefisien yang mendekati + 1 menyatakan bahwa terdapat hubungan
linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah
persamaan regresi linier.
Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X
dengan:
Y
= indeks harga pada tahun yang dicari (2008)
X
= variabel tahun ke n – 1
a, b = tetapan persamaan regresi
Tetapan regresi ditentukan oleh :
b=
(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi )
(n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2
a =
ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi
n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2
(Montgomery, 1992)
Maka :
b =
(14)(28307996) − (27937)(14184) 53536
=
= 16,8088
3185
(14)(55748511) − (27937) 2
a =
(14184)(55748511) − (27937)(28307996) − 103604228
=
= −32528,8
3185
(14)(55748511) − (27937) 2
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:
Y=a+b⋅X
Y = 16,8088X – 32528,8
Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2008 adalah:
Y = 16,809(2008) – 32528,8 = 1.223,672
Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponensial
(m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4,
LE-342
Timmerhaus et al (2004). Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya
dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004)
Tabel LE-3. Beberapa Tipe Harga Eksponensial Peralatan Dengan Metode Marshall
R. Swift
Peralatan
Batasan Ukuran
Satuan
Evaporator
102-104
ft2
0,54
Pompa sentrifugal
0,5-1,5
Hp
0,63
Pompa sentrifugal
1,5-40
Hp
0,09
250-800
gallon
0,27
Ketel, cast iron, jaket
3
Eksponen (m)
Separator
50-250
ft
0,49
Tangki, flat head
102-104
gallon
0,57
Tangki, glass lined
102-103
gallon
0,49
Dryer
10 - 102
ft2
0,40
Reaktor
102 - 103
gallon
0,56
(Sumber : Timmerhaus, 2004 hal. 243)
Contoh perhitungan harga peralatan:
a.
Tangki Penyimpanan Ethylene glycol (T – 101)
Kapasitas tangki, X2 = 818,8935 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk
harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari tabel 6-4, Timmerhaus
(2004), faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002
(Iy) 1.103.
LE-343
Gambar LE.1
Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki
Pelarutan (Timmerhaus et al, 2004).
Indeks harga tahun 2008 (Ix) adalah 1.223,672. Maka estimasi harga tangki untuk
(X2) 818,8935 m3 adalah :
818,8935
Cx = US$ 6700 ×
1
0 , 49
×
1.223,672
1.103
Cx = US$ 198.905.Cx = Rp 1.940.915.214,-/unit
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses
No.
Kode
Unit
Ket *)
Harga / Unit (Rp)
Harga Total (Rp)
1
T-101
3
I
1.940.915.214
5.822.745.643
2
ST-101
3
I
2.812.824.418
8.438.473.255
3
ST-102
1
I
97.756.812
97.756.812
4
ST-103
6
I
3.235.588.558
19.413.531.350
5
T-102
1
I
1.299.541.564
1.299.541.564
6
T-103
2
I
42.553.712
42.553.712
7
MT-101
1
I
387.978.191
387.978.191
8
R-101
3
I
464.082.971
1.392.248.914
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses...............................................(lanjutan)
LE-344
No.
Kode
Unit
Harga / Unit (Rp)
Harga Total (Rp)
9
R-102
4
466.220.992
1.864.883.967
10
R-103
5
480.463.174
2.402.315.869
11
EJ-101
1
57.184.232
57.184.232
12
V-101
1
391.436.717
391.436.717
13
FP-101
1
297.210.867
297.210.867
14
CR-101
1
324.774.513
324.774.513
15
CF-101
1
33.292.637
33.292.637
16
BE-101
1
180.908.401
180.908.401
17
BC-101
1
175.593.834
175.593.834
18
E-101
1
188.346.901
188.346.901
19
E-102
1
247.959.676
247.959.676
20
E-103
1
419.808.676
419.808.676
21
E-104
1
353.864.112
353.864.112
22
P-101
3
420.000.000
1.260.000.000
Alat Proses Impor
45.146.579.322
22
J-101
2
2.500.000
5.000.000
23
J-102
2
7.500.000
15.000.000
24
J-103
2
5.000.000
10.000.000
25
J-104
2
3.000.000
6.000.000
26
J-105
2
2.500.000
5.000.000
27
J-106
2
2.500.000
5.000.000
28
J-107
2
3.800.000
7.600.000
29
J-108
2
3.800.000
7.600.000
30
J-109
2
3.800.000
7.600.000
Alat Proses Non Impor
68.800.000
Harga Total Alat Proses
113.946.579.322
Tabel L.E.5 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah
LE-345
No
Kode
Unit
Harga/Unit (Rp)
1
SC
1
100.000.000
100.000.000
2
BS
1
65.111.917
65.111.917
3
CL
1
430.759.406
430.759.406
4
SF
1
243.292.773
243.292.773
5
TU-01
1
1.037.947.827
1.037.947.827
6
TU-02
1
1.024.844.380
1.024.844.380
7
CE
1
180.544.126
180.544.126
8
AE
1
246.221.661
246.221.661
9
TP-201
1
430.392.483
430.392.483
10
TP-202
1
167.506.607
167.506.607
11
TP-203
1
641.183.700
641.183.700
12
TP-204
1
1.310.035.195
1.310.035.195
13
TP-205
1
12.335.044
12.335.044
14
CT
1
190.399.467
190.399.467
15
DE
1
394.796.279
394.796.279
16
KU
1
375.588.431
375.588.431
Total Harga peralatan Utilitas Impor
Harga Total (Rp)
6.850.959.296
17
PU-201
2
8.000.000
16.000.000
18
PU-202
2
5.200.000
10.400.000
19
PU-203
2
1.100.000
2.200.000
20
PU-204
2
1.100.000
2.200.000
21
PU-205
2
8.000.000
16.000.000
22
PU-206
2
1.700.000
3.400.000
23
PU-207
2
2.500.000
5.000.000
24
PU-211
2
1.100.000
2.200.000
25
PU-213
2
8.000.000
16.000.000
26
PU-210
2
1.100.000
2.200.000
27
PU-212
2
1.100.000
2.200.000
28
PU-217
2
25.000.000
50.000.000
29
PU-208
2
1.700.000
3.400.000
LE-346
30
PU-216
6
42.071.393
252.428.358
31
PU-209
2
1.100.000
2.200.000
32
PU-214
2
1.100.000
2.200.000
33
PU-215
2
1.100.000
2.200.000
34
Generato
2
95.000.000
190.000.000
r
Total Harga peralatan Utilitas Non Impor
580.228.358
Total Harga Peralatan Utilitas
7.431.187.654
Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut:
-
Biaya transportasi
Biaya asuransi
Bea masuk
PPn
PPh
Biaya gudang di pelabuhan
Biaya administrasi pelabuhan
Transportasi lokal
Biaya tak terduga
Total
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
5%
1%
15 %
10 %
10 %
0,5 %
0,5 %
0,5 %
0,5 %
43 %
(Timmerhaus, 1991)
Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai
berikut:
-
PPn
PPh
Transportasi lokal
Biaya tak terduga
Total
=
=
=
=
=
10 %
10 %
0,5 %
0,5 %
21 %
(Timmerhaus, 1991)
Total harga peralatan proses, utilitas dan pengolahan limbah :
= 1,43 x (Rp 45.146.779.332,- + Rp 6.850.959.296,-) + 1,21 x (Rp 68.800.000,- +
Rp 580.228.358,-) = Rp 75.142.090.551,-
LE-347
Biaya pemasangan diperkirakan 10 % dari total harga peralatan
Biaya pemasangan = 0,1 × Rp 75.142.090.551,- = Rp 7.514.209.055,Harga peralatan terpasang (HPT)
= Rp 75.142.090.551,- + Rp 7.514.209.055,= Rp 82.656.299.606,-
Instrumentasi dan Alat Kontrol
Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 13 % dari HPT.
(Timmerhaus, 1991)
Biaya instrumentasi dan alat kontrol = 0,13 × Rp 82.656.299.606,= Rp 10.745.318.949,-
Biaya Perpipaan
Diperkirakan biaya perpipaan 80 % dari HPT.
(Timmerhaus, 1991)
Biaya perpipaan = 0,8 × Rp 82.656.299.606= Rp 66.125.039.685,-
Biaya Instalasi Listrik
Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 % dari HPT.
Biaya instalasi listrik = 0,1 × Rp 82.656.299.606,= Rp 8.265.629.961,-
(Timmerhaus, 1991)
LE-348
Biaya Insulasi
Diperkirakan biaya insulasi 8 % dari HPT.
(Timmerhaus,
1991)
Biaya insulasi = 0,08 × Rp 82.656.299.606,= Rp 6.612.503.969,-
Biaya Inventaris Kantor
Diperkirakan biaya inventaris kantor 1 % dari HPT.
(Timmerhaus,
1991)
Biaya inventaris kantor = 0,01 × Rp 82.656.299.606,= Rp 826.562.996,-
Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan
Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 1 % dari HPT.
(Timmerhaus, 1991)
Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan = 0,01 × Rp 82.656.299.606,= Rp 826.562.996,-
Sarana Transportasi
Tabel L.E.6 Biaya Sarana Transportasi
No.
1.
2.
3.
4
6.
7.
Jenis Kendaraan
Dewan Komisaris
Mobil Direktur
Mobil Manajer
Bus karyawan
Truk
Ambulance
Unit
Jenis
3
1
5
2
10
1
New Camry
Corolla Altis
Kijang Innova
Bus
Truk
Minibus
Harga/unit
(Rp)
Harga total
(Rp)
450.000.000
375.000.000
000 000
200.000.000
1.350.000.000
375.000.000
1.000.000.000
600.000.000
3.400.000.000
200.000.000
300.000.000
340.000.000
200.000.000
LE-349
8.
1
Total
Mobil pemadam
k b k
Truk Tangki
360.000.000
360.000.000
7.285.000.000
Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J
= Rp 207.822.588.162,-
2.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)
A. Pra Investasi
Diperkirakan 7 % dari MITL = 0,07 × Rp 207.822.588.162,-
( Timmerhaus, 1991)
= Rp 14.547.581.171,-
B.
Engineering dan Supervisi
Diperkirakan 8 % dari MITL = 0,08 × Rp 207.822.588.162,-
(Timmerhaus, 1991)
= Rp 16.625.807.053,-
C. Biaya Kontraktor
Diperkirakan 2 % dari MITL = 0,02 × Rp 207.822.588.162,-
(Timmerhaus, 1991)
= Rp 4.156.451.763,-
D. Biaya Tak Terduga
Diperkirakan 10 % dari MITL = 0,1 × Rp 207.822.588.162,= Rp 20.782.258.916,Total MITTL = A + B + C + D = Rp 56.112.098.804,-
Total MIT = MITL + MITTL
= Rp 207.822.588.162,- + Rp 56.112.098.804,= Rp 263.934.686.966,-
(Timmerhaus, 1991)
LE-350
2. Modal Kerja
Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari).
2.1 Persediaan Bahan Baku Proses
1. Asam Terepftalat (PTA)
Kebutuhan = 19.664,5183 kg/jam
Harga
= US$ 0,83/kg
(www.icispricing.com)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 19.664,5183 kg/jam × US$ 0,83/kg
= US$ 35.254.548 × Rp 9.758/US$
= Rp 344.013.883.368,2. Etilen Glikol (EG)
Kebutuhan = 14.718,5129 kg/jam
Harga
= US$ 1,4/kg
(www.icispricing.com)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 14.718,5129 kg/jam x US$ 1,4
= US$ 44.508.783 x Rp 9.758/US$
= Rp 434.316.704.608,3. Antimon Trioksida (Sb2O3)
Kebutuhan = 11,0485 kg/jam
Harga
= US$ 5/kg
(www.icispricing.com)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 11,0485 kg/jam x US$ 5
= US$ 119.324 x Rp 9.758/US$
= Rp 1.164.361.640,-
2.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas
1. Alum, Al2(SO4)3
Kebutuhan = 1,4517 kg/jam
Harga
= Rp 8.000,-/kg
(CV Rudang Jaya, 2008)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1,4517 kg/jam × Rp 8.000,- /kg
= Rp 25.085.376,2. Soda abu, Na2CO3
Kebutuhan = 0,7839 kg/jam
Harga
= Rp 48.000,-/kg
(CV Rudang Jaya, 2008)
LE-351
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,7839 kg/jam × Rp 48.000,- /kg
= Rp 81.274.752,3. H2SO4
Kebutuhan = 1,3256 kg/jam = 0,9578L/jam
Harga
= Rp 365.000,-/L
(CV Rudang Jaya, 2008)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari x 0,9578 L/jam × Rp 365.000,- /L
= Rp 755.132.254,4. NaOH
Kebutuhan = 8,0997 kg/jam
Harga
= Rp 10.000,-/kg
(CV Rudang Jaya, 2008)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari x 8,0997 kg/jam × Rp 10.000,- /kg
= Rp 174.953.520,5. Kaporit
Kebutuhan = 0,0026 kg/jam
Harga
= Rp 7.000,-/kg
(CV Rudang Jaya, 2008)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0026 kg/jam × Rp 7.000,-/kg
= Rp 39.312,6. Solar
Kebutuhan = 1.639,5294 ltr/jam
Harga
= Rp 6.450,-/ltr
(Pertamina, 2007)
Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 894,9453 ltr/jam × Rp 6.450,-/ltr
= Rp 12.468.377.920,7. Mikroba
Harga
= Rp 1.800.000,- / thn
= Rp 600.000 / 3 bln
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan adalah
= Rp 793.000.412.749,-
LE-352
Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah
= Rp 3.172.001.650.997,-
2.3 Kas
2.3.1 Gaji Pegawai
Tabel L.E.7 Perincian Gaji Pegawai
Dewan Komisaris
3
Gaji/bulan
(Rp)
25.000.000
Direktur
1
20.000.000
20.000.000
Staf Ahli
2
15.000.000
30.000.000
Sekretaris
1
5.000.000
5.000.000
Manajer Pemasaran
1
7.000.000
7.000.000
Manajer Keuangan
1
7.000.000
7.000.000
Manajer Personalia
1
7.000.000
7.000.000
Manajer Teknik
1
7.000.000
7.000.000
Manajer Produksi
1
7.000.000
7.000.000
Kepala Bagian Penjualan
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Pembelian
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Pembukuan
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Perpajakan
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Kepegawaian
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Humas
1
5.000.000
5.000.000
Jabatan
Jumlah
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
75.000.000
Tabel L.E.7 Perincian Gaji Pegawai ..............................................................(lanjutan)
Kepala Bagian Mesin
1
Gaji/bulan
(Rp)
5.000.000
Kepala Bagian Listrik
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Proses
1
5.000.000
5.000.000
Kepala Bagian Utilitas
1
5.000.000
5.000.000
Jabatan
Jumlah
Jumlah
gaji/bulan (Rp)
5.000.000
LE-353
Kepala Seksi
11
5.000.000
55.000.000
Karyawan Produksi
69
2.000.000
138.000.000
Karyawan Teknik
20
2.000.000
40.000.000
Karyawan Keuangan dan Personalia
9
2.000.000
18.000.000
Karyawan Pemasaran dan penjualan
9
2.000.000
18.000.000
Dokter
1
3.000.000
3.000.000
Perawat
2
1.500.000
3.000.000
Petugas Keamanan
10
1.250.000
12.500.000
Petugas Kebersihan
10
1.000.000
10.000.000
Supir
4
1.000.000
4.000.000
170.750.000
516.500.000
Jumlah
167
Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 516.500.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.549.500.000,-
2.3.2 Biaya Administrasi Umum
Diperkirakan 10 % dari gaji pegawai = 0,1 × Rp 1.549.500.000,= Rp 154.950.000,2.3.3 Biaya Pemasaran
Diperkirakan 10 % dari gaji pegawai = 0,1 × Rp 1.549.500.000,= Rp 154.950.000,-
2.3.4 Pajak Bumi dan Bangunan
Menurut UU No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997:
NJOP (Rp)
Objek Pajak
Luas (m2)
2
Per m
Jumlah
Bumi
31.701
100.000
3.170.100.000
8.645.700.000
Bangunan
28.819
300.000
Nilai Jual Objek Pajak (NJOP) sebagai dasar pengenaan PBB000
= Rp 3.170.100.000 + 8.645.700.000
LE-354
= Rp 11.815.800.000,NJOP Tidak Kena Pajak
= Rp 8.100.000,- (Perda Sumatera Utara, 2005)
NJOP untuk penghitungan PBB
= Rp 11.815.800.000 – Rp 8.100.000
= Rp 11.807.700.000,= 20 % × Rp 11.807.700.000,-
Nilai Jual Kena Pajak
= Rp 2.361.540.000,Pajak Bumi dan Bangunan yang Terutang
= 0,5 % × Rp 2.361.540.000,= Rp 11.807.700,Tabel L.E.8 Perincian Biaya Kas
No.
1.
2.
3.
4.
Jenis Biaya
Gaji Pegawai
Administrasi Umum
Pemasaran
Pajak Bumi dan Bangunan
Total
Jumlah (Rp)
1.549.500.000
154.950.000
154.950.000
11.807.700
1.871.207.700
2.4 Biaya Start – Up
Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap
(Timmerhaus, 1991)
= 0,12 × Rp 263.934.686.966,= Rp 31.672.162.436,2.5 Piutang Dagang
IP
× HPT
12
dimana: PD
= piutang dagang
PD =
IP
= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)
HPT
= hasil penjualan tahunan
Harga jual Polyethyleneterepthalate = US$ 3/kg
(www.icispricing.com)
Produksi Polyethyleneterepthalate = 175.000.000 kg/tahun
Hasil penjualan Polyethyleneterepthalate l tahun
= 175.000.000 kg/tahun × US$ 3/kg
= US$ 525.000.000 × Rp 9.758/US$
= Rp 5.122.950.000.000,-
LE-355
3
× Rp 5.122.950.000.000,12
Piutang Dagang =
= Rp 1.280.737.500.000,Tabel L.E.9 Perincian Modal Kerja
No.
1.
2.
3.
4.
Jenis Biaya
Jumlah (Rp)
Bahan baku proses dan utilitas
793.000.412.749
1.871.207.700
Kas
Start up
31.672.162.436
Piutang Dagang
1.280.737.500.000
2.107.281.282.885
Total
Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja
= Rp 263.934.686.966,- + Rp 2.107.281.282.885,= Rp 2.371.215.969.850,Modal ini berasal dari:
1. Modal sendiri
= 60 % dari total modal investasi
= 0,6 × Rp 2.371.215.969.850,= Rp 1.422.729.581.910,-
2. Pinjaman dari Bank
= 40 % dari total modal investasi
= 0,4 × Rp 2.371.215.969.850,= Rp 948.486.387.940,-
3
Biaya Produksi Total
3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)
A. Gaji Tetap Karyawan
Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 3 bulan gaji
yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga
Gaji total = (12 + 3) × Rp 516.500.000,- = Rp 7.747.500.000,-
B. Bunga Pinjaman Bank
Diperkirakan 25 % dari modal pinjaman bank
= 0,25 × Rp 948.486.387.940,= Rp 237.121.596.985,-
LE-356
C. Depresiasi dan Amortisasi
Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol.
D=
P−L
n
dimana:
D = depresiasi per tahun
P = harga awal peralatan
L = harga akhir peralatan
n = umur peralatan (tahun)
Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami
penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung
(MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi.
Biaya amortisasi diperkirakan 20 % dari MITTL, sehingga
Amortisasi = 0,2 × Rp 56.112.098.804,= Rp 11.222.419.760,-
Tabel L.E.10 Perkiraan Biaya Depresiasi
Bangunan
Umur
(Tahun)
16.954.100.000
20
Peralatan proses dan utilitas
82.656.299.606
10
8.265.629.961
Instrumentasi dan control
10.473.551.739
10
1.047.355.174
Perpipaan
64.452.626.085
10
6.445.262.609
Instalasi listrik
8.056.578.261
10
805.657.826
Insulasi
6.445.262.608
10
644.526.261
Inventaris kantor
805.657.826
10
80.565.783
Perlengkapan kebakaran
805.657.826
10
80.565.783
7.285.000.000
10
728.500.000
Biaya (Rp)
Komponen
Sarana transportasi
Total
Depresiasi (Rp)
847.705.000
18.954.160.457
LE-357
Total biaya depresiasi dan amortisasi
= Rp 18.954.160.457+ Rp 11.222.419.760,= Rp 30.176.580.217,-
D. Biaya Tetap Perawatan
a. Perawatan mesin dan alat-alat proses
(Timmerhaus, 1991)
Diperkirakan 10 % dari HPT
= 0,1 × Rp 82.656.299.606,= Rp 8.265.629.961,b.
Perawatan bangunan
Diperkirakan 10 % dari harga bangunan
(Timmerhaus, 1991)
= 0,1 × Rp 15.742.200.000,= Rp 1.574.220.000,c.
Perawatan kendaraan
Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan
(Timmerhaus, 1991)
= 0,1 × Rp 7.285.000.000,- = Rp 728.500.000,d.
Perawatan instrumentasi dan alat kontrol
Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol
(Timmerhaus,1991)
= 0,1 × Rp 10.745.318.949,= Rp 1.074.531.895,e.
Perawatan perpipaan
Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan
(Timmerhaus, 1991)
= 0,1 × Rp 66.125.039.685,= Rp 6.612.503.969,f.
Perawatan instalasi listrik
Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik
= 0,1 × Rp 8.265.629.961,= Rp 826.562.996,g.
Perawatan insulasi
(Timmerhaus, 1991)
LE-358
Diperkirakan 10 % dari harga insulasi
(Timmerhaus, 1991)
= 0,1 × Rp 6.612.503.969,= Rp 661.250.397,h.
Perawatan inventaris kantor
Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor
(Timmerhaus, 1991)
= 0,1 × Rp 826.562.996,= Rp 82.656.300,i.
Perawatan perlengkapan kebakaran
Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran
(Timmerhaus, 1991)
= 0,1 × Rp 826.562.996,= Rp 82.656.300,Total biaya perawatan = Rp 19.908.511.816,-
E. Biaya Tambahan (Pant Overhead Cost)
Diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap
(Timmerhaus, 1991)
= 0,2 × Rp 263.934.686.965,= Rp 52.786.937.393,F. Biaya Administrasi Umum
Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan
(Timmerhaus, 1991)
= 0,1 × Rp 52.786.937.393,= Rp 5.278.693.739,G. Biaya Pemasaran dan Distribusi
Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan
(Timmerhaus, 1991)
= 0,2 × Rp 52.786.937.393,= Rp 10.557.387.479,H. Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan
Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan
= 0,1 × Rp 52.786.937.393,= Rp 5.278.693.739,-
(Timmerhaus, 1991)
LE-359
I. Biaya Asuransi
a.
Asuransi pabrik diperkirakan 1 % dari modal investasi tetap
= 0,01 × Rp 263.934.686.965,= Rp 2.639.346.870,-
b.
Asuransi karyawan 1,54 % dari total gaji karyawan
(Biaya untuk asuransi tenaga kerja adalah 2,54 % dari gaji karyawan, dimana 1 %
ditanggung oleh karyawan dan 1,54 % ditanggung oleh perusahaan)
= 0,0154 × (12/3) × Rp 516.500.000,= Rp 31.816.400,Total biaya asuransi = Rp 2.671.163.270,-
J. Pajak Bumi dan Bangunan
PBB = Rp 11.807.700,-
Total Biaya Tetap = Rp 371.538.872.338,-
3.2 Biaya Variabel
A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun
= Rp 3.172.001.650.997
B. Biaya Variabel Pemasaran
Diperkirakan 10 % dari biaya tetap pemasaran.
= 0,1 × Rp 10.557.387.479,- = Rp 1.055.738.748,C. Biaya Variabel Perawatan
Diperkirakan 15 % dari biaya tetap perawatan.
= 0,15 × Rp 19.908.511.816,= Rp 2.986.276.772,D. Biaya Variabel Lainnya
Diperkirakan 20 % dari biaya tambahan
= 0,2 × Rp 52.786.937.393,= Rp 10.557.387.479,-
LE-360
Total biaya variabel = Rp 3.186.601.053.996,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel
= Rp 371.538.872.338,- + Rp 3.186.601.053.996,= Rp 3.558.139.926.334,-
4
Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan
A.
Laba Sebelum Pajak
Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi
= Rp 5.122.950.000.000,- – Rp 3.558.139.926.334,= Rp 1.564.810.073.666,-
B.
Pajak Penghasilan
Berdasarkan UU RI Nomor 17 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas
Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah:
-
Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10 %.
Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan
pajak sebesar 15 %.
-
Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %.
Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:
-
10 % × Rp 50.000.000
= Rp
5.000.000,-
-
15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000)
= Rp
7.500.000,-
-
30 % × (Rp 1.564.810.073.666,- – Rp 100.000.000)
= Rp 469.413.022.100,-
Total PPh = Rp 469.425.522.100,C.
Laba setelah pajak
Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh
= Rp 1.564.810.073.666,- – Rp 469.425.522.100,= Rp 1.095.384.551.566,-
5
Analisa Aspek Ekonomi
A. Profit Margin (PM)
LE-361
PM =
Laba sebelum pajak
× 100 %
Total penjualan
PM =
Rp 1.564.810.073.666,× 100 %
Rp 5.122.950.000.000,-
= 30,55 %
B. Break Even Point (BEP)
BEP =
Biaya Tetap
× 100 %
Total Penjualan − Biaya Variabel
BEP =
Rp 371.538.872.338
× 100% = 19,19 %
Rp 5.122.950.000.000 − Rp 3.186.601.053.996
Kapasitas produksi pada titik BEP = 19,19 % × 175.000.000 kg
= 33.582.500 kg
= 19,19 % × Rp 5.122.950.000.000,-
Nilai penjualan pada titik BEP
= Rp 983.094.105.000,Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terephthalate disajikan pada gambar
Harga (Rp) (dalam satuan triliun)
LE.2
6
5
4
biaya tetap
biaya variabel
3
biaya produksi
2
BEP = 19,19 %
penjualan
1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Kapasitas Produksi (%)
Gambar LE.2 Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terephthalate
C. Return on Investment (ROI)
ROI =
Laba setelah pajak
× 100 %
Total Modal Investasi
ROI =
Rp 1.095.384.551.566
× 100 %
Rp 2.371.215.969.850
= 46,20 %
LE-362
D. Pay Out Time (POT)
POT =
1
× 1 tahun
ROI
POT =
1
× 1 tahun = 2,14 tahun
0,4620
E. Return on Network (RON)
RON =
Laba setelah pajak
× 100 %
Modal sendiri
RON =
Rp 1.095.384.551.566
× 100 %
Rp 1.422.729.581.910
= 76,99 %
F.
Internal Rate of Return (IRR)
Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan
pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Data perhitungan
internal rate of return disajikan pada tabel LE.11. Untuk memperoleh cash flow
diambil ketentuan sebagai berikut:
-
Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun
-
Masa pembangunan disebut tahun ke nol
-
Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun
-
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10
-
Cash flow = laba sesudah pajak + depresiasi
Dari Tabel L.E.11, diperoleh nilai IRR 50,57 %
LE-363
Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)
Thn
Laba sebelum
pajak
0
-
1
1,524,104,905,495
2
P/F
pada
i = 50%
P/F
pada
i=
51%
Pajak
Laba Sesudah
pajak
Depresiasi
Net Cash Flow
-
-
-
-2,371,215,969,850
1
-2,371,215,969,850
1
-2,371,215,969,850
457,213,971,649
1,066,890,933,847
18,736,716,697
1,085,627,650,544
0.6667
723,751,767,029
0.6623
718,958,708,969
1,676,515,396,045
502,937,118,813
1,173,578,277,231
18,736,716,697
1,192,314,993,928
0.4444
529,917,775,079
0.4386
522,922,237,590
3
1,844,166,935,649
553,232,580,695
1,290,934,354,954
18,736,716,697
1,309,671,071,651
0.2963
388,050,687,897
0.2904
380,392,015,934
4
2,028,583,629,214
608,557,588,764
1,420,026,040,450
18,736,716,697
1,438,762,757,147
0.1975
284,200,050,794
0.1924
276,746,029,199
5
2,231,441,992,135
669,415,097,641
1,562,026,894,495
18,736,716,697
1,580,763,611,192
0.1317
208,166,401,474
0.1274
201,364,168,705
6
2,454,586,191,349
736,358,357,405
1,718,227,833,944
18,736,716,697
1,736,964,550,641
0.0878
152,490,715,008
0.0844
146,530,918,312
7
2,700,044,810,484
809,995,943,145
1,890,048,867,339
18,736,716,697
1,908,785,584,036
0.0585
111,716,760,291
0.0559
106,639,601,944
8
2,970,049,291,532
890,997,287,460
2,079,052,004,072
18,736,716,697
2,097,788,720,769
0.0390
81,852,448,181
0.0370
77,615,090,400
9
3,267,054,220,685
980,098,766,206
2,286,955,454,480
18,736,716,697
2,305,692,171,177
0.0260
59,976,344,645
0.0245
56,494,842,121
10
3,593,759,642,754
1,078,110,392,826
2,515,649,249,928
18,736,716,697
2,534,385,966,625
0.0173
43,950,130,058
0.0162
41,124,751,075
PV pada i =50%
205,317,776,879
205.317.776.879


IRR = 50% + 
 X (51% − 50% )
 205.317.776.879 + 150.033.060.672 
= 50,57 %
LE-1
PV pada i = 51%
150,033,060,672
LE-365
LE-1