View
510
Download
37
Category
Preview:
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangTeknik kimia melibatkan aplikasi dari ilmu pengetahuan dalam industri
proses yang terfokus pada konversi suatu material ke bentuk lain baik secara
fisiska ataupun kimia. Proses-proses ini membutuhkan penanganan dan
penyimpanan material dalam jumlah besar yang terdiri atas bermacam variasi
konstruksi, tergantung pada kondisi material yang dignakan., sifat-sifat kimia
dan fisika material tersebut serta kebutuhan operasi. Untuk penanganan,
seperti wadah penampungan gas dan liquid digunakan tangki.Oleh karena itu,
kami sebagai mahasiswa/i Teknik kimia, perlu mempelajari dan mengetahui
beberapa hal tentang Tangki dan Storage. Selain itu hal yang melatarbelakangi
dibuatnya makalah ini adalah agar kami sebagai kelompok II (dua), dapat
memenuhi tugas yang telah diberikan oleh dosen pengajar mata kuliah
Perancangan Alat Proses, yaitu bapak Aman ST.
1.2 TujuanMakalah dengan judul ’ Tangki dan Storage’ ini dibuat bertujuan untuk
menjelaskan dan memberikan beberapa informasi atau pengetahuan yang
berkaitan dengan sebuat alat proses yang disebut dengan tangki yang memiliki
beberapa kegunaan dan jenisnya.
BAB IITEORI
2.1 Defenisi Tangki penyimpanan atau storage tank menjadi bagian yang penting
dalam suatu proses industri kimia karena tanki penyimpanan tidak hanya
menjadi tempat penyimpanan bagi produk dan bahan baku tetapi juga menjaga
kelancaran ketersediaan produk dan bahan baku serta dapat menjaga produk
atau bahan baku dari kontaminan ( kontaminan tersebut dapat menurunkan
kualitas dari produk atau bahan baku ) . Pada uumunya produk atau bahan
baku yang terdapat pada industri kimia berupa liquid atau gas, namun tidak
tertutup kemungkinan juga dalam bentuk padatan (solid).
Storage tank atau tangki penyimpanan dapat memiliki bermacam – macam
bentuk dan tipe, masing – masing tipe memiliki kelebihan dan kekurangan
serta kegunaan masing – masing .
Penyimpanan bahan diperlukan agar proses produksi tidak tergantung pada
pengumpanan dan pengeluaran bahan.Jumlah bahan yang perlu disimpan
disesuaikan dengan konsumsi (keperluan perhari, stok wajib) atau dengan
kondisi pengiriman (tanggal,harga). Cara penyimpanan juga tergantung pada
sifat bahan yang disimpan (misalnya kondisiagregat,daya terhadap udara dan
air, korosivitas, kemudahan terbakar dan beracun ), pada jenis
penggunaan dan lamanya penyimpanan serta jumlahnya.
Secara umum tangki penyimpanan dapat di bagi menjadi dua bila
diklasifikasikan berdasarkan tekanannya ( tekanan internal ) yaitu [1,2] :
1. Tangki Atmosferik (Atmospheric Tank)
Terdapat beberapa jenis dari tangki timbun tekanan rendah ini yaitu :
a. Fixed cone Roof tank
Digunakan untuk menimbun atau menyimpan berbagai jenis fluida
dengan tekanan uap rendah atau amat rendah ( mendekati atmosferik )
atau dengan kata lain fluida yang tidak mudah menguap namun pada
literatur lainnya menyatakan bahwa fixed roof ( cone atau dome ) dapat
digunakan untuk menyimpan semua jenis produk ( crude oil, gasoline ,
benzene, fuel dan lain – lain termasuk produk atau bahan baku yang
bersifat korosif , mudah terbakar, ekonomis bila digunakan hingga
volume 2000 m^3, diameter dapat mencapai 300 ft ( 91.4 m ) dan
tinggi 64 ft ( 19.5 m ).
Fixed Cone Roof with Internal Floating Roff
Sumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html
b. Tanki umbrella kegunaanya sama dengan fixed cone roof bedanya adalah bentuk
tutupnya yang melengkung dengan titik pusat meredian di puncak
tanki.
c. Tanki tutup cembung tetap ( fixed dome roof )
bentuk tutupnya cembung ,ekonomis bila digunakan dengan
volume > 2000 m^3 dan bahkan cukup ekonomis hingga volume
7000 m^3 ( dengan D < 65 m ) , kegunaanya sama dengan fix cone
roof tank.
Self Supporting Dome RoofSumber : http://www.astanks.com/EN/Fixed_roof_EN.html
d. Tangki Horizontal,
Tangki ini dapat menyimpan bahan kimia yang memiliki tingkat
penguapan rendah ( low volatility ) , air minum dengan tekanan
uap tidak melebihi 5 psi, diameter dari tanki dapat mencapai 12
feet ( 3.6 m ) dengan panjang mencapai 60 feet ( 18.3 m ).
e. Tanki Tipe plain Hemispheroid
Digunakan untuk menimbun fluida ( minyak ) dngan tekanan uap (
RVP ) sedikit dibawah 5 psi.
f. Tangki tipe Noded Hemispheroid
Untuk menyimpan fluida ( light naptha pentane ) dengan tekanan
uap tidak lebih dari 5 psi.
g. Tangki Plain Spheroid
Tangki bertekanan rendah dengan kapasitas 20.000 barrel .
h. Tanki Tipe Noded Spheroid
Baik Fixed cone dan dome roof dapat memiliki internal floating
roof, biasanya dengan penggunaan floating roof ditujukan untuk
penyimpanan bahan – bahan yang mudah terbakar atau mudah
menguap , kelebihan dari penggunaan internal floating roof ini
adalah :
1. Level atau tingkat penguapan dari produk bisa dikurangi
2. Dapat mengurangi resiko kebakaran
2. Tanki Bertekanan (Pressure Tank)
Dapat menyimpan fluida dengan tekanan uap lebih dari 11,1 psi dan
umumnya fluida yang disimpan adalah produk – produk minyak
bumi.
a. Tanki peluru ( bullet tank ) , tanki ini sebenarnya lebih sebagai
pressure vessel berbentuk horizontal dengan volume maksimum
2000 barrel biasanya digunakan untuk menyimpan LPG, LPG ,
Propane, Butane , H2, ammonia dengan tekanan diatas 15 psig.
b. Tanki bola ( spherical tank )
Pressure vessel yang digunakan untuk menyimpan gas – gas yang
dicairkan seperti LPG, O2, N2 dan lain – lain bahkan dapat
menyimpan gas cair tersebut hingga mencapai tekanan 75 psi,
volume tanki dapat mencapai 50000 barrel , untuk penyimpanan
LNG dengan suhu -190 ( cryogenic ) tanki dibuat berdinding
double dimana diantara kedua dinding tersebut diisi dengan
isolasi seperti polyurethane foam , tekanan penyimpanan diatas
15 psig.
c. Dome Roof tank
Untuk menyimpan bahan – bahan yang mudah terbakar, meledak
, dan mudah menguap seperti gasoline, bahan disimpan dengan
tekanan rendah 0.5 – 15 psig.
Terdapat juga tanki penyimpanan khusus yang digunakan untuk
menyimpan liquid ( H2, N2, O2, Ar, CO2 ) pada temperature yang
sangat rendah ( cryogenic ) , dimana untuk jenis tanki ini
diperlukan isolasi ( seperti pada spherical tank ) dan dioperasikan
pada tekanan rendah.
Pada umumnya untuk penyimpanan tangki digunakan bahan padat.
A. Karakteristik zat padat
Partikel zat padat secara individu dikarakteristikan dengan ukuran,
bentuk dan densitasnya. Umumnya bentuk partikel dikarakteristikan
sebagai kebolaan yang tidak bergatung pada ukuran partikel. Sedangkan
ukuran partikel pada umumnya dameter dapat ditentukan untuk setiap
partikel yang eksidimensional. Partikel yang tidak ekidimensional , yaitu
lebih panjang pada satu arah ketimbang pada arah yang lain.
Sifat-sifat partikel padat
a. Densitas : massa persatuan volume.
b. Gavitasi spesifik adalah rasio antara densitas material
terhadap densitas bahan referen dan tidak mempunyai satuan.
c. Densitas nyata adalah total massa per satuan total volume.
d. Kekerasan adalah ketahanan bahan untuk identitasnya. Kekerasan
bahan mineral atau logam biasanya dinyatakan dalam skala Moh’s ,
dimana makin besar skalanya, maka semakin tinggi kekerasannya.
B. Penyimpanan Zat Padat
Penyimpanan zat padat dalam storage sering mengalami kesukaran pada
saat pengeluaran kembali partikel padat tersebut. Beberapa faktor yang
harus diperhatikan terhadap zat padat dalam penyimpanan agar aliran
pengeluarannya dapat lancar adalah antara lain :
1. Ukuran zat padat yang disimpan
Ukuran partikel merupakan faktor yang paling umum dan dapat
dikendalikan serta merupakan faktor yang berpengaruh terhadap
kemampuan alir dari material. Umumnya , makin besar ukuran partikel
,maka makin besar material dari halangan dan makin mudah material
mengalir.
2. Kelembapan zat padat tersebut
Kebanyakan material menyerap uap air sampai batas tertentu, tetapi
penyerapan uap air lebih lanjut akn menyebabkan masalah yang tak
dapat diabaikan pada aliran zat padat tersebut. Kadar uap air yang
terkandung dapat dihilangkan dengan cara pemanasan.
3. Temperatur
Temperatur tinggi akan merupakan masalah bagi pengairan material
yang mempunyai titik leleh rendah.
C. Peralatan
Penyimpanan bahan padat untuk jumlah besar dapat dilakukan di:
1. Alam bebas
Bahan-bahan yang stabil terhadap cuaca dapat disimpan/ditumpuk
dialam bebas. Yang perlu diperhatikan hanyalah sudut
kecondongannya, bila terlalu besar bisa terjadi kecelakaan karena
barang-barang yang disimpan dapat menekan dinding batas. Tinggi
penimbunan bahan-bahan tertentu, misal bahan organik, karbon, dan
briket harus diperhatikan karena pada tumpukan yang tinggi menjadi
panas karena beratnya dan dapat menyala.
2. Tempat yang beratap/hanggar
Penyimpanan bahan-bahan yg berpengaruh thd perubahan cuaca
secara langsung harus ditempatkan pada hanggar terbuka. Contoh
bahan-bahan ini: batu-batu, kayu, kardus, & produk dalam drum.
3. Gudang
Penyimpanan di gudang tertutup disimpan terutama produk-produk
dalam drum, karung, kotak logam, karton, dsb. Gudang ini dapat
bertingkat atau hanya berlantai satu.
4. Bunker/silo
Silo adalah bejana tegak lurus untuk penyimpanan bahan-bahan padat
yg mengalir, mis: serbuk/butir. Pengisian dilakukan memakai
peralatan transportasi tertentu dan lubang pengeluaran terletak
disebelah bawah, biasanya dihubungkan dengan unit penyedot. Dalam
silo hanya bisa disimpan bahan-bahan yg tidak melekat. Contoh:
pupuk atau bahan sintetik disimpan dg cara ini. Drum-drum, kotak
logam, dan karung-karung yang telah diisi harus diberi label isi dan
jumlah.Tulisan harus dengan cat dan tidak boleh terhapus.
Silo biasanya terbuat dari stainless steel (berlapis enamel) dimana
bagian bawah berbentuk kerucut untuk mempermudah pengeluaran
bahan. Frame penyangga dibuat dari rangka baja dengan kekuatan
yang sesuai.
Prinsip kerja silo : Silo selalu diisi dari atas dan pengeluarannya
melalui sebuah lubang pada sisi sebelah bawah.
Selain itu macam-macam storage dapat berupa :
A. Storage Piles
Storage Piles Merupakan cara penyimpanan yang murah dan
sederhana.
Prinsip Kerja : bahan yang akan disimpan dibuat dalam tumpukan-
tumpukan (piles) ditempat terbuka. Tumpukan-tumpukan tersebut
dibuat langsung dari bahan–bahan yang keluar dari belt conveyor
(alat ini terdiri dari endless belt / sabuk yang membawa solid dari
satu tempat ketempat yang lain. Belt conveyor membutuhkan
tenaga yang kecil dan dapat mengangkut material yang cukup
jauh). Bahan-bahan yang dapat disimpan dengan cara seperti ini
adalah bahan-bahan padat yang tak berpengaruh terhadap keadaan
cuaca. Contoh dari bahan tersebut adalah batubara, kerikil, pasir.
B. Bin
Alat ini berupa bejana berbentuk silinder atau segi empat terbuat
dari beton atau baja yang biasanya tidak terlalu tinggi dan agak
besar.
Prinsip Kerja : Pengeluaran zat padat pada bin dapat melalui setiap
bukaan yang terdapat di dekat dasar bin, dimana tekanan pada sisi
keluar lebih kecil dari tekanan vertikal pada ketinggian yang sama
sehingga bukaan tidak dapat tersumba
C. Hopper
Hopper adalah bin kecil dengan dasar agak miring dan digunakan
untuk menumpuk sementara sebelum zat diumpan ke dalam proses
Alat Penyimpan Zat Cair.
Prinsip Kerja : Mempermudah aliran padatan keluar dengan
memberi getaran dengan arah : Gyrating Hooper ,yaitu getaran
yang dikenakan tegak lurus terhadap saluran arus dan Whirpool
Hooper, yaitu mempunyai arah getaran kombinasi dari gerak
memulir dan mengangkat.
2.2 Jenis Tutup Tangki
Head adalah bagian tutup suatu bejana yang penggunaan disesuaikan dengan
tekan operasi bejana. Tutup bejana ini tebagi menjadi 6 bentuk yaitu:
a. Bejana ½ Bola (Hemispherical)
Suatu tutup bejana setengah bola adalah bentuk yang paling kuat, mampu
menahan tekan dua kali banyak dari bentuk tutup torispherical dilihat dari
ketebalan yang sama. Ongkos pembentukan suatu tutup bejana setengah
bola, bagaimanapun lebih tinggi dibandingkan dengan yang untuk suatu
tutup berbentuk torispherical. Tutup bejana yang setengah bola ini biasanya
digunakan pada tekan tinggi.
Dari berbagai macam pengujian, didapat bahwa untuk tekanan sama di
bagian yang silindris dan tutup setengah bola dari suatu bejana, ketebalan
dari tutup yang diperlukan adalah separuh silinder tangkinya.
Bagaimanapun, ketika pembesaran dari dua bagian berbeda, tekan
discontinuitas akan di-set ke arah tutup dan sampingan silinder. Untuk tidak
ada perbedaan di dalam pembesaran antara kedua bagian (ketegangan
diametral yang sama) dapat ditunjukkan bahwa untuk baja (perbandingan
Poisson D 0.3) perbandingan dari ketebalan tutup bejana setengah bola
ketebalan jumlah maksimumnya, secara normal sama dengan 0.6 (Brownell
dan Young 1959)
b. Bejana Ellips Piring (Ellipsoidal)
Tutup bejana Ellipsoidal yang standar dihasilkan dengan suatu
perbandingan poros utama dan kecil sebesar 2:1. dari perbandingan ini,
persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menghitung ketebalan
minimum yang diperlukan:
c= P . D2 JF−D . 2 P
c. Bejana Torispherical
Suatu bentuk torispherical, yang mana sering digunakan sebagai penutup
akhir dari bejana silindris, dibentuk dari bagian dari suatu torus dan bagian
dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati dari suatu bentuk lonjong tetapi
adalah lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya. Perbandingan
radius sendi engsel dan radius mahkota harus dibuat kurang dari 6/100
untuk menghindari tekuk. Tekan akan menjadi lebih tinggi di bagian torus
dibanding bagian yang berbentuk bola.
Tutup torispherical yang standar adalah penutup yang paling umum
digunakan sebagai penutup akhir untuk bejana yang beroperasi pada tekan
15 bar. Dia dapat digunakan untuk tekan yang lebih tinggi, tetapi di atas
10 bar, biayanya harus dibandingkan dengan suatu tutup ellipsoidal.
Diatas 15 bar, suatu tutup ellipsoidal pada umumnya terbuktikan sebagai
penutup paling hemat untuk digunakan.
Ada dua ujung batas tutup bejana torispherical: bahwa antar bagian yang
silindris dan tutupnya, adan itu adalah pada ujung dari radius mahkota dan
radius sendi engsel. Penekukan dan shear stress disebabkan oleh
pembesaran diferensial yang terjadi pada titik-titik ini harus
diperhitungkan di perancangan tutup bejana tersebut. Suatu pendekatan
yang diambil adalah menggunakan persamaan dasar untuk suatu bentuk
setengah bola dan untuk memperkenalkan konsentrasi tekan atau bentuk,
faktor yang memungkinkan tekan bias ditingkatkan dalam kaitan dengan
discontinuitas. Faktor konsentrasi tekanan adalah suatu fungsi dari radius
sendi engsel dan radfius mahkota.
c= P . R .C2 . F . J+P . λ .C−μ . 2
Dimana:
Cs = factor konsentrasi stress untuk tutup torispherical
Rc = radius mahkota
Rk = Radius sendi engsel
Untuk tutp yang dibentuk (tidak ada sambungan ditutup) faktor hubung J
sebesar 1.0.
d. Bejana Piring Standar (flanged standart dished & flanged shallow
dished heads)
Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang
menyimpan cairan yang mudah menguap (volatile), seperti: nafta, bensin,
alkohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana silinder tegak biasanya
digunakan sebagai bejana proses yang beroperasi pada tekan rendah
(vakum).
Jika diinginkan diameter tutup ≤ diameter shall maka digunakan flanged
standart dished sedangkan jika diinginkan diameter tutup ≥ diameter shell
maka digunakan flanged shallow dished head.
e. Bejana Konis
Tutup bejana konis biasanya digunakan sebagai penutup atas pada tangki
silinder tegak dengan alas flat bottom yang beroperasi pada tekan
atmosperik. Disamping itu juga digunakan sebagai tutup bawah pada alat-
alat proses seperti: evaporator, spray dryer, crystallizer, bin, hopper,
tangki pemisah dan lain-lain.
Besarnya sudut (α) yang dibentuk pada jenis konis pada tutup atas tangki
silinder tegak dengan alas flat bottom adalah < 450C (menurut Morris),
tetapi menurut Buthod & Megsey < 300C. sebaiknya menggunakan α <
300C, karena 300C < α < 600C adalah kemiringan sudut yang dibentuk tutp
konis untuk tutup bawah bejana (bin, hopper) yang mengalirkan cairan
300C < α < 450C dan 450C < α < 600C untuk mengalirkan butiran padatan.
f. Bejana Datar (flanged –only head)
Perancangan tutup bejana ini adalah yang paling ekonomis karena merupakan
gabungan antara flange dan flat plate.
Aplikasi dari flanged-only dapat digunakan sebagai tutup bejana penyimpan
jenis silinder horizontal yang beroperasi pada tekan atmosferik. Tipe bejana
dengan jenis tutup ini dapat digunakan unutk menyimpan fuel oil (minyak
bahan bakar), kerosin, minyak solar ataupun cairan yang mempunyai tekanan
uap rendah, disamping itu dapat juga digunakan sebagai tutup atas konis,
kisaran diameternya ≤ 20 ft.
Tutup bejana setengah bola, ellipsoidal dan torispherical secara bersama
dikenal sebagai tutup bejana yang bundar. Mereka dibentuk dengan menekan
atau memutar, diameter yang besar dibuat dari bagian pembentukan. Tutup
torispherical sering dikenal sebagai tutup bagian akhir. Ukuran yang lebih
disukai dari tutup bejana yang bundar diberikan didalam standard an kode.
Persamaan untuk ketebalan dinding pada table 2.1. Volume penuh Vo dan
permukaan S sebagai V/Vo yang akan berhubungan dengan kedalaman atau
ketinggian H/D pada vessel horizontal.
Kriteria dalam perancangan
Sebuah alat proses dapat rusak karena berbagai alsan :
1. Terjadinya deformasi elastis dan plastis yang berlebihan akibatnya alat
gagal melaksanakan fungsinyadan rusak yang membahayakan
Deformasi elastic terjadi ketika benda mendapat beban dalam batas
elastisnya. Hubungan antara stress f dan strain ε adalah linier dengan slope E
(modulu Elastisitas). Begitu juga dengan lenturan (defleksi) harus dibatasi .
Persamaan-persamaan yang digunakan :
(1) Stress axial ( tarik dan tekan )
ft = P/ A dan fc = - P/A
(2) Hubungan stress dan strain pada daerah elastic
f = E x ε
2. Instabilitas elastic
Adalah suatu fenomena yang berkaitan dengan struktur yang memiliki
kekakuan yang terbatas yang terkena beban tekan, momen lentur dan
kombinasi beban tersebut. Contoh yang khas terjadinya “backing” pada
bejana silindris dengan tekanan luar dan vakum. Hal ini biasanya berkaitan
dengan bejana yang berdinding tipis. Bentuk instabilitas elastisitas yang
paling sederhana adalah instabilitas pada kolom yang terjadi karena beban
tekan axial pada ujung-ujung kolom tersebut.
Stress kritis (fcr)yang terjadi diperkirakan dengan rumus EULER :
fcr = c2 E / (j/k)2
dimana:
c : konstanta yang harganya di pengaruhi kondisi ujung-ujung kolom
j/k : rasio
3. Instabilitas plastis
Criteria yang paling banyak digunakan adalah mempertahankan stress yang
terjadi berada dalam daerah elastis bejana konstruksi untuk mencegah
deformasi plastis yang terjadi jika yield point terlewati.
4. Brittle rupture
Kecenderungan untuk mempergunakan bejana berkonstruksi baja berkekuatan
tinggi dengan kualitas yang lebih rendah menaikkan kemungkinan failure
karena “rupture”.
5. Creep
Criteria perencanaan yang telah diuraikan pada dasra keadaan strain
(regangan) dibawah beban tidak berubah dengan waktu dan untuk bahan
ferrous dibawah beban sampai suhu 650O R. diluar suhu tersebut maka
material akan mengalami “creep” dibawah beban. Yang mengakibatkan
kenaikan strain dengan waktu. Laju creep tergantung pada material stress dan
suhu operasi.
6. Korosi
Adalah peristiwa pengrusakkan pada metal yang disebabkan karena peristiwa
kimiawi dan electron kimia.
Berbagai macam korosi yang dikenal, yaitu :
Uniform corrosion
Intergranular corrosion
Galvanic corrosion
Stress corrosion
Salah satu pencegahan korosi adalah penambahan tebal metal pada dinding
bejana.
2.3 Rumus atau Persamaan Yang Diperhitungan
Tipe-tipe tutup bejana memiliki perhitungan yang berbeda yaitu :
a. Bejana ½ Bola (Hemispherical)
Tutup bejana yang setengah bola ini biasanya digunakan pada tekan tinggi.
Th = PR/(2SE-0,2P)
b. Bejana Ellips Piring (Ellipsoidal)
Head tipe ini digunakan pada bejana yang beroperasi pada tekanan > 200
sampai 400 psig.
th = PD/(2SE-0,2P)
Tutup bejana Ellipsoidal yang standar dihasilkan dengan suatu
perbandingan poros utama dan kecil sebesar 2:1. Cara perancangan tutup
tipe Ellipsoidal adalah sebagai berikut :
1. Torispherical Head
Suatu bentuk torispherical, yang mana sering digunakan sebagai penutup
akhir dari bejana silindris, dibentuk dari bagian dari suatu torus dan bagian
dari suatu lapisan. Bentuknya mendekati dari suatu bentuk lonjong tetapi
adalah lebih murah dan lebih mudah untuk membuatnya.
Th=0,885PL/(2SE-0,2P)
2. Bejana Piring Standar (Flanged Standart Dished & Flanged
Shallow Dished Heads)
Tutup jenis ini umunya digunakan untuk bejana horizontal yang
menyimpan cairan yang mudah menguap (volatile), seperti: nafta,
bensin, alkohol dan lain-lain. Sedangkan pada bejana silinder tegak
Keterangan : * (on demand)d = inside diameterD = outside diameterS = thicknessR = dishing radiusr = knuckle radiush = straight flangeH = total depth
3. Bejana Konis (Conical Head)
Tutup bejana konis biasanya digunakan sebagai penutup atas pada
tangki silinder tegak dengan alas flat bottom yang beroperasi pada
tekan atmosperik. Disamping itu juga digunakan sebagai tutup
bawah pada alat-alat proses seperti: evaporator, spray dryer,
crystallizer, bin, hopper, tangki pemisah dan lain-lain.
BAB III
PERANCANGAN
Rancanglah sebuah bejana untuk penyimpanan asam asetat. Waktu penyimpanan
asam asetat selama 10 hari.Laju alir massa bahan baku tersebut adalah 260
kg/jam.Direncanakan bejana ini beroperasi pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm.
Penyelesain :
Pertimbangan dalam menentukan jenis bejana :
1. Fungsi menyimpan bahan baku
2. Cair,berbahaya,beracun dan mudah menyala
3. Suhu kamar dan tekanan atmospheric
Berdasarkan pertimbangan diatas maka bejana yang paling cocok
digunakan adalah Bejana silinder tegak dengan tutup atas bentuk Conical dan
tutup bawah flat.Bahan konstruksi yang cocok untuk penyimpanan Asam
Asetat adalah Carbon Steel SA-285 Grade A.Karena asam asetat bersifat
korosif danmudah terbakar.
Data perhitungan
Tekanan = 1 atm = 14,7 psi
Suhu penyimpanan = 25 °C = 298,15 K
Lama persediaan = 7 hari = 168 jam
Laju alir massa F = 260000 gram/jam = 260 kg/jam
Densitas asam asetat = 1.045 gram/cm3 = 1045 kg/m3 = 0.0712 kg/in3
Kapasitas bejana
VL = Fρ
x lama penyimpanan
dimana VL = Volume cairan
F = laju alir massa
ρ = massa jenis asam asetat
VL = 260 kg/ jam
1045 kg/m3 x 240 jam
= 41,79904306 m3
= 1476,12 ft3
Laju alir bahan = 260 kg/jam = 43680 kg/7 hari
Kapasitas bejana untuk 7 hari = laju alir bahan
densitas asamasetat
= 43680 kg /7 hari
1045 kg /m3
= 41,79904306 m3 = 262,980 bbl
Kapasitas bejana untuk 7 hari dengan factor keamanan 20 % = 1,2 * 262,908 bbl
= 315,49 bbl
Dari appendix E (Brownwll and Young,1959)Kapasitas tangki = 335 bbl
Diameter (D) = 10 ft = 120 in = 3,048 m
Tinggi tangki (H) = 24 ft = 288 in = 7,3152 m
Jumlah plat = 4
Tebal Shell
Spesifikasi bahan yang digunakan (Brownell & Young,1959)
Jenis plate = Carbon Steel SA-285 Grade A
Tegangan yang diizinkan (f) = 11250 lb/in2
Jenis sambungan = doubled-walded balt-join
Efisiensi sambungan = 80 %
Factor korosi = 0,125 in
Perhitungan tekanan
P = Ph + Pop
Pop = 1 atm = 14,7 psi
g = 32,174 ft/s2
gc = 32,174 lbm.ft/lbf.s2
hl = 18,80408492ft
Ph = ρ x g
gc x hl
= 65,2371 lb/ft3 x 32,174 ft /s2
32,174 lbm .ft
lbf. s2 x 8,35737107ft
= 1226,723587lbf/ft2
= 8,5189138psi
P total = Ph + Pop
= 8,5189138 psi + 14,7 psi
= 23,2189138 psi
P desain dengan factor keamanan 20 % = 1,2 x P total
= 1.2 x 23,2189138 psi
= 27,86269656psi
P max = f . E . ts
r i+0,6 ts
dimana f = tegangan yang diizinkan
E = efesiensi sambungan
Ts = tebal shell
ri = jari-jari tangki
Pmax = 11250lb
¿2x0,8 x 0,311096995∈ ¿
90∈+¿¿¿
= 46,85120565 psi
Karena P max > P desain,maka desain dapat dilakukan :
Ts = P xr
S x E−0,6 P¿
+ C
dimana ts = tebal shell
P = tekanan desain dengan factor keamanan
r = jari-jari tangki
S = tegangan yang diizikan
E = efisiensi sambungan
C = factor korosi
Ts = 27,86269656 psi x60¿¿
+ 0,125 in
= 0,311096995 in = 0,025924749 ft
Tebal head
Besarnya sudut pada roof dapat dicari dari persamaan
Sin θ = D
430 x t
dimana t = tebal cone standar 1,25 in
Sin θ = 120∈ ¿430 x1,25∈¿¿
¿
Sin θ = 0,223255823
θ = 12,9°
jenis head yang digunakan adalah jenis conical head dengan kemiringan cone
= 12,9°
th = P x D
2 x cosθ x ((f x E )−0,6 x P) + C
=
27,86269656 psi x 120∈ ¿
2 xcos 12,9 x ((11250lb
¿2x0,8)−0,6 x27,86269656 psi)
¿
+ 0,125
= 0,321784789in
Tinggi head
OD = ID + 2 x ts
= 120 in + 2 x 0,311096995 in
= 120,6221988in
OA = (OD/2) x tan θ
= (120,6221988in/2) x tan 12,9°
= 13,813in
Tinggi tangki keseluruhan = OA + tinggi tangki + tebal shell
= 13,813 in + 288 in + 0,311096995 in
= 302,1241085in
Tutup bawah tangki
Karena bagian bawah tangki berbentuk flat/ datar,maka tebal tutup bawah
disamakan dengan dengan tebal shell atau bejana
= 0,311096995 in = 0,025924749 ft = 0,007901863 m
Di,opt = 0,363 mv0,45 ρ0,13
= 0,363 (0,058054226 m3/s)0,45 (1045 kg/m3)0,13
= 0,212036726 m = 8,3479 in
Digunakan pipa standar 10 in dengan spesifikasi (appendix K : Brownell and
Young,1959)
Schedule No. 60 OD = 10 in ID = 9,73 in A =
2,81 ft2
BAB IV
KESIMPULAN
1. Tangki adalah bagian dasar bagi banyak peralatan proses sebagai tempat
penyimpanan fluida dengan berbagai modifikasi yang diperlukan untuk
memungkinkannya berfungsi seperti yang diinginkan.
2. Tangki penyimpanan dapat dibagi dua berdasarkan tekanannya yaitu
tangki atmosferik dan tengki bertekanan.
3. Faktor- faktor yang perlu diperhatikan dalam merancang suatu bejana
adalah :
a. sifat-sifat material yang digunakan
b. stress (tegangan yang terjadi)
c. stabilitas, elastis dan estetika
d. tipe yang diinginkan
e. sifat fluida yang digunakan
f. suhu dan tekanan operasi
g. volume yang diperlukan (kapasitas)
DAFTAR PUSTAKA
http://blog.unsri.ac.id/chemeng%20sai/plant-design/tipe-tipe
tankipenyimpanan/mrdetail /5558/
Nana,zefrina.Tangki penyimapan bahan padat.2013.
http://zefdes.blogspot.com/2013/05/tangki-penyimpanan-bahan-
padatan.html
Sri Widharto, Inspeksi Teknik Buku 2, Pradnya Paramita, 2004
http://chemresponsetool.noaa.gov/containers_guide/storage_tank.htm
Recommended