532
PRA RENCANA PABRIK ASAM BENZOAT DARI TOLUEN DAN KHLORIN DENGAN PROSES BENZOTRICHLORID KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Teknik Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang Oleh Roberto M. Belo 030.501.0014 Sunarwin 030.501.0017 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG 2008

Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

PRA RENCANA PABRIK ASAM BENZOAT

DARI TOLUEN DAN KHLORIN DENGAN PROSES

BENZOTRICHLORID KAPASITAS

20.000 TON/TAHUN

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar

Sarjana Teknik Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang

Oleh

Roberto M. Belo 030.501.0014

Sunarwin 030.501.0017

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI

MALANG

2008

Page 2: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

LEMBAR PERSETUJUAN

PRA RENCANA PABRIK ASAM BENZOAT

DARI TOLUEN DAN KHLORIN DENGAN PROSES

BENZOTRICHLORID

KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN

SKRIPSI

Oleh :

Roberto M. Belo 030.501.0014

Sunarwin 030.501.0017

Menyetujui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir.Achmad Chumaidi, MT. S.P. Abrina Anggraini, ST., MT.

Tgl:........................................ Tgl:.......................................

Mengetahui,

Dekan Fakultas Ketua

Teknik Program Studi Teknik Kimia

Nawir Rasydi, ST., MT. S.P. Abrina Anggraini, ST., MT.

Tgl:................................ Tgl:...............................................

Page 3: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RENCANA PABRIK ASAM BENZOAT

DARI TOLUEN DAN KHLORIN DENGAN PROSES

BENZOTRICHLORID

KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN

SKRIPSI

Oleh :

Roberto M. Belo 030.501.0014

Sunarwin 030.501.0017

Telah Dipertahankan Dihadapan dan Telah Diterima

Tim Penguji Skripsi Fakultas Teknik Universitas Tribhuwana Tunggadewi

Malang

Tim Penguji :

1. Ir.Achmad Chumaidi, MT. : ...................................

2. S.P. Abrina Anggraini, ST.,MT :.....................................

3. Zuhdi Maksum, ST. :....................................

Page 4: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses
Page 5: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

LEMBAR PERNYATAAN

Kami yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Roberto M. Belo 030.501.0014

Sunarwin 030.501.0017

Program Studi : Teknik Kimia

Menyatakan bahwa skripsi berjudul :

PRA RENCANA PABRIK ASAM BENZOAT

DARI TOLUEN DAN KHLORIN DENGAN PROSES

BENZOTRICHLORID KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN

Merupakan karya tulis yang kami buat sendiri dan menurut pengamatan serta

keyakinan kami, skripsi ini tidak mengandung bagian skripsi atau karya tulis yang

pernah diterbitkan atau dituliskan oleh orang lain kecuali kutipan refrensi yang

dimuat dalam naskah skripsi ini.

Apabila ternyata dikemudian hari pernyataan ini tidak benar, kami sanggup

menerima sangsi akademik apapun dari Universitas Tribhuwana Tunggadewi

Malang.

Malang, 8 November 2008

Yang Menyatakan,

Sunarwin Roberto M. Belo

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Achmad Chumaidi, MT. S.P. Abrina Anggraini,ST.,MT.

Page 6: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat-Nya,

sehingga penyusun dapat menyelesaikan Laporan Tugas Penelitian sebagai salah

satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik di Universitas Tribhuwana

Tunggadewi Malang. Dalam menyelesaikan Laporan Penelitian ini penyusun

mendapat bantuan dari banyak pihak, untuk itu dengan tulus hati penyusun

menyampaikan rasa terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Wani Hadi Utomo, Rektor Universitas Tribhuwana

Tunggadewi Malang yang telah memberikan ijin kepada penyusun untuk

belajar di Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang.

2. Nawir Rasidi, ST., MT, Dekan Fakultas Teknik yang memberikan ijin

kepada penyusun untuk belajar di Universitas Tribhuwana Tunggadewi

Malang.

3. S.P. Abrina Anggraini, ST., MT, selaku Ketua Program Studi Teknik

kimia yang telah memberikan kemudahan dalam menyelesaikan tugas

penelitian.

4. Ir.Achmad Chumaidi, MT, selaku dosen pembimbing I dan S.P. Abrina

Anggraini, ST., MT, selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan

arahan dalam pelaksanaan dan penyusunan tugas penelitian.

5. Zuhdi Maksum, ST. selaku dosen Penguji yang telah memberikan

masukan dalam penyusunan laporan penelitian.

Page 7: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

6. Yang tercinta Ayah dan Ibunda atas cintanya yang tulus serta segala

bimbingan, perhatian dan dukungannya baik material maupun spritual.

7. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan penelitian

ini.

Penyusun menyadari laporan penelitian ini masih jauh dari sempurna, untuk

itu segala kritik dan saran dari semua pihak penyusun terima dengan tulus hati

guna penyempurnaan lebih lanjut.

Akhir kata penyusun berharap semoga laporan Tugas Penelitian ini dapat

bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca pada umumnya.

Malang, November 2008

Penyusun

Page 8: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. i

BERITA ACARA UJIAN SKRIPSI .................................................................... ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................. iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

DAFTAR ISI .......................................................................................................... v

DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix

DAFTAR GRAFIK ............................................................................................... x

ABSTRAKSI ......................................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ...................................................................................... I – 1

1.2. Perkembangan Asam Benzoat dan Kegunaanya ................................... I – 3

1.3. Sifat – sifat Bahan ................................................................................. I – 4

1.4. Penentuan Kapasitas Pabrik .................................................................. I – 5

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1. Seleksi Proses ....................................................................................... II – 1

2.2. Uraian Proses ....................................................................................... II – 5

BAB III NERACA MASSA .......................................................................... III – 1

BAB IV NERACA PANAS ........................................................................... IV – 1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V – 1

BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA .............................................. VI – 1

Page 9: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

7.1. Instrumentasi ..................................................................................... VII – 1

7.2. Keselamatan Kerja ............................................................................ VII – 5

7.3. Dampak Lingkungan dan Penanganan Limbah .............................. VII – 11

BAB VIII UTILITAS

8.1. Unit Penyediaan Air ........................................................................ VIII – 1

8.2. Unit Pengolahan Steam ................................................................... VIII – 6

8.3. Unit Penyediaan Listrik................................................................... VIII – 8

8.4. Unit Penyediaan Bahan Bakar ........................................................ VIII – 8

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

9.1. Lokasi Pabrik ..................................................................................... IX – 1

9.2. Tata Letak Pabrik (Plant Lay Out) ................................................... IX – 12

9.3. Tata Letak Peralatan Proses (Pilot Plant) ......................................... IX – 16

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN

10.1. Umum ................................................................................................ X – 1

10.2 Bentuk Perusahaan ............................................................................ X – 1

10.3. Struktur Organisasi............................................................................ X – 2

10.4. Pembagian Tugas dan Tanggung Jawab ........................................... X – 5

10.5. Jadwal Jam Kerja ............................................................................ X – 12

10.6. Penggolongan dan Tingkat Pendidikan Karyawan ......................... X – 13

10.7. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ..................................................... X – 15

10.8. Jaminan Sosial ................................................................................. X – 17

10.9. Status Karyawan dan Sistem Upah ................................................. X – 19

Page 10: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB XI ANALISA EKONOMI

11.1. Faktor – faktor Penentu .................................................................... XI – 2

11.2. Penafsiran Harga Alat ...................................................................... XI – 5

11.3. Penentuan Total Capital Investement (TCI) .................................... XI – 6

11.4. Penentuan Total Poduction Cost (TPC) ........................................... XI – 7

11.5. Penentuan Laba Perusahaan ............................................................. XI – 8

11.6. Analisa Probabilitas ......................................................................... XI – 9

BAB XII KESIMPULAN ........................................................................... XII – 1

DAFTAR PUSTAKA

APPENDIKS A ....................................................................................... APP A – 1

APPENDIKS B ....................................................................................... APP B – 1

APPENDIKS C ....................................................................................... APP C – 1

APPENDIKS D ....................................................................................... APP D – 1

APPENDIKS E ....................................................................................... APP E – 1

Page 11: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Data impor asam benzoat di Indonesia ............................................ I – 3

Tabel 1.2. Data tingkat pertumbuhan (%) ......................................................... I – 6

Tabel 2.1. Perbandingan pembuatan asam benzoat.......................................... II – 5

Tabel 7.1. Pemasangan alat control pada pra renacana asam benzoat .......... VII – 3

Tabel 7.2. Alat keselamatan kerja pada pabrik Asam Benzoat ................... VII – 10

Tabel 10.1.Jadwal Kerja Karyawan ............................................................... X – 13

Tabel 10.2.Perincian Kebutuhan Tenaga Kerja ............................................. X – 16

Tabel 10.3.Daftar Upah (Gaji) Karyawan ...................................................... X – 20

Tabel 11.1.Cash Flow untuk NPV selama 10 tahun ..................................... XI – 13

Tabel 11.2.Cash Flow untuk IRR ................................................................. XI – 14

Tabel E-1. Indeks harga pada alat pada tahun sebelum evaluasi .............. APP E – 2

Tabel E-2.1.Daftar Harga Peralatan Proses .............................................. APP E – 3

Tabel E-2.2. Daftar Harga Peralatan Utilitas ............................................ APP E – 5

Tabel E-5.1. Perhitungan harga bahan baku ............................................. APP E – 7

Tabel E-7.1. Perincian gaji karyawan pabrik Asam Benzoat.................... APP E – 8

Page 12: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.1. Proses Hidrolysis Benzotrichloride ........................................... II – 2

Gambar 2.1.2. Proses Oksidasi Toluen ............................................................. II – 3

Gambar 2.1.3. Proses Dekarboksilasi Phthalic Anhydride ............................... II – 4

Gambar 9.1. Peta lokasi Pabrik Asam Benzoat............................................. IX – 11

Gambar 9.2. Plant Lay Out .......................................................................... IX – 14

Gambar 9.3. Tata letak peralatan proses ....................................................... IX – 18

Gambar 10.1. Struktur Organisasi ................................................................... X – 4

Page 13: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

DAFTAR GRAFIK

Grafik 11.1. Break Event Point Pabrik Asam Benzoat ................................. XI – 12

Grafik E-1.1. Hubungan Antara Indeks Dengan Tahun ............................ APP E – 2

Page 14: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ABSTRAKSI

Asam benzoat (C6H5COOH) adalah kristal yang berwarna putih yang

digunakan untuk industri kimia, industri farmasi dan industri makanan. Asam

benzoat larut dalam air dan tidak mudah terbakar. Dalam pembuatan asam

benzoat menghasilkan hasil samping berupa HCl. Berdasarkan letak bahan baku,

maka pabrik asam benzoat ini direncanakan berdiri di daerah Driyorejo

Kabupaten Gresik Jawa Timur dengan kapasitas 20.000 ton/tahun dengan waktu

operasi 330 hari/tahun. Utilitas yang digunakan antara lain steam, air, listrik dan

bahan bakar. Bentuk perusahaan Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur

orgaisasi berbentuk Garis dan Staff serta jumlah tenaga kerja 197 karyawan. Dari

hasil perhitungan analisa ekonomi didapatkan harga TCI Rp. 127.702.963.310;

ROIBT 51,9001 %; ROIAT 34,2547 %, POTBT 2,3 tahun (2 tahun 3 bulan); POTAT

2,4 tahun (2 tahun 4 bulan); BEP 46,0864 %; IRR 25,0891 %. Berdasarkan hasil

analisa ekonomi tersebut maka dapat diambil kesimpulan bahwa Pabrik Asam

Benzoat ini layak didirikan.

Page 15: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan Industri di Indonesia, khususnya industri kimia saat ini

mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Salah satunya adalah industri yang

menggunakan asam benzoat sebagai bahan pengawet, sehingga kebutuhan akan

asam benzoat meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut hingga saat ini

Indonesia masih mengimpor dari berbagai negara karena pabrik asam benzoat

belum terdapat di Indonesia.

Perkembangan proses pengawetan bahan dewasa ini mulai banyak

dilakukan penelitian, proses pengawetan secara umum terdiri dari dua macam,

yaitu dengan cara fisik dan dengan cara kimia. Proses pengawetan dengan cara

fisika banyak diterapkan dalam

kehidupan sehari-hari, seperti pemanasan, pendinginan, pengeringan,

banyak kita jumpai dalam proses pengawetan ikan dengan cara dikeringkan

dengan sinar matahari proses ini memakan waktu yang lama karena proses

penguapan air membutuhkan waktu yang lama karena media pemanas berupa

sinar matahari yang berkisar panasnya 33 – 35 0C.

Proses pengawetan lainnya dengan cara pendinginan, proses ini

memerlukan alat refrigerator untuk mendinginkan bahan, dengan harapan tidak

terjadi pertumbuhan mikroorganisme dalam produk. Proses ini membutuhkan

Page 16: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

peralatan dan biaya operasi cukup tinggi, bahan yang akan diawetkan dapat

berupa bahan basah, proses pendinginan ini dapat menjaga kesegaran bahan atau

produk, sehingga apabila dikonsumsi seperti masih segar.

Proses pengawetan secara fisika yang lain, dapat berupa pemanasan,

dengan harapan bahan tersebut telah bebas dari mikroorganisme, proses ini hanya

mampu mengawetkan dalam beberapa jam, setelah itu mikroorganisme dapat

tumbuh kembali dalam media.

Proses pengawetan dengan cara kimia banyak dilakukan dalam beberapa

proses produksi, biasanya proses tersebut tidak murni berupa pengawetan secara

kimia, tetapi berupa kombinasi dari proses fisika dan kimia, seperti produk

terlebih dahulu dilakukan pemanasan kemudian ditambahkan bahan kimia dan

produk sehingga pertumbuhan mikroorganisme menjadi lambat, beberapa produk

olahan dengan bahan baku tumbuh-tumbuhan banyak menggunakan proses

tersebut, seperti pada pabrik pengalengan ikan, industri roti, dan industri makanan

dan minuman.

Pengawetan dengan menggunakan cara kimia seperti penambahan bahan

kimia pada produk, dan penyinaran produk dengan sinar ultraviolet, penambahan

bahan kimia pada produk dapat dilakukan dengan syarat bahan kimia yang

ditambahkan sesuai dengan dosis yang dianjurkan, dengan tidak melebihi

ketentuan yang ada.

Bahan kimia yang digunakan biasanya natrium benzoat, atau sodium

benzoat, bahan tersebut dihasilkan dari mereaksikan asam benzoat dengan alkali

(NaOH) menghasilkan sodium benzoat.

Page 17: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1.2. Perkembangan Asam Benzoat dan Kegunaannya

Asam benzoat ditemukan pada abad ke 16. Dengan destilasi yang

kemudian dikeringkan dan diuraikan yang pertama oleh Nostradamus ( 1556), dan

sesudah itu oleh Alexius Pedemontanus ( 1560) dan Blaise tidak Vigenère (1596).

Justus Von Liebig dan Friedrich Wöhler menentukan struktur asam benzoat pada

tahun 1832. (http://en.wikipedia.org/wiki/Benzoic acid)

Asam benzoat pertama kali dibuat pada tahun 1961 dengan proses oksidasi

toluen dan hydrolysis benzoic acid. Pada tahun 1972 dihasilkan sebanyak 155 juta

asam benzoat.

Kebutuhan akan asam benzoat terus mengalami peningkatan karena asam

benzoat banyak dipakai dalam :

1. Industri kimia sebagai bahan baku pembuatan sodium benzoat, beberapa

bahan kimia unsur seperti benzoyl klorid dan alat pembuat plastik.

2. Industri farmasi sebagai pewarna

3. Industri makanan sebagai bahan pengawetan.

Bahan baku untuk Dengan mulai berdirinya industri industri yang

membutuhkan asam benzoat maka perlu adanya industri yang menghasilkan asam

benzoat. (Donald B Keyes,1961)

Tabel 1.1. Data impor asam benzoat di Indonesia

Tahun Impor (Kg)

2000 4.537.013

2001 4.348.882

2002 5.228.425

2003 5.097.170

2004 6.992.876 (Sumber : Biro Pusat Statistik)

Page 18: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1.3. Sifat – Sifat Bahan

1.3.1. Sifat-sifat bahan baku

1. Toluen ( C6H5CH3)

Sifat fisika Sifat Kimia

Berat molekul : 92,23 g/mol

Bentuk : cair

Warna : tidak berwarna

Titik didih : 110,8 0C

Titik lebur : -95 0C

Densitas : 0,8669 g/cm3

Rumus molekul : C6H5CH3

Larut dalam air

(http://en.wikipedia.org/wiki/Toluen)

2. Khlorin (Cl2)

Sifat fisika Sifat Kimia

Berat molekul : 70,91 g/mol

Bentuk : gas

Warna : tidak berwarna

Titik didih : -34,6 0C

Titik lebur : -101,6 0C

Densitas : 1,56 g/cm3

Rumus molekul : Cl2

Larut dalam alkohol

(http://en.wikipedia.org/wiki/Clorine)

3. Zink Khlorida (ZnCl2)

Sifat fisika Sifat Kimia

Berat molekul : 136,29 g/mol

Bentuk : kristal

Warna : putih

Titik didih : 756 oC

Titik lebur : 275 oC

Densitas : 2,907 g/cm3

Rumus molekul : ZnCl2

Larut dalam air, etanol dan

aceton.

(http://en.wikipedia.org/wiki/Zinkchloride)

4. Benzentrikhlorid (C6H5CCl3)

Sifat fisika Sifat Kimia

Berat molekul : 195,48 g/mol

Bentuk : liquid

Warna : kuning

Titik didih : 220 oC

Titik lebur : 0 oC

Densitas : 2,907 g/cm3

Rumus molekul : C6H5CCl3

Larut dalam air

(http://en.wikipedia.org/wiki/Benzotrichloride)

Page 19: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1.3.2. Sifat produk

1. Asam benzoat (C6H5CO2H)

Sifat fisika Sifat Kimia

Berat molekul : 122,12 g/mol

Bentuk : kristal

Warna : putih

Titik didih : 249 0C

Titik lebur : 121,4 0C

Densitas : 1,32 g/cm3

Rumus molekul : C6H5CO2H

Larut dalam air

(http://en.wikipedia.org/wiki/Benzoic acid)

2. Asam chloride (HCl)

Sifat fisika Sifat Kimia

Berat molekul : 36,47 g/mol

Bentuk : liquid

Warna : tidak berwarna

Titik didih : - 85 0C

Titik lebur : - 111 0C

Densitas : 1,477 g/cm3

Rumus molekul : HCl

Larut dalam air

(http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen chloride)

1.4. Penentuan Kapasitas Pabrik

Kapasitas produksi suatu pabrik perlu direncanakan dalam mendirikan

pabrik agar dapat mengantisipasi permintaan kebutuhan baik dalam negeri

maupun di luar negeri.

Pabrik asam benzoat direncanakan berdiri pada tahun 2009 dengan peluang

kapasitas yang ditujukan untuk menutupi nilai impor dari luar negeri. Untuk

menghitung kapasitas menggunakan rumus :

X = Xo (1 + i)n

Dimana : X : peluang kapasitas pada tahun yang diinginkan

Xo : data terakhir

i : tingkat kebutuhan

Page 20: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

n : rencana pertumbuhan pabrik

Tabel 1.2. Data tingkat pertumbuhan (%)

Tahun Impor (Kg) Tingkat pertumbuhan (%)

2000 4.537.013 -

2001 4.348.882 - 4,1466

2002 5.228.425 20,2246

2003 5.097.170 - 2,5104

2004 6.992.876 37,1913

Rata - rata 12,6897 (Sumber : Biro Pusat Statistik)

Rata – rata persen kenaikan kebutuhan asam benzoat adalah 12,6897 %. Maka

perkiraan kapasitas produksi pada tahun 2009 adalah :

X = Xo (1 + i)n

X = 6.992.876 (1 + 0,126897)5

X = 12.707.992,24 kg/th

Kapasitas pabrik baru bila diperkirakan ekspor sebesar 60 % adalah :

12.707.992,24 + (0,6 x12.707.992,24) = 20.332.787,58 kg/tahun

Sehingga didapatkan kapasitas pabrik baru pada tahun 2009 adalah 20.000 ton/th.

Page 21: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1. Seleksi Proses

Macam proses pembuatan asam benzoat dibagi menjadi tiga macam,

yaitu :

1. Proses Hidrolysis Benzotrichloride

2. Proses Oksidasi Toluen

3. Proses Dekarboksilasi Phthalic Anhydride

2.1.1. Proses Hidrolysis Benzotrichloride

Toluen dikhlorinasi pada suhu 100 – 150 0C, sampai berat jenis larutan

tersebut mencapai harga 1,375 – 1,385 pada suhu 20 0C, untuk menghasilkan

benzotrichloride. Alkali dalam jumlah kecil dapat ditambahkan pada hasil reaksi

untuk menetralkan HCl. HCl yang terbentuk selama proses reaksi dialirkan ke

scraber, penyerap yang digunakan adalah air untuk menghasilkan larutan HCl.

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH3 + 3 Cl2 C6H5CCl3 + 3 HCl2

Light

Heat

C6H5CCl3 + 2H2O C6H5COOH + 3HClZnCl2

Benzotrichloride didestilasi dan kemudian dialirkan kereaktor hidrolizer

untuk direaksikan dengan uap air dengan dikondisikan sampai suhu 115 0C.

Page 22: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Liquid keluar dari reaktor hidrolizer asam benzoat yang terbentuk dimasukkan

kedalam kolom destilasi untuk dimurnikan dari benzotrichloride, produk atas

berupa asam benzoat sedang produk bawah berupa benzotrichlorid.

Chlorinator Hydrolyzer

C

o

l

o

m

Toluene

Chlorine

Hidrogen

chlorida

Waste

Water

Low boiling

cut

Zinc Chloride

S

u

b

l

I

m

e

r

Benzoic

Acid

Waste

Hidrogen

chloride

Gambar 2.1.2. Proses Hidrolysis Benzotrichloride

(Donald B Keyes,1961)

2.1.2. Proses Oksidasi Toluen

Toluen dan katalis dialirkan didalam reaktor lewat bagian atas, bersamaan

itu juga udara dilewatkan dari bagian bawah. Agar reaksi yang terjadi dapat

didistribusikan dengan sempurna, maka dilakukan pengadukan.

Reaksi pembentukan asam benzoat adalah sebagai berikut :

C6H5CH3 + 3/2 O2 C6H5COOH + H2O

Reaksi yang terjadi didalam reaktor dikondisikan pada suhu 150 – 200 0C

dan pada tekanan 5 – 50 atm. Udara dan toluen akan menghasilkan konversi

sebesar 10 – 50 %, Setelah konversi mencapai 40 % campuran reaksi tersebut

akan dimaksukkan kedalam kolom destilasi, dimana toluen yang tidak bereaksi

Page 23: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

dikembalikan lagi kedalam reaktor, sedangkan hasil bawah kolom destilasi

dialirkan ketangki pencampur dengan menambahkan air terlebih dahulu untuk

melarutkan asam benzoat, lapisan yang kaya akan asam benzoat didinginkan

untuk mendapatkan endapan kristal asam benzoat. Endapan tersebut kemudian

dikeringkan kembali untuk memperoleh kristal asam benzoat.

R

e

a

k

t

o

r

Dis

tila

si c

olo

m

Cooler

Filter

Separator

Mixer

Toluene

Katalis

Recycle toluene

Vent gases

Water

Hot water

Heavy endsBenzoic acid

Gambar 2.1.3. Proses Oksidasi Toluen

(Donald B Keyes,1961)

2.1.3. Proses Dekarboksilasi Phthalic Anhydride

Dalam proses ini phthalic anhydride mengalami dekarboksilasi setelah

direaksikan dengan steam dalam suatu kettle tertutup.

C6H6CCl3 + H2O C6H5COOH + CO2

Agar reaksi berjalan sempurna, maka ditambahkan katalis 2 - 6 % dari

berat phthalic anhydride yang masuk kedalam reaktor. Katalis yang digunakan

Page 24: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

adalah sodium karbonat yang mengandung sedikit nikel oksida dan tembaga

oksida, atau campuran chromium dan disodium pthalates.

Mula-mula mencampur phthalic anhydride dan katalisdidalam reaktor

dilakukan pemanasan suhu 150 - 200 0C, kemudian steam diinjeksi sambil

dilakukan penggadukan pada reaktor agar reaktor terdispersi maka untuk jumlah

phthalic anhydride sebanyak 100 bagian diperlukan steam dengan rate 2 – 20

bagian per jam.

Reaksi yang terjadi bersifat eksothermis, sehingga diperlukan pendinginan

gas keluar reaktor berupa CO dan uap air yag tidak bereaksi sedangkan produk

bawah berupa asam benzoat dan katalis. Reaksi ini berlangsung beberapa saat

sampai kandungan phthalic anhydride atau phthalic acid kurang dari 5 %. Asam

benzoat yang diperoleh selanjutnya dipisahkan dengan cara di destilasi. Hasil

yang diperoleh dari reaksi ini sebesar 80 – 85 % dari phthalic anhydride.

Kettle

C

o

l

o

m

Steam

Katalis

Phthalic

anhydrideCarbon

dioxide

Waste

Steam

Benzoic acid

Gambar 2.1.1. Proses Dekarboksilasi Phthalic Anhydride

(Donald B Keyes,1961)

Untuk memilih proses yang tepat, maka perlu dipertimbangkan beberapa

aspek antara lain, aspek ekonomi, teknik, pengaruh terhadap lingkungan.

Page 25: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tabel 2.1. Perbandingan pembuatan asam benzoat

Parameter P. Hidrolysis

Benzotrichloride

P. Oksidasi Toluen P. Phthalic

Anhydride

- Bahan baku

- Suhu

- Tekanan

- Yield

- Hasil samping

- Analisa Ekonomi

- Toluen

- Chlorine

- 115 0C

- 1,4 atm

- 75 – 80 %

- HCl

- Tinggi

- Toluen

- Oksigen

- 250 0C

- 5 – 50 atm

- 90 %

- H2O

- Sedang

- Phthalic

Anhydride

- Air

- 200 0C

-

- 85 %

- H2O

- Sedang

Dari perbandingan ketiga proses tersebut diatas maka dipilih proses

hidrolysis benzotrichloride karena:

1. Kondisi suhu yang dioperasikan tidak terlalu tinggi

2. Kondisi tekanan yang digunakan rendah

3. HCl sebagai hasil samping dari proses hidrolysis benzotrichloride dapat dijual.

2.2. Uraian Proses

Proses pembuatan asam benzoat dari toluen dan khlorin melalui beberapa

tahapan, yaitu :

2.4.1. Tahap Persiapan Bahan Baku

Toluen yang berbentuk liquid dari storage (F-112) diumpankan menuju

reaktor I (R-110) dengan menggunakan pompa (L-116) melalui heater (E-117)

sampai suhu mencapai 100 oC.

Page 26: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Khlorin yang berbentuk gas dari storage (F-113) diumpankan menuju

reaktor I (R-110) dengan menggunakan kompresor (E-114) melalui heater

(E-115) sampai suhu mencapai 100 oC.

2.4.2. Tahap Reaksi

Toluen dan khlorin dimasukkan kedalam reaktor I (R-110) dan terjadi

reaksi sebagai berikut :

C6H5CH3 + 3Cl2 C6H5CCl3 + 3HCl

Proses ini dilakukan pada suhu 100 oC tekanan 1,4 atm. Untuk menjaga suhu

konstan maka reaktor ini dilengkapi dengan coil pemanas karena proses ini adalah

endotermis. Hasil reaksi berupa C6H5CCl3 sebagai hasil bawah dan HCl sebagai

hasil atas. HCl sebagai hasil atas dialirkan ke scraber I (D-124) untuk proses

penyerapan, media penyerap yang digunakan adalah air selanjutnya dialirkan

ke storage HCl (F157). C6H5CCl3 yang terbentuk ditampung dalam tangki

penampung (F-121)

C6H5CCl3 di alirkan ke reaktor II (R-130) dengan pompa (L-129) dan

didinginkan melalui cooler (E-131) sampai suhunya 115 oC. Katalis dari storage

(F-111) dimasukkan kedalam tangki pencampur (R-132) dengan penambahan

H2O. Kemudian dimasukkan kedalam reaktor II (R-130) melalui heater (E-133)

sampai suhunya 115 oC. Reaksi yang terjadi di reaktor hidrolizer :

C6H5CCl3 + 2H2O C6H5COOH + 3HClZnCl2

Proses ini dilakukan pada suhu 115 oC tekanan 1,4 atm selama ½ jam. Hasil reaksi

berupa C6H5COOH sebagai hasil bawah dan HCl sebagai hasil atas. HCl sebagai

Page 27: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

hasil atas dialirkan ke scraber II (D-137) untuk proses penyerapan, media

penyerap yang digunakan adalah air selanjutnya dialirkan menuju storage HCl

(F-157). C6H5COOH yang terbentuk ditampung dalam tangki penampung (F-134).

2.4.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian

Larutan hasil reaksi dari reaktor I (R-110) yang ditampung dalam tangki

penampung (F-121) yang mengandung C6H5CCl3, C6H5CH3 dan H2O dialirkan

dengan pompa (L-122) melalui heater (E-123) menuju kolom distilasi I (D-120).

Dalam kolom distilasi I (D-120) dihasilkan distilat yang mengandung C6H5CH3

dan H2O. Sedangkan bottom mengandung C6H5CCl3. Hasil bottom di alirkan ke

reaktor II (R-130) dengan pompa (L-129) dan didinginkan melalui cooler

(E-131). Larutan hasil reaksi dari reaktor II (R-130) yang ditampung dalam tangki

penampung (F-134) yang mengandung C6H5CH3, H2O, C6H5CCl3, C6H5COOH

dan ZnCl2 dialirkan dengan pompa (L-135) melalui heater (E-136) menuju kolom

distilasi II (D-140). Dalam kolom distlilasi II (D-140) dihasilkan distilat yang

mengandung C6H5COOH. Sedangkan bottom mengandung ZnCl2. Distilat

didinginkan dalam kondensor (E-142) kemudian ditampung dalam akumulator

(F-143) dan selanjutnya dialirkan dengan pompa (L-144) menuju kristalizer

(X-150) untuk dirubah fasenya menjadi padatan (kristal) asam benzoat, dalam

kristalizer juga ditambahkan air pendingin untuk mendinginkan produk sampai

suhu 30 oC, dengan harapan produk yang disimpan tidak terlalu panas.

2.4.4. Tahap Penanganan Produk

Kristal yang terbentuk kemudian dialirkan ke centrifuge (H-151) untuk

memisahkan asam benzoat dari mother liquornya. Kemudian asam benzoat yang

Page 28: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

dihasilkan diangkut dengan menggunakan vibration conveyor (J-152) dan bucket

elevator (J-153) menuju bin produk (F-154), selanjutnya dikemas dengan

menggunakan mesin pengemas (P-155) dan disimpan dalam gudang

penyimpanan (F-156).

Page 29: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 20.000 ton/tahun

= ton

kgx

jam

harix

hari

tahunx

tahun

ton

1

1000

24

1

330

1000.20

= 2525,2525 kg/jam

Operasi pabrik = 330 hari/tahun, 24 jam/hari

Basis perhitungan = 1907,9054 kg/jam

1. REAKTOR I (R-110)

Fungsi : Untuk mereaksikan C6H5CH3 dan Cl2 menjadi C6H5CCl3

Toluene

Chlorine

Benzentrichloride

HCl

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

C6H5CH3 1898.3659 Masuk Scruber :

C6H5 9.5395 HCl 2250.2519

Cl2 4395.1297 C6H5 9.5395

H2O 13.2251 Cl2 17.9273

Masuk Destilasi :

H2O 13.2251

C6H5CCl3 4017.5731

C6H5CH3 7.7432

Page 30: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Total 6316.2601 Total 6316.2601

2. SCRUBER I (D-124)

Fungsi : Untuk menyerap HCl

C6H6

Cl2

HCl

C6H6

HCl

Cl2

HCl

H2O

Cl2

C6H6

T = 30 0C

P = 1 atm

H2O

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor : Hasil atas :

HCl 2250.2519 C6H6 2.2503

C6H6 9.5395 Cl2 0.0954

Cl2 17.9273 HCl 0.1793

Penambahan H2O Ke tangki HCl :

H2O 59698.4113 HCl 2248.0017

Cl2 17.7480

C6H6 9.4441

H2O 59698.4113

Total 61976.1300 Total 61976.1300

Page 31: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3. DESTILASI I (D-120)

Fungsi : Untuk memisahkan antara C6H5CCl3 dari C6H5CH3 dan H2O

C6H5CH3

C6H5CCl3H2O

D

E

S

T

I

L

A

S

I

C6H5CH3

C6H5CCl3H2O

C6H5CH3

C6H5CCl3H2O

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor : Ke waste

C6H5CH3 7.7432 C6H5CH3 7.7425

C6H5CCl3 4017.5731 C6H5CCl3 0.4018

H2O 13.2251 H2O 13.2237

Jumlah 21.3680

Ke reaktor 2 :

C6H5CH3 0.0008

C6H5CCl3 4017.1714

H2O 0.0013

Jumlah 4017.1734

Total 4038.5414 Total 4038.5414

4. REAKTOR II (R-130)

Page 32: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Untuk mereaksikan C6H5CCl3, H2O dan katalis ZnCl2 menjadi

C6H5COOH dan HCl

C6H5 CCl3C6H5 CH3 sisa

H2O

C6H5 CH3

H2O

C6H5 COOH

C6H5 CCl3ZnCl2

ZnCl2

HCl

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari destilasi I : Ke Scruber II :

C6H5CCl3 4017.1714 HCl 2222.6519

C6H5CH3 0.0008 Ke Destilasi II :

Dari tangki pelarut : C6H5CH3 0.0008

H2O 739.7349 H2O 9.0000

ZnCl2 28.1202 C6H5COOH 2476.3793

C6H5CCl3 48.8750

ZnCl2 28.1202

Total 4785.0272 Total 4785.0272

5. TANGKI PENCAMPUR (R-132)

Fungsi : Untuk melarutkan katalis ZnCl2 dengan H2O

ZnCl2 H2O

ZnCl2

Tangki

Pelarut

3

1

2H2O

Neraca Massa Total

Masuk tangki (kg/jam) Keluar ke reaktor II (kg/jam)

ZnCl2 = 28,1230 ZnCl2 & H2O = 767,9319

Page 33: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

H2O = 739,8089

Total = 767,9319 Total = 767,9319

6. SCRUBER II (D-137)

Fungsi : Untuk menyerap HCl

HCl

T = 30 0C

P = 1 atm

H2O

HCl

H2O

HCl

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor : Hasil atas :

HCl 2222.6519 HCl 2.2227

Penambahan H2O Hasil bawah :

H2O 3302.6032 HCl 2220.4293

H2O 3302.6032

Total 5525.2551 Total 5525.2551

7. DESTILASI II (D-140)

Fungsi : Untuk memisahkan asam benzoat dari toluen, benzentrichlorid, air

dan zink khlorid

Page 34: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

ZnCl2

D

E

S

T

I

L

A

S

I

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

ZnCl2

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor II : Ke kristalizer :

C6H5CH3 0.0008 C6H5CH3 0.0008

H2O 9.0000 H2O 8.9100

C6H5COOH 2476.3793 C6H5COOH 2467.4716

C6H5CCl3 48.8750 C6H5CCl3 48.8701

ZnCl2 28.1202 Jumlah 2525.2525

Ke waste :

C6H5CH3 7.74323E-06

H2O 0.0900

C6H5COOH 8.9077

C6H5CCl3 0.0049

ZnCl2 28.1202

Jumlah 37.1228

Total 2562.3753 Total 2562.3753

8. CRISTALIZER (X-150)

Fungsi : Membentuk kristal asam benzoat

Page 35: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Cristallizer

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari Destilasi: Ke Kristalizer :

C6H5CH3 0.0008 Kristal :

H2O 8.9100 C6H5COOH 2362.2505

C6H5COOH 2467.4716 H2O 0.4455

C6H5CCl3 48.8701 C6H5CCl3 2.4435

C6H5CH3 3.8329E-05

Larutan sisa :

C6H5CH3 0.0007

H2O 8.4645

C6H5COOH 105.2211

C6H5CCl3 46.4266

Total 2525.2525 Total 2525.2525

9. CENTRIFUGE (H-151)

Fungsi : Memisahkan kristal dari mother liquor yang masih tercampur

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari Kristalizer Ke Vibration Conveyor

Kristal : Kristal :

C6H5COOH 2362.2506 C6H5COOH 2359.8883

Page 36: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

H2O 0.4455 H2O 0.4451

C6H5CCl3 2.4435 C6H5CCl3 2.4411

C6H5CH3 3.8329E-05 C6H5CH3 3.8291E-05

Larutan sisa : Larutan sisa :

C6H5CH3 0.0007 C6H5CH3 7.283E-07

H2O 8.4645 H2O 8.465E-03

C6H5COOH 105.2211 C6H5COOH 1.052E-01

C6H5CCl3 46.4266 C6H5CCl3 4.643E-02

Ke Waste

Kristal :

C6H5COOH 2.3623

H2O 0.0004

C6H5CCl3 0.0024

C6H5CH3 3.8329E-08

Larutan sisa :

C6H5CH3 0.0007

H2O 8.4560

C6H5COOH 105.1158

C6H5CCl3 46.3802

Total 2525.2525 Total 2525.2525

Page 37: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB IV

NERACA PANAS

1. Reaktor I (R-110)

Fungsi : Untuk mereaksikan antara toluen dan gas khlor

Q loss

Δ HR

Δ H4

Δ H3

T = 100 oC

T = 100 oC

Δ H1

T = 100 oC

Δ H2

T = 100 oC

Q

T = 150 oC T = 150 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari heater toluen

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari heater khlorin

ΔHR : Panas reaksi

ΔH3 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk atas

ΔH4 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk bawah

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + Q loss

Page 38: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 48655.7549 ΔH3 32573.4424

ΔH2 39258.3309 ΔH4 45106.9396

Q 130694.3829 ΔHR 136555.9174

Q loss 4372.1694

Total 218608.4688 Total 218608.4688

2. Heater Khlorin (E-115)

Fungsi : Memanaskan larutan Cl2 dari 30 oC - 100

oC

T = 30 oC

Δ H1Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 100 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 2549.4337 ΔH2 39258.3309

Q 37510.08765 Q loss 801.1904275

Total 40059.5214 Total 40059.5214

Page 39: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3. Heater Toluen (E-117)

Fungsi : memanaskan larutan C6H5CH3 dari 30 0C – 100

0C

T = 30 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 100 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 2649.7213 ΔH2 48655.7549

Q 46999.0082 Q loss 992.9745902

Total 49648.7295 Total 49648.7295

Page 40: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

4. Distilasi I (D-120)

Fungsi : Untuk memisahkan benzentrichlorid dari toluen dan air

T = 129.4212 oC

T = 121.8745 oC

T = 131.72 oC

T = 131.7210 oC

QS

Δ HB

Δ HC

Δ HF Q loss

Δ HA

QC

Δ HD

T = 108.0645 oC

Δ HV

T = 131.7210 oC

Dimana :

ΔHF : Panas yang terkandung dalam bahan masuk kolom distilasi

ΔHD : Panas yang terbawa bahan keluar kondensor

ΔHB : Panas yang terbawa bahan keluar reboiler

Qc : Panas yang diserap pendingin

QS : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔHF + Qs = ΔHD + ΔHB + Qc + Q loss

Page 41: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔHF 67001.9777 ΔHD 728.5707

QS 3204.9475 ΔHB 67845.9960

Qc 228.2200

Q loss 1404.1385

Total 70206.9251 Total 70206.9251

5. Heater (E-123)

Fungsi : Memanaskan liquid yang akan masuk ke kolom distilasi I

T = 100 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 129,4212 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 45106.9396 ΔH2 67001.9777

Q 23262.42533 Q loss 1367.3873

Page 42: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Total 68369.3650 Total 68369.3650

6. Scrubber 1 (D-124)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Δ H1

T = 100 oC

Δ H3

T = 31.1188 oC

Δ H4

Δ H2

T = 30 oC

T = 31.1188 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari reaktor I

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan penyerap

ΔH3 : Panas yang dibawa gas keluar

ΔH4 : Panas yang dibawa liquid keluar

Neraca panas Overall:

ΔH1 + ΔH2 = ΔH3 + ΔH4

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 32587.6480 ΔH3 2.9046

ΔH2 133553.4051 ΔH4 166138.1485

Total 166141.0531 Total 166141.0531

Page 43: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

7. Reaktor II (R-130)

Fungsi : Untuk mereaksikan antara benzentrichloride dan H2O membentuk

asam benzoat dan HCl

Δ H4Q

T = 150 oC T = 150 oCT = 115 oC

Q loss

Δ HR

Δ H3

T = 115 oC

Δ H2

T = 115 oC

T = 115 oC

Δ H1

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari cooler

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari katalis dan air

ΔHR : Panas reaksi

ΔH3 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk atas

ΔH4 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk bawah

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Nerara panas overall :

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 55207.0530 ΔH3 38177.2255

ΔH2 30644.4860 ΔH4 59751.8692

Q 255799.5749 ΔHR 236888.9968

Q loss 6833.0223

Total 341651.1139 Total 341651.1139

Page 44: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

8. Cooler (E-131)

Fungsi : Mendinginkan liquid yang akan masuk ke reaktor II

Qloss

T = 131,7210 oC

Δ H1

Δ H3

T = 30 oC

T = 45 oC

T = 115 oC

Δ H2

Δ H4

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari distilasi

ΔH2 : Panas yang terkandung oleh bahan keluar cooler

Δ H3 : Panas yang terkandung dalam pendingin/cooler

Δ H4 : Panas yang diserap oleh pendingin

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + ΔH3 = ΔH2 + ΔH4+ Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 67845.9960 ΔH2 55207.0530

ΔH3 3720.2836 ΔH4 14927.9010

Q loss 1431.3256

Total 71566.2796 Total 71566.2796

Page 45: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

9. Heater (E-133)

Fungsi : Memanaskan katalis yang akan masuk ke reaktor II

T = 30 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 115 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 1667.5547 ΔH2 30644.4860

Q 29602.3290 Q loss 625.3977

Total 31269.8837 Total 31269.8837

10. Heater (E-136)

Fungsi : Memanaskan liquid yang akan masuk ke kolom distilasi II

Page 46: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

T = 115 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 132,5045 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 60382.5195 ΔH2 75298.4717

Q 16452.6557 Q loss 1536.7035

Total 76835.1752 Total 76835.1752

11. Scrubber II (D-137)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Page 47: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Δ H1

T = 115 oC

Δ H3

T = 48,8828 oC

Δ H4

T = 48,8828 oC

Δ H2

T = 30 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari reaktor II

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan penyerap

ΔH3 : Panas yang dibawa gas keluar

ΔH4 : Panas yang dibawa liquid keluar

Neraca panas Overall:

ΔH1 + ΔH2 = ΔH3 + ΔH4

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 38177.2255 ΔH3 10.1303

ΔH2 7388.3691 ΔH4 45555.4642

Total 45565.5946 Total 45565.5946

12. Distilasi II (D-140)

Fungsi : Untuk memisahkan asam benzoat dari toluen, benzentrichlorid, air

dan zink khlorid

Page 48: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

T = 132.5045 oC

T = 126,9711 oC

T = 159.6818 oC

T = 159.6818 oC

QS

Δ HB

Δ HC

Δ HF Q loss

Δ HA

QC

T = 127.5570 oC

Δ HV

T = 159.6818 oC

Δ HD

Δ HL

T = 127.5570 oC

Dimana :

ΔHF : Panas yang terkandung dalam bahan masuk kolom distilasi

ΔHD : Panas yang terbawa bahan keluar kondensor

ΔHB : Panas yang terbawa bahan keluar reboiler

Qc : Panas yang diserap pendingin

QS : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Neraca Panas Overall :

ΔHF + QS = ΔHD + ΔHB + Qc + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔHF 75298.4717 ΔHD 70430.5695

QS 349.1719 ΔHB 766.6113

Qc 668.0805

Q loss 3782.3822

Page 49: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Total 75647.6436 Total 75647.6436

13. Kristalizer (X-150)

Fungsi : Untuk membentuk kristal asam benzoat

T = 127.5570 oC

Δ H1

T = 30 oC

Δ H2

Q loss

QA

Dimana:

Δ H1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk

Δ H2 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk atas

QA : Panas yang dibawa keluar oleh pendingin

Q loss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

Δ H1 = ΔH2 + QA + Q loss

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 70430.5695 ΔH2 2550.4892

QA 66471.4690

Q loss 1408.6114

Total 70430.5695 Total 70430.5695

Page 50: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. STORAGE ZnCl2 (F-111)

Fungsi : Menyimpan katalis Zink khlorid (ZnCl2)

Type : Tangki silinder dengan bagian bawah berbentuk conis

dengan s0udut puncak 60 dan bagian atas flat (datar)

Bahan Konstruksi : High Allow Steel 240 grade M type 316

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 24,5982 ft3

Dimensi : Diameter Dalam (di) = 33,7500 in = 2,8125 ft

Diameter Luar (do) = 34 in

Tebal Tutup Bawah (thb) = 2/16 in

Tebal Silinder (ts) = 2/16 in

Tinggi tutup bawah (h) = 2,4357 ft = 29,2284 in

Tinggi storage (H) = 6,5756 ft = 78,9066 in

2. STRORAGE C6H5CH3 (F-112)

Fungsi : Menyimpan bahan baku C6H5CH3 dalam bentuk liquid

selama 7 hari.

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas

berbentuk standart dish dan tutup bawah datar .

Bahan : High Low alloy stell SA 240 grade M tipe - 316

Dimensi : di = 215,6250 in = 17,9687 ft

Page 51: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

do = 216 in

ts = 3/16 in

tha = 3/16 in

Ls = 323,4357 in = 26,9529 ft

H = 359,8781 in = 29,9886ft

Jumlah : 2 buah

3. STORAGE Cl2 (F-113)

Fungsi : Untuk menampung bahan baku khlor selama 7 hari pada

suhu 30 0C

Type : Spherical tank

Bahan kontruksi : High Alloy stell 240 grade M type 316

di : 34,2124 ft

Tekanan tangki : 9,2653 psig

Tebal tangki (ts) : 2/16 in

Volume tangki : 16765,4763 ft3

Jumlah : 1 buah

4. KOMPRESOR Cl2 (G-114)

Fungsi : Untuk mengalirkan chlorine dari storage chlorine dengan

menaikkan tekanan 1 atm menjadi 1,4 atm

Tipe : Centrifugal blower

Rate : 99,7945 kg/jam

Daya blower : 2 Hp

Kecepatan volumetric : 1,1173 ft3/det

Page 52: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jumlah : 1 buah

5. HEATER Cl2 (E-119)

Fungsi : Memanaskan larutan Cl2 sebelum masuk reaktor I

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 3

L : 70,8990 ft

ℓ : 12 ft

6. POMPA C6H5CH3 (L-116)

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan baku toluene dari storage

toluene ke reaktor

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 9,6906 gpm

Power motor : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

7. HEATER C6H5CH3 (E-117)

Fungsi : Menguapkan larutan C6H5CH3 dari storage C6H5CH3

Type : DPHE, 2 1/2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 1

L : 43,6645 ft

ℓ : 12 ft

8. REAKTOR I (R-110)

Lihat Perancangan Alat Utama Reaktor Roberto M. Belo

Page 53: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

9. DESTILASI I (D-120)

Lihat Perancangan Alat Utama Destilasi Sunarwin

10. TANGKI PENAMPUNG I (F-121)

Fungsi : Menyimpan bahan baku C6H5CCl3 dalam bentuk liquid

selama 1 hari.

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas

berbentuk Standartdish dan tutup bawah datar .

Bahan : High Allow stell SA 240 grade M type 316

Dimensi : di = 137,625 in = 11,4688 ft

do = 138 in

ts = 3/16 in

tha = 3/16 in

Tinggi storage = 229,6961 in = 19,1406 ft

Jumlah : 1 buah

11. POMPA (L-123)

Fungsi : Untuk mengalirkan C6H5CCl3 storage C6H5CCl3 ke

destilasi

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 20,2307 gpm

Power motor : 1 Hp

Jumlah : 1 buah

Page 54: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

12. HEATER (E-123)

Fungsi : Memanaskan liquid sebelum masuk ke kolom distilasi I

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 1

L : 27,0358 ft

ℓ : 16 ft

13. SCRUBER I (D-124)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Type : Vertical tray tower

Bahan : High Allloy Steel SA 240 Grade M type 316

ts : 2/16 in

Do : 22 in

di : 19,6499 in

tha = thb : 2/16 in

Ha = hb : 3,6758 in

Jumlah stage : 2 buah

14. KONDENSOR (E-125)

Fungsi : Mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom

distilasi I

IDS : 8 in

do : ¾ in

di : 0,62 in

n’ : 2

Page 55: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Nt : 26 buah

15. AKUMULATOR (F-126)

Fungsi : Menampung sementara distilat dari kolom distilasi I

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-135 Grade A

Dimensi : di : 15,75 in

do : 14,5200 in

ts : 2/16 in

Jumlah : 1 buah

16. POMPA (L-127)

Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator ke storage

Jenis : Sentrifugal

Bahan : Cast iron

Di opt pipa : ¾ in sch. 40

Daya : 0,5 HP

Jumlah : 1 buah

17. REBOILER (E-128)

Fungsi : Memanaskan produk bawah dari kolom distilasi

IDS : 15 ¼ in

do : ¾ in

di : 0,548 in

n : 2 in

Nt : 124 buah

Page 56: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

18. POMPA (L-129)

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan dari reboiler ke reaktor II

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 20,1235 gpm

Power motor : 1 Hp

Jumlah : 1 buah

19. COOLER (E-131)

Fungsi : Mendinginkan liquid yang akan masuk ke reaktor II

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 2

L : 62,3506 ft

ℓ : 16 ft

20. REAKTOR II (R-130)

Fungsi : Untuk mereaksikan antara benzentrichloride dan H2O dan

membentuk asambenzoat dan HCl

Type : Bejana tegak dengan tutup atas berbentuk standart dished

dan tutup bawah berntuk standart dished

Bahan : High alloy steel SA 240 grade M type 316

Diameter luar tangki : 54 in

Diameter dalam tangki : 53,625 in

Tinggi tangki : 96,4424 in

Page 57: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tebal tangki : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Tinggi tutup : 9,6978 in

21. TANGKI PENCAMPUR (M-132)

Fungsi : Untuk mencampur antara katalis ZnCl2 dengan H2O

Bahan : High allow steel SA 240 grade M type 316

Diameter luar (do) : 36 in

Diameter dalam (di) : 35,625 in

Tinggi tangki : 51,3556 in

Tebal tangki : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Tinggi reaktor (H) : 195,8506 in

Daya pengaduk : 1 Hp

22. Heater (E-133)

Fungsi : Memanaskan katalis yang akan masuk ke reaktor II

Type : DPHE

n : 1

L : 31,0150 ft

ℓ : 16 ft

23. TANGKI PENAMPUNG II (F-134)

Fungsi : Menyimpan bahan baku dari reaktor II dalam bentuk

liquid selama 1 hari.

Page 58: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bahan : High Low alloy stell SA 240 grade M tipe - 316

Dimensi : di = 131,6250 in

ts = 3/16 in

tha = 3/16 in

Ls = 197,4375 in

Tinggi storage = 219,6821 in = 18,3061 ft

Jumlah : 1 buah

24. POMPA (L-135)

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan dari tangki penampung II ke

destilasiII

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 9,4077 gpm

Power motor : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

25. HEATER (E-136)

Fungsi : Memanaskan liquid sebelum masuk ke kolom distilasi II

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 1

L : 30,5866 ft

ℓ : 16 ft

26. SCRUBER II (D-133)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Type : Vertical tray tower

Bahan : High Allloy Steel SA 240 Grade M type 316

Page 59: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dimensi tangki : ts : 2/16 in

Do : 22 in

di : 21,5222 in

tha = thb : 3/16 in

Ha = hb : 3,6758 in

Jumlah stage : 2 buah

27. DESTILASI II (D-140)

Fungsi :Untuk memisahkan asam benzoat dari toluene

benzentrichlorid, air dan zink khlorid

Type : Sieve tray

Dimensi ukuran :

Jumlah plate yang dikehendaki : 10 buah

Ukuran diameter kolom : 2,1354 ft = 25,6250 in = 0,6509 m

Jarak antar tray (tray spacing) : 15 in = 1,25 ft = 0,3810 m

Type aliran : Reverse Flow

Tinggi tangki distilasi : 13,2788 ft = 159,3457 in = 4,0474 m

Volume kolom distilasi : 112,3595 ft3

Tebal tangki dan tebal tutup atas dan bawah : 3/16 in

P design : 14,7 psig

28. REBOILER (E-141)

Fungsi : Memanaskan produk bawah dari kolom distilasi II

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

IDS : 12 in

Page 60: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

do : ¾ in

di : 0,548 in

n : 4 in

Nt : 68 buah

29. KONDENSOR (E-142)

Fungsi : Mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom

distilasi II

Type : Shell and tube

Dimensi :

IDS : 10 in

do : ¾ in

di : 0,62 in

n : 2

Nt : 52 buah

30. AKUMULATOR (F-143)

Fungsi : Menampung sementara distilat dari kolom distilasi II

Type : Silinder horisontal, tutup samping berbentuk standar

dished

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-135 Grade A

di 29,625 in = 2,4688 ft

do : 28,1019 in

ts : 3/16 in

Page 61: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jumlah : 1 buah

31. POMPA (L-144)

Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator ke kristalizer

Jumlah : 1 buah

Jenis : sentrifugal

Bahan : cast iron

Di opt pipa : 2 in sch. 40

Daya : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

32. KRISTALIZER (X-150)

Fungsi : Untuk memisahkan Kristal asam benzoate dengan mother

liquor

Type : Sweson – Walker Crystalizer

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316

Diameter centrifuge (D) : 2 ft

Panjang centrifuge (P) : 20 ft

Putaran : 20 rpm

Jumlah : 1 buah

33. CENTRIFUGE (H-151)

Fungsi : Untuk memisahkan Kristal asam benzoate dengan mother

liquor

Type : Centrifugal basket centrifuge

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316

Page 62: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diameter centrifuge (D) : 4,5 ft

Tinggi centrifuge (H) : 3,5 ft

Putaran : 1000 rpm

Power : 26,4 Hp

Jumlah : 2 buah

34. VIBRATION CONVEYOR (J-152)

Fungsi : Untuk mengangkut dan mengeringkan produk Kristal

asam benzoat dari Centrifuge menuju ke Bucket elevator.

Type : Vibrating Conveyor

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 240 grade A type 410

Dimensi : Panjang = 1574,78400 in

Lebar = 14 in

Kecepatan belt : 200 ft/menit

Daya motor : 1 hp

Kapasitas : 2362,9346 Kg/jam

Jumlah : 1 buah

35. BUCKET ELEVATOR (J-153)

Fungsi : Untuk mengangkut produk Kristal asam benzoat dari

Vibrating Conveyor menuju ke bin produk

Type : Centrifugal-Discharge Bucket on Belt Elevator

Kapasitas : 3 ton/jam

Kecepatan : 157,1757 ft/menit

Daya : 1,5 hp

Page 63: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jumlah : 1 buah

36. BIN PRODUK (F-154)

Fungsi : Menampung produk sebelum dikemas

Type : Tangki silinder dengan bagian bawah berbentuk conis

dengan sudut puncak 60 dan bagian atas flat (datar)

- Bahan Konstruksi : Carbon Steel 240 grade M type 316

- Jumlah : 1 buah

- Kapasitas : 85,0725 ft3

- Dimensi : Diameter Dalam (di) = 3,9688 ft = 47,6250 in

Tebal Tutup Bawah (thb) = 3/16 in

Tebal Silinder (ts) = 3/16 in

Tinggi tutup bawah (h) = 13,7482 in = 1,1457 ft

Tinggi bin (H) = 7,2019 ft = 86,4229 in

37. MESIN PENGEMAS (P-155)

Fungsi : Untuk mengemas produk Kristal asam benzoat dari bin

produk kedalam fiber drum

Bahan konstruksi : Carbon steel

Kapasitas bahan masuk : 5209,3729 lb/jam

Kapasitas mesin : 10418,7458 lb

Jumlah : 1 buah

Page 64: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

38. STORAGE PRODUK (F-156)

Fungsi : Untuk menyimpan produk Kristal asam benzoat

Bahan : Beton

Ukuran : Panjang = 14 m = 551,1811 in

Lebar = 7 m = 275,5907 in

Tinggi = 6 m = 236,2205 in

Jumlah : 1 buah

39. STORAGE HCl (F-157)

Fungsi : Menyimpan hasil samping HCl dalam bentuk liquid

selama 2 hari.

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas

berbentuk standart dish dan tutup bawah datar .

Bahan : Low alloy stell SA 240 grade M type 316

Dimensi : ha = 38,4475 in = 3,2038 ft

ts = 3/16 in = 0,0208 ft

tha = 3/16 in = 0,0208 ft

Ls = 341,2500 in = 28,4375 ft

do = 228 in = 19 ft

di = 227,5000 in = 18,9583 ft

Tinggi storage = 379,6975 in = 31,6415 ft

Jumlah : 8 buah

Page 65: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Nama Alat : Reaktor

Kode Alat : R-110

Fungsi : Untuk mereaksikan antara toluene dan gas Khlor

Type : Silinder tegak dengan tutup atasberbentuk standart disheh dan

tutup bawah berbetuk conical dengan sudut 120 0

Kondisi operasi :

- Tekanan = 1 atm

- Temperatur = 100 0C = 212

0F

- Fase = gas – liquid

Pelengkap utama :

- Pengaduk

- Coil pemanas

Direncanakan :

- Bahan konstruksi : Stainless stell SA 240 Grade M Type 316.

- f : 18750 (Brownell and young, App D-4 hal 342)

- Jenis pengelasan : Single Welded Butt join With Backing Up Strip

- E : 0,85 (Brownell and young, table 13.2, hal 254)

- Faktor korosi : 1/16 in

Page 66: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Rate massa : 6316,2601 kg/jam = 13924,9534 lb/jam

6.1 Rancangan Dimensi Reaktor

A. Menetukan Volume Reaktor

- Bahan masuk = 6316,2601 kg/jam = 13924,9534 lb/jam

- campuran = 84,2456 lb/ft

Maka :

Rate volumetric = campuran

masukbahanmassa

= 2456,84

9534,13924

= 165,2899 ft3/jam

V liquid = 165,2899 ft3/jam x 1 jam

= 165,2899 ft3

Diasumsikan volume ruang kosong = 20 %

V total = V liquid + V ruang kosong

= 165,2899 ft3 + 0,2 Vtotal

0,8 Vtotal = 165,2899 ft3

Vtotal = 206,6124 ft3

V ruang kosong = 0,2 x V total

= 0,2 x 206,6124 ft3

= 41,3225 ft3

B. Menetukan dimensi vessel

1. Menghitung diameter Vessel

Page 67: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diasumsikan Ls = 1,5 di

Vtot = Vtutup bawah + Vsilinder + Vtutup atas

206,6124 ft3 = 3di0,0847

4

Ls2diπ

60tg24

3diπ

206,6124 ft3 = 3di0,0847

4

di1,52diπ

60tg24

3diπ

206,6124 ft3 = 0,0755 di

3 +1,1775 di

3 + 0,0847 di

3

206,6124 ft3 = 1,3377 di

3

di3 = 154,4534

di = 5,3654 ft = 64,3844 in

2. Menghitung volume liquid dalam shell

V liquid dlm shell = V liquid - V tutup bawah

= 165,2899 ft3 -

60tg24

3(5,3654)π

= 165,2899 ft3 – 11,6669 ft

3

= 153,6230 ft3

3. Menghitung tinggi liquid dalam tangki

VL = Vtutup bawah + Vsilinder

165,2899 ft3 =

4

Lls2

diπ

60tg24

3diπ

165,2899 ft3 =

4

Lls2

(5,3654)π

60tg24

3(5,3654) π

165,2899 ft3 = 11,6669 + 22,5979 Lls

Lls = 6,7981 ft = 81,5773 in

Page 68: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

4. Menetukan tekanan design (Pi)

Phidrostatis = 144

1) -(Hρ

= 144

2456,84 1)-(6,7981 = 3,3921 psia

Pdesign = Poperasi + Phidrostatis

= 14,70 + 3,3921

= 18,0921 psia = 3,3921 psig

5. Menetukan tebal silinder

ts = C0,6.Pif.E2

dixPi

= 16 3921,3.0,60,85.187502

3844,64 3,3921 1

= 0,0694 ~ 16

3in

Standarisasi do :

do = di + 2 ts

= 64,3844 in + 2 (3/16) = 64,7594 in

Dari Brownell and young, table 5.7 hal 90, didapatkan ;

do = 66 in

di = do – 2 ts

= 66– 2 (3/16)

= 65,625 in = 5,4688 ft

Page 69: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

C. Menetukan dimensi tutup

r = 66 in

icr = 4 in (Brownell and young, tbl 5-7,hal 90)

sf = 2 in (Brownell and young, tbl 5-6,hal 88)

1. Menetukan tebal tutup atas (tha)

tha = CPi0,1Ef

rPi0,885

= 16

1

3921,30,185,0750.81

625,653921,30,885

= 0,0749 ~ 16

3 in

a = inDi

8125,322

625,65

2

AB = a –icr = (32,8125– 4) = 28,8125 in

BC = r – icr = (66– 4) = 62 in

AC = 22 ABBC

= 22 )8125,28()62( = 54,8985 in

b = r – AC

= 66– 54,8985 = 11,1015 in (Brownwl and Young, Hal 87)

2. Menetukan tebal tutup bawah (thb) berbentuk conical

thb = Cα2

1cosP0,6EF2

D.P (Brownwl and Young, Hal 259)

Page 70: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 16

1

20121cos3921,30,68,0875012

4688,49.3921,3

=0,0765 ~ in16

3

Dari Brownell and Young table 5.6 hal 88 untuk ts =3/16 in, maka sf =

1,5-2, diambil harga sf = 2 in

- Tinggi tutup bawah (hb)

b = 60tg

625,652

1

α2

1tg

di2

1

18,9443 in

hb = b + sf = 18,9443 in +1,5 in = 20,9443 in

- Menetukan tinggi silinder (Ls)

Ls = 1,5 x di

= 1,5 x 5,4688

= 8,2031 ft = 98,4375 in

- Tinggi tutup atas (ha)

ha = 0,169 di = 0,169 x 65,625 = 11,0906 in

Jadi H = hb + Ls + ha

= 20,9443 + 98,4375 + 11,0906

= 130,4724 in = 3,3140 m

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan dimensi dari vessel :

- Tebal silinder (ts) = 3/16 in

- Diameter luar (do) = 66 in

- Diameter dalam (di) = 65,625 in

- Tebal tutup atas (tha) = 3/16 in

Page 71: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Tebal tutup bawah (thb) = 3/16 in

- Tinggi tutup atas (ha) = 11,0906 in

- Tinggi tutup bawah (hb) = 20,9443 in

- Tinggi reaktor (H) = 130,4724 in

6.2. Perhitungan Pengaduk

Perencanaan pengadukan :

- Jenis pengadukan : Proppeller with 3 blades

- Bahana impeller : High allow Steel Sa 240 grade M Type 316

- Bahan poros pengaduk : Hot Roller SAE 1020

Direncanakan

Data dari G.G Brown hal 507, dan Geankoplis tbl 34.1 hal 144 diperoleh data

sebagai berikut :

Dt/Di = 0,3- 0,5

Zi/Di = 0,75 – 1,3

Zl/Di = 0,25

W/Di = 0,10

Dimana :

Dt = diameter dalam silinder

Di = diameter impeller

Zi = tinggi impeller dari dasar tangki

Zl = tinggi liquid dalam silinder

W = lebar baffle (daun) impeller

a. Menetukan diameter impeller

Page 72: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dt/Di = 0,3

Di = Dt/0,3

Di = (65,625)/0,3 = 19,6875 in = 1,6406 ft

b. Menentukan tinggi impeller dari dasar tangki

Zi/Di = 0,9

Zi = 0,9 x Di

Zi = 0,9 x 19,6875 = 17,7188 in = 1,4766 ft

c. Menetukan panjang impeller

L/Di = ¼

L = ¼ . Di

L = ¼ x 19,6875 = 4,9219 in

d. Mentukan lebar impeller

W/Di = 0,10

W = 0,10 x Di

W = 0,10 x 19,6875 = 3,3469 in = 0,2789 ft

e. Menetukan tebal blades

J/Dt = 1/12

J = 1/12 x Di

J = 1/12 x 19,6875 = 5,4688 in = 0,4557 ft

f. Menentukan jumlah pengaduk

n = 22xDi

liquidH

= 26406,12

7981,6

x= 1,0263 ~ 1 buah

Page 73: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menentukan daya pengaduk

Kecepatan putar (n) = 400 rpm = 6,667 rps (Perry, 6ed , hal 19-16)

Untuk menentukan alirannya menggunakan rumus :

Nre = μ

ρ2

Dn

= densitas bahan = 84,2456 lb/ft

D = Diameter impeller = 1,3406 ft

n = Putaran pengadukan, ditetapkan n= 400 rpm = 6,667 rps

= Viskositas bahan = 0,00045 lb/ft.min

Nre = 4108,335942142456,84

26406,16667,6

0,00045

Jika Nre > 10.000, maka alirannya merupakan aliran turbulent, jadi :

gc

Da.n.ρ.pNP

53

(Geankoplis, hal 145)

Dimana :

P = daya pengaduk (lbf.ft/dt)

Np = power num

n = kecepatan putaran = 400 rpm = 6,6667 rps

Di = diameter impeller =1,6406 ft

ρ = density = 84,2456 lb/ft

gc = gravitasi = 32,174 lb.ft/dt2.lbf

32,17

.1,6406 6,6667.84,2456.5,1 53,

P

P = 13832,8925 lb.ft/dt

Page 74: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 13832,8925 /550

= 25,1507 Hp ~ 26 Hp

Jika effisiensi motor 80% (Peters and timmerhaus,fig 14-38, hal 521)

P = 8,0

2632,5 Hp ~ 33 Hp

Menetukan poros pengaduk

1. Menentukan diameter poros

T = 16

3DxSx (Hesses, persm 16-1 hal.465)

Dimana : T : momen punter (lb/in) = N

H.63025

S : maksimum design, bearing stress yang diijinkan (lb/in2)

D : diameter poros (in)

H : Daya motor pada poros = 1 Hp

N : Putaran pengaduk = 400 rpm

Sehingga : τ = 400

163025

= 157,6 lb/in

Bila menggunakan Hot Roller Steel SAE 1020 (mengandung 20% carbon),

dengan batas = 36000lb/in2 maka :

S = 20 % x 3600 lb/in2 = 7200 lb/in

2

Jadi : D =

3/1

s

16 =

3/1

720014,3

6,15716

= 0,4813 in = 0,0401 ft

Page 75: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

2. Panjang Poros

L = h + l – Zi

Dimana : L = panjang poros (ft)

l = panjang poros diatas bejana tangki

h = tinggi silinder + tinggi tutup atas

= (98,4375 in + 11,0906 in) = 109,5281 in

Maka : L = (109,5281 + 4,9219) – 17,7188

= 96,7313 in = 8,0609 ft

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan dimensi pengaduk :

Type : Proppeller with 3 blades

Di : diameter impeller : 19,6875 in = 1,6406 ft

Zi : tinggi impeller dari dasar bejana : 17,7188 in = 1,4766 ft

W : lebar impeller : 3,3469 in = 0,2789 ft

L : Panjang impeller : 4,9219 in = 0,4102 ft

J : tebal blades : 5,4688 in = 0,4557 ft

n : Jumlah pengaduk : 1 buah

Daya : 33 Hp

Diameter poros : 0,4813 in = 0,0401 ft

Panjang poros : 96,7313 in = 8,0609 ft

6.3. Perhitungan coil pemanas

Karena reaksi yang terjadi adalah endotermis dan harus beroperasi pada

100oC maka digunakan coil pemanas dengan air sebagai media pendingin untuk

menyerap panas yang terjadi di reaktor.

Page 76: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Suhu bahan masuk 100oC dan dipertahankan pada suhu 100

oC dengan memakai

media pendingin yang masuk melalui coil pada suhu 100oC dan diharapkan keluar

pada suhu 129oC

- Tekanan operasi : 1,4 atm

- Digunakan coil pemanas dengan bentuk spiral.

- Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316

a. Neraca massa dan neraca panas

Bahan masuk (M) = 13924,9534 lb/jam

Panas masuk (Q) = 130694,3829 kkal/jam

= 518637,2644 Btu/jam

λ = 970,3 kj/kg = 231,9073 kkal/kg

Jadi M = Q :/λ

= 130694,3829 kkal/jam/ 231,9073 kkal/kg

= 563,5630 kg/jam = 1224,4423 lb/jam

b. Menghitung ∆t LMTD

T1 = 100 0C = 212

0F

T2 = 129,4212 0C = 265,9582

0F

tI = t2 = 150 0C = 302

0F

∆t LMTD =

2

1

21

t

tln

tt

dimana: ∆ t1 = (302– 212)oF = 90

oF

∆ t1 = (302 – 265,9582)oF = 37,0418

oF

jadi : ∆t LMTD = 59,6536 oF

Page 77: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

c. Menentukan suhu caloric

Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (90 + 37,0418) = 238,4791 oF

tc = ½ (t1 + t2) = ½ (302 + 302) = 302 oF

d. Menentukan diameter pipa (coil)

Ditetapkan diameter pipa : 3/8 in sch 80 (Kern, hal 844)

Dari table 11 halaman 844, didapatkan data :

do = 0,675 in = 0,0563 ft

di = 0,423 in = 0,0353 ft

a’ = 0,141 in2 = 0,0010 ft

a” = 0,177 ft2/ft

e. Menghitung ho dan hio

Page 78: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

f. Mencari tahanan panas pipa bersih (Uc)

Uc = (hio x ho) / (hio + ho)

= (1196,5460 x 3523,7128) / (1196,5460 + 3523,7128)

= 1157,2672 Btu/j.ft2.oF

g. Mencari tahanan panas pipa terpakai (Ud)

Rd = (Uc – Ud) / (Uc . Ud)

Ditetapkan factor kekotoran gabungan maksimal(Rd) = 0,0035 Btu/j.ft2.oF

Jadi : 0,0035 = (1157,2672 – Ud) / (1157,2672. Ud)

Ud = 205,5877 Btu/j.ft2.oF

h. Luas permukaan perpindahan panas

Bagian bejana Bagian coil (water)

1. Nreb = 42,2

n2Dp

Dimana : n = 50 rpm = 3000 rph

Dp = 1,4869 ft

ρ = 60,6796 lb/ft3

μ = 1,62 lb/ft.j

jadi : Nreb = 1.254.592,4638 (aliran

turbulen)

2. kk

- Jc = 2000 (Kern, hal 718)

- ho =

14,0

w

3/1

k

Cp

di

KJc

Dimana : k = 0,385 Btu/j.ft2.oF

di = 5,4688 ft

Cp = 0,999 Btu/lboF

Jadi : ho = 35235,7128 Btu/j.ft2.oF

1.ac = a’ = 0,0122 in2

Gc = M/ac

= 1242,4423 /(0,0122)

= 1268877,2923 lb/jam.ft2

Nrec = 42,2

Gcdi

= 42,2.62,1

2923,12688770353,0

=1268877,2923 (aliran

turbulen)

- JH = 100

- hi =

14,0

w

3/1

k

Cp

di

KJH

Dimana: k = 0,1723 Btu/j.ft2.oF

di = 0,0353 ft

Cp = 1 Btu/lbo

Jadi hi = 1909,3819 Btu/j.ft2.oF

- hio = do

dihi

= 1909,3819 0563,0

0353,0

= 1196,5460 Btu/jam ft oF

Page 79: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

A = Q / (Ud x ∆tLM)

= 130694,3829/ (205,5877 x 59,6539) = 10,6567 ft2

i. Menghitung panjang lilitan coil

L = A/a”

= 10,6567 / 0,177 = 60,2074 ft

j. Menghitung jumlah lilitan coil

Nc = L/ (π . dc ) , jika diambil dc = 2 ft , maka :

Nc = 60,2074 / (3,14 . 2 )

= 9,5872 ≈ 10 buah

k. Menghitung tinggi coil

Lc = (nc – 1) ((hc + do)+do) , jika diambil jarak 2 coil 3 in maka :

= (3 – 1) (3 + 0,675 + 0,675)

= 24,3 in = 2,0250 ft

Karena Lc (2,0250 ft) < L is (6,8814 ft), jadi perhitungan coil pemanas

sudah memadai.

6.4. Perhiungan Sparge

Dasar perencanaan :

Asumsi : Susunan lubang spray berbentuk segitiga

Super velocity gas : 0,2 ft/dtk.

Rate gas : 9718,7470 lb/jam

Densitas gas : 97,3678 lb/ft3

Rate volumetric gas = 3/3678,97

/7470,9718

ftlb

jamlb

Page 80: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 99,7945 ft2 = 0,0277 in

2

Luas sparger = dtkft

in

/2,0

0277,0 2

= 0,1386 ft2 = 19,9589 in

2

Jarak antara lubang PT = 1

Luas segitiga = ½ (PT sin 60 0)x PT

= ½ (1 x 0,866) x 1

= 0,4330 in2

Jumlah segitiga = segitigasatuLuas

erspLuas arg

= in

in

4330,0

9586,19 2

= 46,0945 ~ 46 segitiga

6.5. Perhitungan Nozzle

Dalam reactor terdapat beberapa nozzle yang terbagi atas 3 tempat, yaitu :

1. Pada tutup atas (standart dished head)

Terdiri dari : - Nozzle untuk pemasukan larutan toluene

- Nozzle untuk pengeluaran gas klorin

2. Pada silinder

Terdiri dari : - Nozzle untuk pemasukan coil pendingin

- Nozzle untuk pengeluaran coil pendingin

- Nozzle untuk hand hole

3. Pada tutup bawah (konikal)

Terdiri dari : - Nozzle pengeluaran produk

Page 81: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

a. Nozzle untuk pemasukan Toluene

Dasar perancangan :

Rate bahan = 4206,2064 lb/jam = 252375,3842lb/menit

ρ bahan = 54,1225 lb/ft3

Rate volumetric (Q) = 3/1225,54

/20641,4206

ftlb

jamlb

= 77,7164 ft3/jam = 0,0216 ft

3/detik

Dari Peters and timmerhaus, fig 14.2 hal 498 didapatkan :

ID optimum = 3,9 . Q0,45

. ρ0,13

= 3,9 . 0,0216 0,45

. 54,12250,13

= 1,1663 in

Dari Geankoplis , App A.5 hal 892, maka dipilih pipa 1¼ inc 40 dengan

ukuran :

ID = 1,380 in

OD = 1,660 in

A = 0,01040 ft2

b. Nozzle untuk pemasukan gas klor

Dasar perancangan :

Rate bahan = 9178,7470 lb/jam

ρ bahan = 97,3876b/ft3

Rate volumetric (Q) = 3/3876,97

/7470,9178

ftlb

jamlb

= 99,7945 ft3/jam = 0,0277 ft

3/detik

Dari Peters and timmerhaus, fig 14.2 hal 498 didapatkan :

Page 82: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ID optimum = 3,9 . Q0,45

. ρ0,13

= 3,9 . 0,0277 0,45

. 97,3876 0,13

= 1,4087 in

Dari Geankoplis , App A.5 hal 892, maka dipilih pipa 1 ½ inc 40 dengan

ukuran : ID = 1,61 in

OD = 1,9 in

A = 0,01414 ft2

c. Nozzle untuk pemasukan dan pengeluaran coil pendingin

Dasar perancangan :

Rate bahan = 570,4575 lb/jam

ρ bahan = 110,9878 lb/ft3

Rate volumetric (Q) = 3/9878,110

/4547,570

ftlb

jamlb

= 5,1398 ft3/jam = 0,0014 ft

3/detik

Dari Peters and timmerhaus, fig 14.2 hal 498 didapatkan :

ID optimum = 3,9 . Q0,45

. ρ0,13

= 3,9 . 0,0014 0,45

. 110,9878 0,13

= 0,3772

Dari Geankoplis , App A.5 hal 892, maka dipilih pipa ½ inc 40 dengan

ukuran : ID = 0,493 in

OD = 0,675 in

A = 0,00133 ft2

d. Nozzle untuk pengeluaran produk

Page 83: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dasar perancangan :

Rate bahan = 8903,4492 lb/jam

ρ bahan = 54,1225 lb/ft3

Rate volumetric(Q) = 3/1225,54

/4492,8903

ftlb

jamlb

= 164,5055 ft3/jam = 0,0457 ft

3/detik

Dari Peters and timmerhaus, fig 14.2 hal 498 didapatkan :

ID optimum = 3,9 . Q0,45

. ρ0,13

= 3,9 . 0,0457 0,45

. 54,1225 0,13

= 1,6344 in

Dari Geankoplis , App A.5 hal 892, maka dipilih pipa 2 inc 40 dengan ukuran:

ID = 2,067 in

OD = 2,375 in

A = 0,02330 ft2

e. Nozzle untuk pengeluaran produk

Dasar perancangan :

Rate bahan = 5021,5043 lb/jam

ρ bahan = 97,1188 lb/ft3

Rate volumetric(Q) = 3/1188,97

/5043,5021

ftlb

jamlb

= 51,7048 ft3/jam = 0,0144 ft

3/detik

Dari Peters and timmerhaus, fig 14.2 hal 498 didapatkan :

ID optimum = 3,9 . Q0,45

. ρ0,13

= 3,9 . 0,0144 0,45

. 97,1188 0,13

Page 84: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 1,0475 in

Dari Geankoplis , App A.5 hal 892, maka dipilih pipa 1 inc 40 dengan

ukuran: ID = 1,049 in

OD = 1,315 in

A = 0,00600 ft2

f. Nozzle untuk handhole

Lubang handhole dibuat berdasarkan standart yang ada yaitu : 10 inc

(Brownell & young fig. 3.15 hal 51)

Berdasarkan fig. 12.2 brownell & Young, didapatkan dimensi pipa :

Ukuran pipa nominal (NPS) : 10 in

Diameter luar pipa : 16 in

Ketebalan flage minimum (T) : 1 3/16 in

Diameter bagian lubang menonjol ( R) : 12 ¾ in

Diameter lubang pada titik pengelasan (K) : 10,75 in

Diameter hubungan pada alas (E) : 12 in

Panjang julikan (L) : 4 in

Diameter dalam flage (B) : 10,02 in

Jumlah lubang baut : 12 buah

Diameter : 7/8 in

Dari Brownell and young, fig 12.3 hal 221, Flange Standart :

Nozzle NPS A (in) T (in) R (in) E (in) K (in) L (in) B (in)

Page 85: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

A

B

C

D

E

F

1 1/4

1,5

0,5

2

1

10

4 5/8

5

3,5

6

4,25

16

5/8

11/16

7/16

0,75

9/16

1 3/16

2,5

2 7/8

1 3/8

3 5/8

2

12 3/4

2 5/16

2 9/16

1 3/16

3 1/16

1 15/16

12

1,66

1,9

0,84

2,38

1,32

10,75

2,25

2 7/16

1 7/8

2,5

2 3/16

4

1,38

1,61

0,62

2,07

1,05

10,25

6.6. Perhitungan sambungan tutup (head) dengan dinding reactor

Untuk mempermudah perbaikan dan perawatan dari reaktor maka tutup

bejana dihubungkan dengan bagian shell secara system flange dan bolting.

Direncanakan :

P operasi : 20 psia

T design : 122oF

Flange material : ASTM A-201 grade B (Brownell and Young, hal 251)

Bolthing steel : ASTM A-193 grade B7 (Brownell and Young, hal 252)

Gasket material : asbestos filled (Brownell and Young, hal 228)

Shell Outside diameter : 240 in

Allowble stress of flange material : 15000

Allowble stress of bolthing material : 20000

Flange type (Brownell and Young hal 240) : Ring flange

a. Penentuan tebal gasket

Dari Brownell and Young, persamaan 12.2 hal 226, didapatkan :

1mpy

pmy

di

do

Dimana :

Page 86: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

y = Yield stress (9000 psi)

m = Gasket factor (3,75)

do = diameter luar gasket

di = diameter dalam gasket

p = tekanan (20,5743 psia)

maka : )175,35743,20(9000

)75,35743,20(9000

di

do = 1,0012

Diketahui :

di gasket = OD gasket = 66 in

do = 66 x 1,0012 = 66,0762 in

lebar gasket minimal = (do – di)/2

= (66,0762 – 66)/2 = 0,0381 in

Diambil gasket (n) = 1/16 in = 0,0625

Diameter gasket rata – rata (G) = di + n

= 66 + 0,0625 = 66,0625 in

b. Perhitungan jumlah dan ukuran baut

- Beban supaya gasket tidak bocor (Hy), dengan menggunakan persamaan

12.88 Brownell and Young, hal 54 yaitu :

Wm2 = Hy = π x b x G x y

Dari Brownell and Young, Fig 12.12 hal 229, didapatkan :

bo = 2

n

2

0625,0 0,0313 in

untuk bo ≤ 0,0313 in maka b = bo = 0,0313

Hy = Wm2 = 3,14 x 0,0313 x 66,0625 x 9000

Page 87: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 58341,4453 lb

- Beban agar baut tidak bocor (Hp), dengan menggunakan persamaan 12.90

Brownell and Young, hal 240 yaitu :

Hp = 2 x b x π x G x m x p

= 2 x 0,0313 x 3,14 x 66,0625 x 3,75 x 20,5743

= 2000,5602 lb

- Beban karena tekanan dalam (H), dengan menggunakan persamaan 12.89

Brownell and Young, hal 240 yaitu :

H = 5743,204

)0625,66(14,3

4

22

pG

= 70486,4061 lb

Jadi total berat pada kondisi operasi (Wm1)

Wm1 = H + Hp

= 70486,4061 lb + 2000,5602 lb

= 72486,4061 lb

Karena Wm1 (72486,4061 lb)> Wm2 (58341,4453 lb) maka yang mengontrol

adalah Wm1

- Perhitungan luas minimum bolting area (Am1), dengan menggunakan

persamaan 12.92 Brownell and Young, hal 240 yaitu :

Am1 = inf

Wm

b

8325,415000

9663,724861

- Menghitung bolt size optimum , dengan melihat tabel 10.4 hal 188 trial bolt

size = 7/8 in

Maka didapatkan : bolting area = 0,551 in2

Root area = 0,419 in2

Page 88: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jadi jumlah bolting minimum = buahareaRoot

Am53,11

419,0

8325,4

≈ 12 buah

Dari table 10.4 hal 188 diperoleh :

o Ukuran nominal baut : 7/8 in

o Root area (A) : 0,491 in2

o Bolt spacing : 2 1/16 in

o Jarak radial minimum : 1 1/4 in

o Jarak dari tepi (E) : 1 1/16 in

o Nut dimension : 1 7/16 in

o Radius Fillet maksimal : 3/8 in

- Bolting area diameter ( C )

C = di shell + 2 (1,145 x go x R) (Brownell and Young, hal 243)

Dimana : di shell = 65,625 in

Ho shell = tebal shell = 3/16 in = 0,1875 in

Sehingga : C = 65,625 + 2 (1,145 x 0,1875 x 0,1875)

= 66,3546 in

- Diameter luar flange (OD)

OD = bolting area diameter + 2.E

= 66,3546 + 2 . 1,0625 = 68,4796 in = A

- Cek lebar gasket

Ab actual = jumlah bolting x root area

= 12 x 0,419

Page 89: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 5,0280 in2

- Lebar gasket minimum

W = Gy2

fA allowactuab =

0625,6690002

150000280,5

= 0,0202 < 0,125 (memenuhi)

- Perhitungan moment

Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam) dengan persamaan 12.94

halaman 242, didapatkan :

W = f2

AAm b1 = 150002

0202,02385,4

= 73953,5862 lb

Jarak radial dan beban gasket yang bereaksi terhadap bolting circle (hg) adalah

: hg = ½ (C –G)

= ½ (66,3546 – 66,0625)

= 0,1461 in

Jadi moment flange, Ma = W . hg

= 73953,5862 x 0,1461

= 10801,2529 lb.in

Untuk keadaan mement pada kondisi operasi

W = 73953,5682 = Wm1

Moment and force pada daerah dalam flange (HD)

HD = 0,785 x B2 x p

Dimana : B = OD shell = 66 in

P = tekanan operasi = 20,5743 psia

Page 90: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Maka : HD = 0,785 x (662) x 20,5743

= 70353,0985 lb

jarak jari – jari (hD) dari bolting circle sampai HD adalah :

hD = ½ (C – B) (Brownell and Young persamaan 12.100, hal 242)

= ½ (66,3546 – 66)

= 0,1773 in

- Moment komponen (MD)

MD = HD x hD (Brownell and Young persamaan 12.96, hal 242)

= 70353,0985 x 0,1773

= 12473,9341 lb.in

- Perbedaan antara beban baut flange dengan gaya hidrostatik total (Hg)

adalah :

Hg = W – H = Wm1 – H

= 73953,5682 lb - 70486,4061 lb

= 3467,0771 lb

- Moment komponen (Mg)

Mg = Hg x hg (Brownell and Young persamaan 12.98, hal 242)

= 3467,0771 x 0,1461

= 506,3829 lb.in

- Perbedaan antara gaya hidrostatik total dengan gaya hidrostatik dalam area

flange, adalah :

HT = H - HD

= 70486,4061 - 3467,0771

Page 91: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 133,3076 lb

hT = ½ (hD + hg) = ½ (0,1773 + 0,1461)

= 0,1617 in

- Moment komponen (MT)

MT = HT x hT (Brownell and Young persamaan 12.97, hal 242)

= 133,3076 x 0,1617

= 21,5531 lb.in

- Jadi total moment pada keadaan operasi (Mo) adalah :

Mo = MD + MT + Mg

= 12473,9341 + 21,5531 + 506,3829 = 13001,8701 lb in

c. Perhitungan tebal flage

Dengan menggunakan persamaan 12.85, hal 242 Brownell and Young :

t =

5,0

o

BF

my

dimana : k = A/B

A = diameter luar flange (68,4796 in)

B = diameter dalam flange (66 in)

F = stress yang digunakan untuk bahan flange (15000)

Maka : K = 68,4796/66 = 1,0376

Dari Brownell and Young, fig 12.22, hal 238 didapatkan :

y = 50

Mo = 13001,8701 lb.in

Page 92: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Sehingga : t =

5,0

6615000

8701,1300150

= 0,8103 in

6.7. Perhitungan system peyangga

Sistem peyangga dirancang untuk meyangga berat bejana total dan

perlengkapannya.

Beban yang ditahan terdiri dari :

- Berat silinder dan tutupnya

- Berat larutan dalam silinder

- Berat pengaduk dan perlengkapannya

- Berat attachment

- Berat coil pendingin

a. Berat silinder dan tutupnya

Menghitung berat silinder

Ws = HIDOD4

22 (Walas, Pers 17.31 hal.566)

Dimana : Ws = berat silinder reactor (lb)

OD = diameter silinder luar reactor ( 66 in = 5,5 ft)

ID = diameter dalam silinder (65,625 in = 5,4688 ft)

H = tinggi silinder (10,8727 ft)

ρ = densitas bahan konstruksi (489 lb/ft2)

Maka : Ws = 4898734,84688,55,54

22

= 1430,6164 lb

Page 93: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menghitung berat tutup bagian atas

Wd = A x t x ρ

Dimana :

A = Luas tutup standart dished (ft2)

t = tebal tutup standart dished (0,0156 ft)

ρ = densitas bahan konstruksi (489 lb/ft2)

h = tinggi tutup standart dished (0,9242 ft)

Karena :

A = 6,28 x Rc x h (Hesse, pers 4.16, hal 92)

Rc = Crown radius = 170

Sehingga :

A = 6,28 x 170 x 0,9242

= 38,1230 ft

Jadi :

Wd = 38,1230 x 0,0156 x 489

= 291,2837 lb = 132,1242 kg

Menghitung berat tutup bagian bawah

Wd = A x t x ρ

Dimana :

A = Luas tutup konikal (ft2)

t = tebal tutup konikal (0,1875in = 0,0156 ft)

ρ = densitas bahan konstruksi (489 lb/ft2)

Karena :

Page 94: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

A = 22 D785,0)mD(h4)mD(785,0

D = diameter dalam silinder (65,625 in 5,4688 ft)

h = tinggi tutup konikal (1,7454 ft)

m = flat spot diameter = ½ . do

= ½ . 65,625 = 32,8125 in = 2,7344 ft

Maka :

A = 2

4688,5785,0)7344,24688,5(2

7454,1.4)7344,24688,5(785,0

= 38,1230 ft2

Jadi :

Wd = 38,1230 x 0,0156 x 489

= 291,2837 lb = 132,1242 kg

b. Berat larutan dalam silinder (W1)

W1 = m x t

Dimana : m = berat larutan dalam reactor = 13924,9534 lb/jam

t = waktu pengisian reactor = 1 jam

Maka : W1 = 13924,9534 x 1

= 13924,9534 lb = 6316,2601 kg

c. Berat poros pengaduk (Wp)

Wp = V x ρ

Dimana : Wp = berat poros pengaduk (lb)

V = volume poros pengaduk (ft2)

ρ = densitas dari bahan pengaduk (489 lb/ft3)

Page 95: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jika : V = ¼ x π (D2 x L)

D = diameter poros pengaduk = 0,0401 ft

L = panjang poros pengaduk = 7,7341 ft

Maka : V = ¼ . 3,14 . (0,04012 x 6,4748)

= 0,0098 ft3

Jadi : Wp = 0,0098 x 489

= 4,7764 lb = 2,1665 kg

d. Berat pengaduk

Wi = V x ρ

Dimana: Wi = Berat pengaduk (lb)

V = Volume total (ft3)

ρ = densitas dari bahan konstruksi (489 lb/ft3)

Jika : V = 4 (p x l x t )

p = panjang 1 kuping blade = Da/2 = 1,6406/2 = 0,11245 ft

l = lebar 1 kuping blade = 0,2789 ft

t = tebal 1 kuping blade = 0,4557 ft

Maka : V = 4 ( 0,11245 x 0,2789 x 0,4557)

= 0,2085ft3

Jadi : Wi = 0,2085 x 489

= 101,9725 lb = 46,2540 kg

e. Berat coil pendingin

Wc = ¼ . π . (OD2 – ID

2) . H .

Dimana : Wc = Berat coil pendingin (lb)

Page 96: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

OD = Diameter luar dari pipa pendingin = 0,675 in = 0,0563ft

ID = diameter dalam pipa pendingin = 0,0353 ft

H = panjang coil = 60,2074 ft

ρ = densitas bahan konstruksi = 489 lb/ft3

Jadi : Wc = ¼ . π . (0,05632 – 0,0353

2) . 60,2074. 489

= 14,1429 lb = 6,4151 kg

f. Berat attachment

Berat attcment meliputi perlengkapan seperti nozzle dan sebagainya.

Wa = 18 % x Ws (Brownell and Young, hal 157)

Dimana : Wa = Berat attachment (lb)

Ws = Berat silinder reactor = 954,6598 lb

Jadi : Wa = 18 % . 1430,6164

= 257,5110 lb = 116,8051 kg

Berat Total :

WT = Ws + Wd + W1 + Wp + Wi + Wc + Wa

= 1430,6164 + 7538,9736 + 13924,9534 + 4,7764 + 101,9725

+ 14,1429 + 257,5110

= 23564,2301 lb = 10688,5677 kg

Dengan factor keamanan adalah 10 % maka berat total reactor adalah :

= 90% . 23564,2301

= 21207,8071 lb = 9619,7109 kg

KOLOM PEYANGGA (LEG)

Page 97: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Direncanakan :

- Digunakan 4 buah kolom peyangga (kaki penahan)

- Digunakan kolom peyangga jenis I-beam

Perhitungan :

- Beban tiap kolom

P = n

W

Dbcn

LHPw4

Dimana :

P = Beban tiap kolom (lb)

Pw = Total beban permukaan karena angina (lb)

H = Tinggi vessel dari pondasi (ft)

L = Jarak antar vessel dengan dasar pondasi (ft)

Dbc= Diameter tangki (ft)

n = jumlah support

∑W = Berat total

Reaktor terletak didalam ruangan sehingga beban takanan angina tidak

dikontrol sehingga rumus berlaku :

P = n

W

= 4

2301,23564= 5891,0575 lb

Ditentukan jarak dengan tanah (L) = 5 ft

Panjang kolom penyangga = ( ½ . H) + ½ L

= ( ½ . 10,873) + 2,5

Page 98: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 13,5909 ft = 163,0905 in = 4,1425 m

Jadi tinggi penyangga (LEG) = 3,3808 m

- Trial ukuran I - Beam

Dari brownell and Young, App G, hal 355, dicoba ukuran (3 x 2 3/8) in,

didapatkan : Nominal Size = 3 in

Area of section (Ay) = 1,64 in2

Depth of beam (h) = 3 in2

Width of flange (b) = 2,330 in

Axis Ky-y (R) = 1,23 in

Dengan : L/R = 163,0905 /1,23 = 132,5939

Karena L/R antara 60 - 200, maka Fc = 18000 psi

Fc aman = 18000 psi

Jadi : A = amanFc

P =

18000

0575,5891 = 0,3273in

2

Karena A hitung < A table maka I Beam dengan ukuran (3x 2 3/8) in memenuhi.

Base Plate

Direncanakan :

- Dibuat base plate dengan toleransi panjang adalah 5% dan toleransi lebar

20%.

- Digunakan besi cor sebagai bahan konstruksi dari base plate (f = 600).

Perhitungan :

Luas penampang base plate

Abp = fbp

p

Page 99: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dimana :

Abp = luas penampang base plate

P = Beban dari tiap base plate = beban dari tiap kolom

fbp = Stress yang diterima oleh pondasi (bearing capacity) yang terbuat dari

beton (f = 600 lb/in2)

Jadi : Abp = 600

0575,5891 = 9,8184 in

2

Panjang dan lebar base plate

Abp = p x l

Dimana : p = panjang base plate (in) = 2 m + 0,95 h

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

Abp = luas base plate = 9,7406 in2

Diketahui m = n

Dari Brownell and Young, App G hal 354, didapatkan :

b = 5,5 in

h = 15 in

Jadi :

Abp = p x l

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

9,8184 = (2 m + 0,95 . 15) x (2 . n + 5,5)

9,8184 = 4 m2 + 38,1 m + 68,4

2,4546 = m2 + 9,325 m + 17,1

0 = m2 + 9,325 m + 13,2204

Sehingga :

Page 100: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

m12 = a2

ca4bb 2

= 12

)2204,13(148184,98184,9 2

m1 = - 1,7439 in

m2 = - 7,5811 in

diambil m1 = - 1,9277 in

jadi :

p = 2 m + 0,95 h = 2 (-1,7439) + 0,95 . 15 = 10,7623 in

l = 2 n + 0,8 b = 2 (-1,7439) + 0,8 . 5,5 = 0,9123 in

supaya A baru > Abp , maka diambil nilai yg terbesar yaitu 10,7623 in

Abaru = p x l = 10,7623 x 10,7623 = 115,8271 in2

Fc baru = P/ Abaru

= 5891,0575 / 115,8271

= 50,8608 < 600 lb/in2 (dimensi memenuhi)

Jadi m dan n baru :

- p = 2 m + 0,95 h

10,7623 = 2 . m + 0,95 . 15

mbaru = -1,7439 in

- l = 2 n + 0,8 b

10,7623 = 2 . n + 0,8 . 5,5

nbaru = 3,1811 in

Page 101: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

n baru > m baru , maka n mengontrol pemilihan terhadap base plate dihitung

berdasarkan n.

Tebal base plate

Tbp = (0,00015 x p x n2)0,5

Dimana :

Tbp = tebal base plate (in)

p = actual unit yang terjadi pada base plate (600 lb/in2)

n = 3,1811 in

Jadi : Tbp = (0,00015 x 600 x 3,18112)0,5

= 0,9543 in

Ukuran Baut

Beban tiap baut

P baut = 7644,14724

0575,5891

bautn

Plb/baut

A baut = baut

baut

f

P , diketahui f baut = 12000 lb/in

2, maka :

= 12000

7644,1472= 0,1227 in

2 ≈ ½ in

A baut = ¼ . π. db2

0,1227 = ¼. π. db2

db = 0,1218 in ≈ ½ in.

Dari Brownell and Young table 10.4 hal 188, didapatkan ukuran baut ½ in dengan

dimensi :

Ukuran baut = ½ in

Page 102: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bolt spacing = 1 ¼ in

Jarak radial minimal = 1 3/16 in

Edge distance = 5/8 in

Nut dimension = 7/8 in

Radius Fill max = ¼ in

Perhitungan Lug dan Gasket

Digunakan 2 plate horizontal (lug) dan 2 plate vertical (Gasket)

Tebal plate horizontal

thp = allowf

M6 (Brownell and Young, pers. 10.41 hal 193)

Jika :

M = hA112

RlPt2

223

β = 422

2

tR

13 (Brownell and Young, pers. 6.86 hal 194)

Dimana :

thp = tebal plate horizontal (in)

M = Banding moment (axial)(lb.in)

f allow = Stress axial (in)

t = tebal shell (in)

P = Gaya axial (∑W/n)(lb)

R = jari– jari vessel (in)

μ = Poisson ratio = 0,33 (untuk baja)

A = lebar lug (horizontal plate) (in)

Page 103: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

h = Tinggi gasket = tinggi lug (in)

untuk : β = 422

2

)16/3()625,2395,0(

33,013 = 0,2698

l = ½ ts + 1,5 + ½ b

= ½ (0,1875) + 1,5 + ½ (5,5) = 4,5938 in

A = h + 2 db

= 10,8333 + 2 ( ½ )

= 11,8333 in2

h = 5/3 x l

= (5/3 x (b + 2 db))

= (5/3 x (5,5 + 2 ( ½)))

= 10,8333 in

Maka : M = 8333,108333,11

233,0112

2)625,655,0(3438,47644,1472

2)16/3(

32698,0

= 13,8459 lb/in

Sehingga :

thp = 12000

8459,136= 0,0469 in ≈ 2/16 in

Tebal plate vertical

tg = 3/8 x thp

= 3/8 x 2/16

= 0,0469 in ≈ 1/16 in

Page 104: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kesimpulan Spesifikasi Reaktor

Kesimpulan Spesifikasi Reaktor

1. Silinder

- Bahan = High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316

- Tebal silinder (ts) = 3/16 in = 0,4763 cm

- Diameter luar (do) = 66 in = 1,6764 m

- Diameter dalam (di) = 65,625 in = 1,6668 m

- Tebal tutup atas (tha) = 3/16 in = 0,4763 cm

- Tebal tutup bawah (thb) = 3/16 in = 0,4763 cm

- Tinggi tutup atas (ha) = 11,0906 in = 0,2817 m

- Tinggi tutup bawah (hb) = 20,9443 in = 0,5319 m

- Tinggi silinder (Ls) = 98,4393 in = 2,5004 m

- Tinggi reaktor (H) = 130,4742 in = 3,3141 m

2. Pengaduk

Digunakan pengaduk jenis Propeller with 3 blades.

Bahan konstruksi pengaduk = High Alloy Steel SA 240Grade M Type 316

Bahan konstruksi poros pengaduk = Hot Rolled SAE 1020

- Diameter luar pengaduk = 1,6406 ft = 0,5 m = 19,6872 in

- Tinggi blade = 1,4766 ft = 0,45 m = 17,7192 in

- tinggi larutan dalam silinder = 6,7981 ft = 2,0721 m = 81,5772 in

- tinggi pengaduk dari dasar tangki = 1,2066 ft = 0,0306 m = 14,4792 in

- Diameter dalam pengaduk = 1,3406 ft = 0,0340 m = 16,0872 in

- Lebar blade = 0,2789 ft = 8,5 cm = 3,3468 in

Page 105: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Tebal bafle = 0,4557 ft = 13,8897 cm = 5,4684 in

- Diameter poros = 0,4813 in = 0,0401 ft

- Panjang poros = 96,7313 in = 8,0609 ft

- Daya pengaduk = 33 Hp

- Jumlah pengaduk = 1 buah

3. Koil pendingin

- Bahan = High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316

- Diameter dalam = 0,423 in

- Diameter luar = 0,675 in

- Jumlah lilitan = 10 buah

- Panjang lilitan = 60,2074 ft

- Tinggi coil = 24,3 in

4. Nozzle

o Nozzle untuk pemasukan C6H6

Diameter dalam (di) = 1,380 in

Diameter luar (do) = 1,660 in

Schedule (NPS) = 1 ¼ inc sch. 40

Luas (A) = 0,01040 ft2

Jumlah Baut = 4 buah

o Nozzle untuk pemasukan gas Chlor

Diameter dalam (di) = 1,6 in

Diameter luar (do) = 1,9 in

Schedule (NPS) = 1 ½ inc sch. 40

Page 106: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Luas (A) = 0,01414 ft2

Jumlah Baut = 4 buah

o Nozzle untuk pemasukan dan pengeluaran coil pendingin

Diameter dalam (di) = 0,493 in

Diameter luar (do) = 0,675 in

Schedule (NPS) = ½ inc sch. 40

Luas (A) = 0,00133 ft2

Jumlah Baut = 4 buah

o Nozzle untuk pengeluaran produk bawah

Diameter dalam (di) = 2,067 in

Diameter luar (do) = 2,375 in

Schedule (NPS) = 2 inc sch. 40

Luas (A) = 0,0233 ft2

Jumlah Baut = 4 buah

o Nozzle untuk pengeluaran produk atas

Diameter dalam (di) = 1,049 in

Diameter luar (do) = 1,315 in

Schedule (NPS) = 1inc sch. 40

Luas (A) = 0,006 ft2

Jumlah Baut = 4 buah

o Nozzle untuk hand hole

Diameter dalam (di) = 7/8 in

Diameter luar (do) = 16 in

Page 107: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Schedule (NPS) = 10

Luas (A) = 0,006 m

Jumlah Baut = 12 buah

5. Flange

- Bahan = High Alloy Steel SA 201 Grade B

- Tebal = 0,7312 in = 1,8573 cm

- Diameter luar = 56,4796 in = 1,4346 m

- Diameter dalam = 54 in = 1,3716 m

- Type = ring flange

6. Bolting

- Bahan = High Alloy Steel SA 193 Grade B7

- Ukuran = 1 in = 2,54 cm

- Jumlah baut = 12 buah

- Bolting area diameter = 54,3546 in = 1,3806 m

- Edge distance (E) = 1 1/16 in = 2,6987 cm

- Minimum radial (C) = 1 3/8 in = 2,4925 cm

7. Gasket

- Bahan konstruksi = Asbestos filled

- Lebar minimal (L) = 0,0313 in = 0,0795 cm

- Tebal (n) = 0,0625 in = 0,1587 cm

- Diameter rata – rata (G) = 54,0625 in = 1,3732 m

8. Sistem penyangga

- Jenis penyangga = kolom I beam

Page 108: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Jumlah = 4 buah

- Panjang = 133,1004 in = 3,3808 m

- Ukuran nominal pipa (NPS) = 3 x 2 3/86 in

- Area of section (Ay) = 20,46 in = 51,9684 cm

- Depth of beam (h) = 1,64 in = 4,1656 cm

- Widhth of flange (b) = 2,330 in = 5,9182 cm

- Axis Ky-y = 1,23 in = 3,1242 cm

9. Base plate

- Bahan konstruksi = Carbon steel

- Panjang = 10,7623 in = 27,7623 cm

- Lebar = 10,7623 in = 27,7623 cm

- Tebal = 0,9533 in = 2,4214 cm

- Ukuran baut = ½ in = 1,27 cm

- Jumlah baut = 4 buah

10. Lug dan Gasket

- Tebal plate horizontal = 2/16 in = 3,175 cm

- Tebal plate vertical = 1/16 in = 0,1588 cm

11. Sistem pondasi

- Bahan konstruksi = cement dan Gravel sand

- Ukuran atas = 15 x 15 in

- Ukuran bawah = 20 x 20 in

- Tinggi pondasi = 20 in

Page 109: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Nama Alat : Kolom Distilasi

Kode alat : D-120

Fungsi : Untuk memisahkan benzentrichlorid dari toluen dan air

Type : Sieve tray

Prinsip Kerja :

Kolom distilasi merupakan suatu bejana tegak yang berdiri pada skirt dan

pondasi beton. Feed dialirkan kedalam kolom distilasi yang memiliki plate yang

tersusun secara seri. Pada operasi normal uap bergerak keatas melalui lubang –

lubang tray yang terdispersi oleh liquid yang mengalir diatasnya. Akibat adanya

kontak tersebut sejumlah liquid diuapkan, kemudian uap yang terbentuk akan di

kondensasikan didalam kondensor dan dikeluarkan sebagai produk (distilat) dan

sebagian dikembalikan kedalam kolom distilasi sebagai refluk. Hasil bawah akan

dikeluarkan sebagai bottom produk.

Dari neraca massa Appendiks A dan neraca panas Appendiks B :

1. Feed masuk

Rate : 4038,5414 kg/jam

Temperatur : 129,4214 oC

2. Destilat

Rate : 21,3680 kg/jam

Page 110: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Temperatur : 108,0645 oC

3. Bottom

Rate : 4017,1734 kg/jam

Temperatur : 131,721 oC

Tahap perancangan:

1. Perancangan kolom distilasi

a. Jumlah plate yang dibutuhkan

b. Ukuran diameter kolom

c. Jarak antara tray (tray spacing)

d. Menentukan type tray

e. Konstruksi detail tray

2. Perencanaan nozzle

3. Perencanaan mekanis

4. Perencanaan skirt suport dan pondasi

6.1. Perancangan Kolom Distilasi

Dari neraca panas:

R = 0,2421

10,2421

0,2421

1R

R

Rm = 0,1614

10,1614

0,1614

1Rm

Rm

Dari fig. 11.7-3 Geankoplis hal 688, didapatkan :

Page 111: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

39,0actN

Nm

A. Menentukan jumlah plate

Penentuan jumlah plate minimum (Nm) dengan menggunakan metode

Fenske (persamaan 11.7-12 Geankoplis 3th

, hal 683)

Relative volality ( ) dari light key, dihitung dari temperatur dew point top dan

bubble point bottom, dimana:

Dari appendiks B didapat :

LD = 1,4025

LW = 0,6260

XLD = 0,0753

XHD = 0,9214

XLW = 0,0000004

XHW = 0,0000036

LK = ( LD x LW)1/2

= (1,4025 x 0,6260)1/2

= 0,9370

Nm =avL,

LWHWHDLD

α log

.W).W/X.D).(X.D/X(Xlog

= 9370,0log

)]5843,20.0000004,0/5843,20.0000036,0).(8209,0.9214,0/8209,0.0753,0log[(

= 5,1964 5 buah

N

N

N

NN minmin

1

Page 112: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

39,01

min

N

NN

N – 5 = 0,39 (N + 1)

N – 5 = 0,39 N + 0,39

N = 8,8361 9 buah

Jumlah plate aktual ditentukan dengan Gilliand Corelation antara plate actual

dengan refluks minimal dan plate teoritis, sehingga:

Nact = 9 buah

B. Menentukan letak umpan masuk

Penentuan letak umpan masuk menggunakan metode Kirk Bride’s (persamaan

11.7-21, Geankoplis 3th

halaman 687 )

])log[(206,0logHD

LW

LF

HF

X

X

D

Wx

X

X

Ns

Ne

=9214,0

0000004,0

3680,21

1734,4017

0344,0

0039,0log206,0

= -0,3796

Ns

Ne= 0,6841

Ne + Ns = 9

0,6841 Ns + Ns = 9

1,6841 Ns = 9

Ns = 5,3441 5

Ne + 5 = 9

Ne = 4

Page 113: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jadi feed masuk pada plate ke- 4 dari atas dan ke- 5 dari bawah

6.1.1. Menghitung BM rata – rata

Komponen XF XD XB YF YD YB BM

C6H5CH3 0.0039 0.1025 0.0000004 0.0065 0.0953 0.000001 92

C6H5CCl3 0.9617 0.0025 0.9999960 0.9034 0.0013 0.999999 195.5

H2O 0.0344 0.8950 0.0000036 0.0901 0.9035 0.000010 18

Total 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 305.5

Enriching

Bagian atas

BM Liquid = XD1.BMD1+XD2.BMD2+XD3.BMD3.

= (0,1025 x 92) + (0,0025 x 195,5) + (0,8950 x 18)

= 26,0310 lb/lbmol

BM Uap = YD1.BMD1+YD2.BMD2+YD3.BMD3

= (0,0953 x 92) + (0,0013 x 195,5) + (0,9035 x 18)

= 25,2740 lb/lbmol

Bagian Bawah

BM Liquid = XF1.BMF1+XF2.BMF2+XF3.BMF3

= (0,0039 x 92) + (0,9617 x 195,5) + (0,0344 x 18)

= 188,9894 lb/lbmol

BM Uap = YF1.BMF1+YF2.BMF2+YF3.BMF3

= (0,0065 x 92) + (0,9034 x 195,5) + (0,0901 x 18)

= 178,8343 lb/lbmol

Page 114: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Exhausting

Bagian Atas

BM Liquid = BM liqui bagian bawah enriching

= 188,9894 lb/lbmol

BM Uap = BM uap bagian bawah enriching

= 178,8343 lb/lbmol

Bagian Bawah

BM Liquid = XB1.BMB1+XB2.BMB2+XB3.BMB3

= (0,0000004 x 92) + (0,9999960 x 195,5) + (0,0000036 x 18)

= 195,4993 lb/lbmol

BM Uap = YB1.BMB1+YB2.BMB2+YB3.BMB3

= (0,000001 x 92) + (0,999999 x 195,5) + (0,00001 x 18)

= 195,5 lb/lbmol

6.1.2. Perhitungan beban distilasi

Uap Liquid

lbmol/jam BM lb/jam lbmol/jam BM lb/jam

Enriching

Atas 2.9753 25.2740 75.1974 0.5799 26.0310 15.0962

Bawah 2.9753 178.8343 532.0837 0.5799 188.9894 109.6011

Exhausting

Atas 29.9312 178.8343 5352.7244 45.3722 188.9894 8574.8693

Bawah 29.9312 195.5000 5851.5497 45.3722 195.4993 8870.2369

Perhitungan beban distilasi terletak pada exhausting bagian bawah.

L = 8870,2369 lb/jam, BM = 195,4493

V = 5851,5497 lb/jam, BM = 195,5

Page 115: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Densitas campuran:

To = 298,15 K

T1 = Suhu feed masuk Kolom distilasi = 402,5712 K

Vo = 359 (volume udara dalam keadaan standar)

Pi = Po = 1 atm

V = 3lb/ft 0,40331 x 402,5712 x 359

298,15x1 x 195,5

Po x Ti x Vo

Pi x To x BM

toluen = 54,1188 lb/ft3

benzentrichlorid = 54,8492 lb/ft3

air = 62,43 lb/ft3

L = (0,0039 x 54,1188) + (0,9617 x 54,8492) + (0,0344 x 62,43)

= 55,1070 lb/ft3

Volume trik flow rate.

QV =ik

jamx

V

V det3600

1

= /detikft 0302,4detik 3600

jam 1x

lb/ft 0,4033

lb/jam5851,5497 3

3

QL = 3

48,7

60

1

ft

galx

menit

jamx

L

L

= gpm 20,0668ft

lb 7,48x

menit 60

jam 1x

lb/ft 55,1070

lb/jam8870,236933

Menentukan Surface Tension ( )

=

4

5,18

VL

Page 116: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

=

4

5,18

4033,01070,55

= 76,4502 dyne/cm

6.1.3. Menentukan diameter dan tray spacing

G = C )( VLV

C = konstanta Ludwig fig 8-38 hal 56

d = 1,13G

Vm

Misal Lw/d = 60 % didapat Ad = 5% At (Ludwig gbr 8.69 hal 88)

Harga shell = ( x dT/12)h1 (h1= $3,0/ft2)

Harga tray = {(1-0,5) /4 d2)h2 (h2=$1,5/ft

2)

Harga downcomer = (0,6 d T/12)h3 (h3= $0,7 /ft2)

Harga total = harga shell + Harga tray + Harga downcomer

Dengan cara tersebut didapatkan harga pada tabel berikut untuk T=10-20 in

T

(in) C

G

(lb/ft2)

d

(ft)

Harga

shell

($)

Harga

tray

($)

Harga

downcomer

($)

Harga total

($)

10 210 986.3924 2.7523 21.6052 8.4735 0.35 30.4287

12 365 1714.4440 2.0876 19.6654 4.8752 0.42 24.9606

15 520 2442.4955 1.7490 20.5948 3.4220 0.525 24.5418

18 640 3006.1483 1.5766 22.2767 2.7804 0.63 25.6871

20 690 3241.0036 1.5184 23.8382 2.5789 0.7 27.1171

Diambil T 12 in dengan d = 1,7490 ft = 20,988 in karena mempunyai harga yang

paling murah.

Page 117: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

6.1.4. Menentukan type aliran

L = gpmmenit

ftgalx

ftlb

jamlb0668,20

60

/48,7

/1070,55

/2369,8870 3

3

dari gambar 8.63 Ludwig hal 96, type aliran adalah “Reverse Flow”

EVALUASI HASIL RANCANGAN

1. Pengecekan terhadap liquid head (hd)

Qmax = 1,3 x L = 1,3 x 20,0668 gpm = 22,0869 gpm

Qmin = 0,7 x L = 0,7 x 20,0668 gpm = 14,0468 gpm

d = 1.7490 ft = 20,9883 in

T = 15 in

L = 20,0668 gpm

V = 5851,5497 lb/jam

how max =

3/2

98,2

max

Lw

Q How min =

3/2

98,2

min

Lw

Q

hw = 1,5 – 2 (diambil 2)

hlmax = hw + how max

hlmin = hw + how min

lw/d 55 60 65 70 75 80 85

lw 11.5436 12.5930 13.6424 14.6918 15.7413 16.7907 17.8401

how max 0.8316 0.7847 0.7439 0.7081 0.6763 0.6478 0.6221

how min 0.5504 0.5194 0.4924 0.4687 0.4476 0.4287 0.4118

hw 2 2 2 2 2 2 2

Hl max 2.8316 2.7847 2.7439 2.7081 2.6763 2.6478 2.6221

Hl min 2.5504 2.5194 2.4924 2.4687 2.4476 2.4287 2.4118

Page 118: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diambil optimalisasi diameter Kolom distilasi sesuai dengan Lw/d 85%, maka:

hw- hc = 0,25 in

untuk hw = 1,5 in, maka hc = 1,25 in

untuk hw = 2 in, maka hc = 1,75 in

untuk hc = 1,25 in

Adc = 1549,0144

1,25 x 17,8401

144

hc x lw

Ad = 17,5 % At = 0,175 (0,25 d2) = 0,4202 ft

2

Ap = 0,1549 ft2 (karena Adc < Ad)

hd = 0,03 0851,0100

max2

xAp

QL < 1 in memenuhi

Kesimpulan sementara:

d = 1,7490 ft

T = 15 in

hw = 2 in

hd = 0,0851 in

2. Pengecekan harga tray spacing

Untuk lw/d = 85 %, pada gambar 8,48 Ludwig didapatkan harga

Wd = 23,5 %d = 4,9323 in

r = d/2 = 1,7490/2 ft = 0,8745 ft

x = ftWsWdd

2135,012

39323,48745,0

122

Aa = )sin(2 1222

r

xrxrx

Page 119: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= )8745,0

2135,0sin8745.02135,08745,02135,0(2 1222

= 19,2123

Untuk bentuk maka Ao/Aa = 0,9065/in2

Sehingga:

n 2.5 3 3.5 4 4.5

Ao 2.7866 1.9351 1.4217 1.0885 0.8600

Untuk n = 3 Vo max:

V = det/0302,43600.4033,0

5497,5851

)3600.(

3ftV

V max = det/2392,50302,43,13,1 3ftxVx

Uo max = 7075,29351,1

2392,5max

Ao

Vft/detik

Ac = At – (2 Ad) = 0,25 d2 – 2 x 0,4202 = 1,9812 ft

2

hp =

22

125,14,02

14,112Ac

Ao

Ac

Ao

gc

Uo

L

V

=

22

9812,1

9351,11

9812,1

9351,125,14,0

2,32.2

7075,214,1

1070,55

4033,012

= 1,2978 in

hr = 5662,01070,55

2,312,31

L

in

hl = how + hw

= 0,6221 + 2

= 2,6221

Page 120: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ht = hp + hr + hl

= 1,2978 + 0,5662 + 2,6221

= 4,4861

hb = ht + hl + hd

= 4,4861 + 2,6221 + 0,0851

= 7,1934

Pengecekan 5,0hwT

hb

5,0215

1934,7

0,4231 0,5 (memenuhi)

3. Pengecekan stabilitas tray dan weeping

Syarat hpm hpw

V min = 8211,20302,47,07,0 xxV ft/det

Uo min = 4579,19351,1

8211,2min

Ao

Vft/det

hpm =

22

125,14,02

14,112Ac

Ao

Ac

Ao

gc

Uo

L

V

=

22

9812,1

9351,11

9812,1

9351,125,14,0

2,32.2

4579,114,1

1070,55

4033,012

= 0,3763 ft = 4,5156 in

hpw = 0,2 + 0,5 hl

= 0,2 + 0,5(2,6221)

= 1,5111 in

Page 121: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Syarat stabil hpm hpw

4,5156 1,5111 (memenuhi)

4. Pengecekan pada entrainment

Syarat tidak terjadi entraintment e0/e 1 dimana e0 = 0,1

Uc = ft/det 2,6445Ac

Vmax

Tc = T – 2,5(hl)

= 15 – 2,5(2,6221)

= 8,4447 in

e = 0,22 0051,04447,8

2,6445

4502,76

7322,0

732,32,3

Tc

Uc

eo/e =0051,0

1,0

= 19,5517 1 memenuhi

5. Pelepasan uap dalam downcomer

Syarat pelepasan uap dalam downcomer : wl/wd 0,6 in

wl = )(6,0 hbhwThow

= )1934,7215(6221,06,0

= 2,3277 in

wd = 23,5 % d (Ludwig fig 8,48)

= 4,9323 in

4719,09323,4

3277,2

wd

wl 0,6 memenuhi

Page 122: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

6.1.5. Menentukan dimensi kolom

Menentukan tinggi kolom :

Jumlah tray aktual = 9

Jumlah tray total = tray aktual + 1tray kondensor + 1 tray reboiler

= 9 + 1 + 1

= 11

Jarak antar tray (T) = 15 in

Tinggi shell = (11 x 15 in) = 165 in = 13,75 ft

Diameter kolom distilasi (di) = 1,7490 ft = 20,9883 in

Penentuan tinggi tutup atas dan tutup bawah (standard dished)

V dish = 0,0847 di3 = 0,4532 ft

3

Tinggi tutup (la=lb) = 0,169 d = 0,2956 ft

Tinggi tangki total = la + lb + ls

= (0,2956 + 0,2956 + 13,75) ft

= 14,3412 ft = 172,0941 in

Menentukan volume kolom distilasi

Umpan masuk = 8903,4492 lb/jam

Waktu tinggal volume selama 1 jam

V liquida = L

F

= 35666,1611070,55

14492,8903ft

jamx

Page 123: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kolom distilasi diisi 80% maka:

V kolom = 9583,2018,0

5666,161ft

3

V liquid dalam shell = V liq – V dish

= 161,5666 – 0,4532 = 161,1134 ft3

Vls = 0,25 di2 hl

hl = ftxdi

Vls0916,67

7490,125,0

1134,161

25,0 22

Menentukan tekanan design

P design = P operasi

= 14,7 psig

Menentukan tebal tangki (ts)

Berdasarkan Brownell & Young hal 254 & 335 bahan yang digunakan Carbon

Steel SA 135 Grade B, F= 12750, C= 1/16, E = 0,85

ts =16

1

)6,0(2 piFxE

pixdi

= 16

1

)7,146,085,012750(2

9833,207,14

xx

x

= 16

3

16

2278,1

Standardisasi do = di + 2ts

= 21,3633 in

Pendekatan ke do = 22 in

di = do – 2ts

= 22 -2(3/16)

Page 124: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 21,6250 in = 1,8021 ft

Menentukan tebal tutup atas dan bawah standar dished (tha dan thb)

r = d = 21,6250 in = 1,8021 ft

16

3

16

4154,1

16

1

)7,141,085,012750(

6250,217,14885,0

1,0

885,0

xx

xx

piFxE

xpixrtha

6.2. Perancangan Nozzle

Nozzle pada kolom distilasi dibagi menjadi 5 macam :

1. Nozzle feed masuk

2. Nozzle top kolom

3. Nozzle refluks kondensor

4. Nozzle bottom kolom

5. Nozzle uap reboiler

Uraian :

6.2.1. Nozzle Feed Masuk

Rate massa = 4038,5414 Kg/jam = 8903,4492 lb/jam

liquida = 55,1070 lb/ft3

det/0449,0det3600

1

/1070,55

/4492,8903m Q 3

3

L

ftxftlb

jamlb

Asumsi : aliran turbulen,

Dari Peter & Timmerhaus 3th

, persamaan 45 hal.381, didapat:

Di optimal = 3,9 x QL 0,45

x 0,13

Page 125: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 3,9 x 0,0449 0,45

x 55,1070 0,13

= 1,6250 in ≈ 2 in

Digunakan pipa standar 2 in, dari App A. Tabel A.5-1, Geankoplis, dimana:

Dnom = 2 in Sch 40 ST 40S

OD = 2,375 in = 0,1979 ft

ID = 2,067 in = 0,1722 ft

Luas Area (A) = 0,0233 ft2 = 3,3552 in

2

Pengecekan asumsi:

Laju alir liquida ( V ) = dtftft

ikft

A

Q/9262,1

0233,0

det/0449,02

3

4Re

1073,2

1070,559262,11723,0

x

xxxvxDN

= 66972,4898 > 4000 (memenuhi)

6.2.2. Nozzle Uap Keluar Top Kolom

Rate massa = 21,3680 Kg/jam = 47,1082 lb/jam

liquida = 55,1070 lb/ft3

det/0001,0det3600

1

/1070,55

/1082,47m Q 3

3

L

ftxftlb

jamlb

Dari Peter & Timmerhaus 3th

, persamaan 45 hal.381, didapat:

Di optimal = 3,9 x QL 0,45

x 0,13

= 3,9 x 0,0001 0,45

x 55,1070 0,13

= 0,1076 in ≈ 1/2 in

6.2.3. Nozzle Refluks Kondensor

Rate massa = 5,1733 Kg/jam = 11,4052 lb/jam

Page 126: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

liquida = 55,1070 lb/ft3

det/57490,5det3600

1

/1070,55

/4052,11m Q 3

3L

ftExftlb

jamlb

Dari Peter & Timmerhaus 3th

, persamaan 45 hal.381, didapat:

Di optimal = 3,9 x QL 0,45

x 0,13

= 3,9 x 5,7490E-50,45

x 55,1070 0,13

= 0,0811 in ≈ 1/2 in

6.2.4. Nozzle Bottom Kolom

Rate massa = 4017,1734 Kg/jam = 8856,3409 lb/jam

liquida = 55,1070 lb/ft3

det/0446,0det3600

1

/1070,55

/3409,8856m Q 3

3L

ftxftlb

jamlb

Asumsi : aliran turbulen,

Dari Peter & Timmerhaus 3th

, persamaan 45 hal.381, didapat:

Di optimal = 3,9 x QL 0,45

x 0,13

= 3,9 x 0,0446 0,45

x 55,1070 0,13

= 1,6211 in ≈ 2 in

Digunakan pipa standar 2 in, dari App A. Tabel A.5-1, Geankoplis, dimana:

Dnom = 2 in Sch 40 ST 40S

OD = 2,375 in = 0,1979 ft

ID = 2,067 in = 0,1723 ft

Luas Area (A) = 0,0233 ft2 = 3,3522 in

2

Pengecekan asumsi:

Page 127: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Laju alir liquida ( V ) = det/9160,10233,0

det/0446,02

3

ftft

ikft

A

Q

Nre= 41073,2

1070,559160,11723,0

x

xxxvxD

= 75778,1317 > 4000 (memenuhi)

6.2.5. Nozzle Uap Reboiler

Rate massa = 21,3680 Kg/jam = 47,1082 lb/jam

liquida = 55,1070 lb/ft3

det/0002,0det3600

1

/1070,55

/1082,47m Q 3

3L

ftxftlb

jamlb

Asumsi : aliran turbulen.

Dari Peter & Timmerhaus 3th

, persamaan 45 hal.381, didapat:

Di optimal = 3,9 x QL 0,45

x 0,13

= 3,9 x 0,0002 0,45

x 55,1070 0,13

= 0,1536 in ≈ 1/2 in

Digunakan pipa standar 1/2 in, dari App A. Tabel A,5-1, Geankoplis, dimana:

Dnom = 1/2 in Sch 40 ST 40S

OD = 0,840 in = 0,07 ft

ID = 0,662 in = 0,0518 ft

Luas Area (A) = 0,0021 ft2

Pengecekan asumsi:

Laju alir liquida ( V ) = det/1125,000211,0

det/0002,02

3

ftft

ikft

A

Q

Page 128: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Nre = 41073,2

1070,551125,00518,0

x

xxxvxD

= 13393,9823 > 4000 (memenuhi)

Dari Brownell & Young, fig 12.3 hal 222 didapat dimensi flange untuk semua

nozzle. dipilih Flange Standart Type Slip-on. dengan dimensi:

Nozzle NPS A T R E L B

A 2 6 ¾ 3 5/8 3 1/16 1 2.44

B 1/2 3 1/2 7/16 1 3/8 1 3/16 5/8 0.88

C 1/2 3 1/2 7/16 1 3/8 1 3/16 5/8 0.88

D 2 6 ¾ 3 5/8 3 1/16 1 2.44

E 1/2 3 1/2 7/16 1 3/8 1 3/16 5/8 0.88

Keterangan:

Nozzle A : Nozzle feed masuk

Nozzle B : Nozzle top kolom

Nozzle C : Nozzle refluks kondensor

Nozzle D : Nozzle uap reboiler

Nozzle E : Nozzle bottom kolom

NPS : Ukuran nominal pipa

A : Diameter luar flange, in

T : Tebal minimal flange, in

R : Diameter luar bagian yang menonjol, in

E : Diameter hubungan, in

L : Panjang hubungan, in

B : Diameter dalam flange, in

6.3. Sambungan antar tutup dengan shell

Page 129: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Untuk mempermudah pemeliharaan dan perbaikan dari kolom distilasi,

maka tutup menara dihubungkan dengan bagian shell menggunakan sistem flange

dan bolting.

1. Flange

Bahan : High Alloy Steel SA – 336 grade F8 Type 304

Tensile stress minimum : 75000

Allowable stress : 16000

(Brownell & Young, App. D hal 344)

Type flange : Ring Flange Lose Type

2. Bolting

Bahan : High Alloy Steel SA – 193 grade F8 Type 304

Tensile stress minimum : 75000

Allowable stress : 13300

(Brownell & Young, App. D hal 344)

3. Gasket

Bahan : Asbestos

(Brownell & Young, fig 12.11 hal 228)

Tebal : 1/16

Gasket factor (m) : 2,75

Minimum Design seating stress (Y) : 3700 Psi

6.3.1. Menentukan lebar Gasket

Penentuan lebar gasket dengan menggunakan rumus dari Brownell & Young

persamaan 12.2 hal 226:

Page 130: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

)1(

.

mpy

mpy

di

do

)175,2(7,14(3700

)75,27,14(3700 x

di

do

002,1di

do

di gasket = OD shell = 22 in

do gasket = 1,002 x 22 = 22,0443 in

lebar gasket minimum = 0222,02

220443,22

2

dido

=16

2

16

3546,0

Diambil lebar gasket = 2/16 in

Diameter rata – rata gasket ( G) = di + lebar gasket

= 22 + 2/16

= 22,125 in

6.3.2. Perhitungan jumlah dan ukuran baut

A. Perhitungan Beban Baut

- Beban supaya gasket tidak bocor (HY)

Wm2 = HY = b x x G x y (Brownell & Young, pers 12.88 hal 240)

Dari fig 12.12, hal 229 didapatkan lebar setting gasket bawah:

untuk bo< ¼ , b = bo = 1/16 = 0,0625 in

sehingga:

HY = Wm2 = 0,0625 x 3,14 x 22,125 x 3700

Page 131: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 16065,5156 lb

= 7287,2040 Kg

- Beban tanpa tekanan (Hp)

m = 2,75 (Brownell & Young fig. 12.11 hal 228)

Hp = 2 x b x x G x m x p (Brownell & Young, pers 12.90 hal 240)

= 2 x 0,0625 x 3,14 x 22,125 x 2,75 x 14,7

= 351,0532 lb

= 159,2353 Kg

- Beban baut karena internal pressure (H)

H =4

G x 2 xp (Brownell & young, pers 12.89 hal 140)

=4

14,7 x 22,125 x 3.14 2

= 5648,7656 lb

= 2562,2400 Kg

Jadi total berat pada kondisi operasi

Wm1 = H + Hp

= 2562,2400 + 159,2353

= 2721,4753 Kg = 5999,8188 lb

B. Perhitungan luas bolting minimum area

Dengan persamaan 12-92, Brownell & Young, hal 240

Page 132: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Am = 2079,113300

5156,160652

fa

Wmin

2

C. Perhitungan ukuran bolt minimum

Dari Brownell & Young, tabel 10.4 hal 188 dicoba:

Ukuran baut = ½ in

Root area = 0,126 in2

Maka jumlah bolting minimum

126,0

2079,1

areaRoot

Am

= 9,5868 ≈ 10 buah

Dari Brownell & Young, tabel 10.4 hal 188 didapat:

Bolt spacing (Bs) = 1 ¼ in

Minimum Radial distance (R) = 13/16 in

Edge distance (E) = 5/8 in

Bolting circle diameter (C) = ID shell + 2(1,4159 x go + R)

Dengan go = tebal shell = 3/16 in

ID shell = 19,6250 in

C = ID + 2(1,4159 go + R)

= 21,6250 + 2((1,415 x 3/16) + 13/16 )

= 23,7810 in

n x Bs/ = 10 x 1 1/4 /3,14 = 3,9809 << 10 (memenuhi)

Page 133: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diameter luar flange:

OD = C + 2E = 23,7810 + 2(5/8 ) = 25,0310 in

Cek lebar gasket :

Ab actual = jumlah bolt x root area = 10 x 0,126 = 1,26 in2

Lebar gasket minimum = 125,22370014,32

1330026,1

2 xxx

x

GxYxx

FxAbaktual

= 0,0326 < 2/16 (memenuhi)

D. Perhitungan moment

Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam)

W = 2

)( xFaAmAb (Brownell & Young pers 12.94 hal 242)

= 2

13300)2079,1261,1( x

= 16411,7578 lb

Jarak radial dari beban gasket terhadap bolt circle (hg)

hg = 2

GC (Brownell & Young pers 12.101 hal 242)

= 2

125,227810,23

= 0,8280 in

Moment flange (Ma)

Ma = hg x W = 0,8280 x 16411,7578 = 13588,6277 lbin

Dalam keadaan operasi:

W = Wm1 = 2721,4753 Kg = 5999,8188 lb

Moment & force pada daerah dalam flange (HD)

Page 134: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

HD = 0,785 x B2 x p (Brownell & Young, pers. 12,96 hal 242)

Dimana:

B = Diameter luar shell = 22 in

P = tekanan = 14,7 psi

HD = 0,785 x 222 x 14,7 = 5585,1180 lb

Radial bolt circle pada aksi HD

hD = (C-B)/2 = (23,7810-22)/2 = 0,8905 in

Moment HD:

MD = hD x HD ( Brownell & Young, pers. 12.96 hal 242)

= 0,8905 x 5585,1180 lb in = 4973,4429 lb in

HG = W – H (Brownell & Young, pers. 12.98 hal 242)

= 16411,7578 lb – 5648,7656 lb

= 10762,9923 lb

MG = hG x HG ( Brownell & Young, pers. 12.98 hal 242)

= 0,8280 x 10762,9923

= 8911,5558 lb

HT = H – HD ( Brownell & Young, pers. 12.97 hal 242)

= 5648,7656 lb – 5585,1180

= 63,6476 lb

hT = (hD + hG)/2

= (0,8905 + 0,8280)/2

= 0,8592 in

Moment MT

Page 135: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

MT = HT x hT

= 63,6476 x 0,8592 = 54,6880 lb in

Moment total pada keadaan operasi:

Mo = MD + MG + MT

= 4973,4429 + 8911,5558 + 54,6880

= 13939,6866

Maka Mmax = Mo (karena Mo > Ma)

6.3.3. Perhitungan tebal flange

Dengan persamaan 12.85, Brownell & Young, hal 242

fxB

MxYt

max

Dimana : K = B

A

A = diameter luar flange = 25,0310 in

B = diameter luar shell = 22 in

Maka :

K = 1378,122

0310,25in

Dari Brownell & Young fig. 12.2 hal 238 dengan harga K = 1,1378

didapatkan harga Y = 15

Sehingga tebal flange :

Page 136: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

fxB

MxYt

max

8346,02213300

6866,1393915

x

xt in = 1 in

6.4. Perhitungan Penyangga

Penyangga dirancang untuk menahan beban kolom distilasi dan perlengkapannya.

Beban – beban yang ditahan oleh kolom penyangga terdiri dari:

a. Berat bagian shell

- Berat shell

- Berat tutup

b. Berat Kelengkapan bagian dalam

- Berat downcomer

- Berat tray

c. Berat kelengkapan bagian luar

- Berat pipa

- Berat attachment seperti nozzle, valve, dan alat kontrol.

6.4.1. Perhitungan beban yang harus ditahan kolom penyangga

a. Berat Shell

Tebal shell = 3/16 in = 0,0156 ft

OD shell = 22 in

ID shell = 21,6250 in

Tinggi shell = 172,0941 in = 14,341 ft

Page 137: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Keliling shell = /4 x (do2 – di

2 )

= 3,14/4 x (222 – 21,6250

2 )

= 205,4738 in = 17,1228 ft

Luas shell = Keliling shell x tebal shell

= 17,1228 x 0,0156

= 0,2675 ft2

Volume shell = luas shell x tinggi

= 0,2675 x 14,341

= 3,8369 ft3

steel = 490 (Brownell & Young pers. 9.1 hal 156)

Berat shell (Ws) = Volume x steel

= 3,8369 x 490

= 1880,0779 lb

= 852,7900 Kg

b. Berat tutup

Wdi = A x t x steel

A = 6,28 x Rc x h ( Hess pers 4.16 hal 192)

Dimana:

Wd = berat tutup standart dish (lb)

A = luas tutup standart dish (ft2)

t = berat tutup standart dish = 3/16 in = 0,0156 ft

= densitas

Rc = crown radius = 89,6250 in = 7,4688 ft

Page 138: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

h = tinggi tutup standart dish = 0,2956 ft

Maka :

A = 6,28 x 89,6250 x 0,2956 = 13,8641 ft2

Sehingga berat satu tutup:

Wdi = A x t x steel

Wdi = 13,8641 x 0,0156 x 490 = 106,1469 lb

Berat tutup total:

Wtu = 2Wdi = 2 x 106,1469 = 212,2938 lb

c. Berat Downcomer

Dipakai dasar perhitungan dengan downcomer tanpa lubang aliran uap.

Luas downcomer = ¼ x x di2 = ¼ x 3,14 x (21,6250/12)

2

= 2,5493 ft2

Volume = luas x tebal

= 2,5493 x 0,0156 = 0,0398 ft3

Berat satu plate = volume x

= 0,0398 x 490 = 19,5180 lb

Berat downcomer (Wd) = jumlah plate x berat 1 plate

= 11 x 19,5180 = 214,6981 lb

d. Berat tray

Ditetapkan berat tray = 25 lb/ft2 (Brownell & Young hal 157)

Luas tray = Ac-Ao

= 1,9812 – 1,9351

= 0,0460 ft2

Page 139: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jumlah tray = 11 buah

Berat tray (Wtr) = n x luas tray x berat tray

= 11 x 0,0460 x 25

= 12,6627 lb

Penyangga tray yang digunakan equal angles (Brownell & Young, App.G hal 358)

Ukuran = 1 ½ “ x 1 ½ “ x 1/4 “

Berat = 2,34 lb/ft

Wpt = 2,34 x 11 x (1,5/12) = 3,2175 lb

e. Berat larutan

Rumus : W1 = m x t

Dimana :

W1 = berat larutan dalam kolom distilasi = 4038,5414 Kg/j = 8903,4492 lb/j

t = waktu tinggal dalam kolom distilasi = 1 jam

Maka:

W1 = 8903,4492 lb/jam x 1 jam = 8903,4492 lb

f. Berat pipa

Pipa yang mencakup untuk feed, uap, reboiler, kondensor, dan bottom produk.

Ditetapkan = 2 x tinggi kolom distilasi

= 2 x 172,0941

= 344,1881 in = 28,6823 ft

Diambil rata – rata pipa 1 ½ in Sch 40 dengan berat 2,718 lb/ft

Berat pipa (Wp) = 28,6823 x 2,718 = 77,9586 lb

Page 140: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

g. Berat attachment

Berat attachment meliputi nozzle, valve, dan alat kontrol

Rumus: Wa = 18% Ws (Brownell & Young, pers 9.8 hal 157)

= 18% x 1880,0799 lb = 338,4140 lb

Jadi berat total yang harus ditopang penyangga:

Wtotal = Ws + Wtu + Wd + Wtr + Wpt + W1 + Wp + Wa

= 11642,7718 lb = 5281,0787 Kg

6.4.2. Perencanaan Skirt Support

- Sistem penyangga yang digunakan adalah skirt support

- Kolom secara keseluruhan terbuat dari Carbon Steel SA-240 Grade M

Type 316

- Tinggi support = 3 ft = 36 in

Menentukan tebal skirt

- Stress karena angin

tOD

Hdf

eff

wb.

..89,15

2

2

(Brownell & Young pers. 9.20 hal 183)

H = tinggi skirt ke top kolom = tinggi suport + tinggi tangki

H = 3 + 14,3412 = 17,3412 ft = 208,0941 in

deff = (Do + Di)/2 = (22 + 21,6250)/2 = 21,8125 in

ttx

1133,31010

22

208,0941 x 21,8125 x 15,89 f

2

2

wb

- Stress dead weight

Page 141: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ttxx

Wf db

5404,168

2214,3

7718,11642

tdo x

- Stress kompresi maksimum

fc maks = 0,125 E (t/do) cos

Dimana : E concrete = 2.106 psi (Brownell&Young, hal 183)

fc maks = 0,125 x 2.106 (t/22)

= 11363,6364 t

fc maks = fwb + fdb (Brownell & Young,pers 9.80 hal 183)

ttt

5404,1681133,310106364,11363

t = 1,6564 in

Jadi tebal skirt yang digunakan 1,6564 in

6.4.3. Perhitungan bearing plate

Dari Brownell & Young table 10.1 hal 184 diperoleh:

fc’ = 3000 psi

fc max = 1200 psi

n = 10

Ttrial = fs allowable untuk structural seukuran steel skirt =20.000 psi

Diameter kolom = 21,6250 in

Ditetapkan:

ID bearing plate = 22 in = 1,8333 ft

OD bearing plate = 27,5 in = 2,2917 ft

Ukuran baut = 1 ¼ in ( Brownell & young,table 10.4 hal 188)

Page 142: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jumlah baut = 10

Luas bolt = 0,890 in2

Pw = 0,0025 x Vw2 ( Brownell & young, pers 9.11 hal 158)

Dimana:

Pw = tekanan angin permukaan alat (lb/ft2)

Vw = kecepatan angin = 100 mph

Maka:

Pw = 0,0025 x 1002 = 25 lb/ft

2

Dengan menggunakan persamaan 9.12 Brownell & Young hal 159

Mw = ½ x Pw x H2 x deff

Dimana:

Mw = bending moment pada puncak kolom (lb ft)

deff = diameter efektif vessel = (do + di)/2 = 21,8125 in = 1,8177 ft

H = tinggi dari skirt ke top kolom = 17,3412 ft = 208,0941 in

Maka:

Mw = 81992,1621 lbft

t3 = (OD - ID)BP/2

= (27,5 - 22)/2 = 2,75

Diperkirakan fc = 1200 psi

kd

fcn

kdd

fs .

)(

fsnfck

1

Page 143: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

fsn

fsk

1

1 (Brownell & Young pers 10.3 hal 184)

0570,0

120010

200001

1k

3t dk x 2

dk x x 2 xmax)( fcboltcirclefc

12006399,57275,2220570,02

22 x x0,05702 x1200

xxx

Dari Brownell & Young table 10.2 hal 186, untuk harga k = 0,0570 maka:

Cc = 0,8791 z = 0,4789

Ct = 2,8740 j = 0,7666

Tensile load (Ft) dapat dihitung berdasarkan Eq.10-24, Brownell&Young,

hal 188:

lbx

jxd

xdzxWdwMwFt

5457,39395)12/25(7666,0

(27,5/12)x 0,4789x11642,7718-81992,1621

Dimana:

A = root area = 0,89 in2 (Brownell & Young, tabel 10.4 hal 188)

dbolt =1 1/4 in

jumlah baut = 10

t1 = (10 x 0,89) / (3,14 x 27,5) = 0,1031 in

Relationship pada tension side:

F1 = fs x t1 x r C1 (Brownell & Young, pers 10.9 hal185)

Page 144: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

fs = 1405,48368740,25,271031,0

5457,39395

1 xxCxrxt

F

t

t psi

F1 + Wdw - Fc = 0 (Brownell & Young, pers 10.27 hal186)

Fc = Ft + Wdw

= 39395,5457 + 11642,7718

= 51038,3174 lb

Compressive stress sesungguhnya pada bolt circle (fc)

fc =(t2 + n t1 ) x r x fc x Cc (Brownell & Young, pers 10.8 hal185)

t2 = t3 – t1 = 2,75 – 0,1031 = 2,6469 in

xrxCcntt

Fcfc

)( 12

8791,05,27)1031,0.106469,2(

3174,51038

xxfc

0881,574fc psi

Pengecekan harga k

fcn

fsk

1

1 (Brownell & Young pers 10.3 hal 184)

1078,0

0881,57410

1405,48361

1k

Untuk harga k = 0,0533 maka

Cc = 0,8471 z = 0,4802

Ct = 2,8893 j = 0,7659

Page 145: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

lbx

jxd

xdzxWdwMwFt

4008,39415)12/5,27(7659,0

) x(27,5/120,4802 x11642,7718-81992,1621

t1 = (10 x 0,89) / (3,14 x 27,5) = 0,1031 in

Relationship pada tension side:

fs = 8884,48128893.25,271031,0

4008,39415

1 xxCxrxt

F

t

t psi

Fc = Ft + Wdw

= 39415,4008 + 11642,7718

= 51058,1726 lb

Compressive stress sesungguhnya pada bolt circle (fc):

t2 = t3 – t1 = 2,75 – 0,1031 = 2,6469 in

xrxCcntt

Fcfc

)( 12

8471,05,27)1031,0.106469,2(

1726,51058

xxfc

9716,595fc psi

Pengecekan harga k

fcn

fsk

1

1 (Brownell & Young pers 10.3 hal 184)

1118,0

9716,59510

8884,48121

1k

Page 146: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Mengecek compressive stress baut maksimum (fscomp) yang sesungguhnya

berdasarkan persamaan 10.2, Brownell &Young, hal 184:

fscompressive = n x fc = 10 x 595,9716 = 5959,716 psi

Kemudian dari persamaan 10.30, Brownell&Young, hal 187, didapat:

Fc max induced = {fc bolt circle induced x dxkx

tdxkx

2

2 3 }

= psixx

xxx 12004433,862

5,271118,02

75,25,271118,02716,5959

Dari Brownel & Young, table 10.4 hal 188 didapatkan ukuran baut 1 3/8 “

dengan dimensi:

Bolt Spacing min (Bs) = 31/16

Nut dimension = 23/16 in

Bearing plate = type eksternal bolting chair, pada plate

dipasang compressing ring agar lebih kuat

Ditetapkan tinggi gusset = 12 in

Bearing plate diperkuat dengan 8 buah gusset yang mempunyai jarak yang

sama (gusset spasing/b)

Dari gambar 10.6 Brownel & Young, hal 191 didapat :

Lebar gusset = A = 9 + 1 3/8 = 10

3/8

Jarak antara gusset = b = 8 + 1 3/8 = 9

3/8

Luas area bolt (Ab) = 1,054 in2

Maximum bolt load (P) ditentukan :

P = fs x Ab (persamaan 10,35,Brownell&Young, hal 190)

Dimana: fs = hasil perhitungan yang disebabkan oleh baut

Page 147: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 4812,8884 lb/in2

Beban bolt (P) = fs x Ab

= 4812,8884 x 1,054 = 5072,7844 lb

l = (ODBP-ODshell)/2

=(27,55-22)/2 = 2,75

b/l = 9,375/2,75 = 3,41

Dari Brownell&Young, tabel 10.4 hal 188 didapat :

e = 0,5 x Nut dimension across flat

= 0,5 x 2,1875 = 1,09 in

= poison ratio = 0,3 (untuk steel ,pers 10.39,Brownell hal 192)

1 = 0

Maksimum bending moment (MY)

121

ln14 e

xxP

MY

0109,114,3

75,22ln3,01

14,34

5072,7844

x

xxx

x

= 651,1367 lbin

Tebal compresion plate (t5)

4420,020000

1367,65166 ts

x

f

xM

allow

Y 1/2 in

Maka tebal compression plate adalah 1/2 in

Tebal bearing plate (t4)

Page 148: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3769,020000)375,175,2(

1367,6516

).(

6

3

4

x

fbhdt

xMt

allow

Y 1/2 in

Maka tebal bearing plate adalah 1/2 in

Tinggi gusset (t6)

t6 = 3/8 x t5 =

3/8 x 0,4420 = 0,1657 in 1/2 in

Maka tebal gusset = 1/2 in

6.4.4. Dimensi Anchor bolt

Panjang = 12 in

Diameter = 4 in

Jumlah = 10 buah

6.4.5. Dimensi pondasi

Pondasi terdiri beban dengan kandungan air 6 US gal per 94 lb sack

cement (dari Brownell & Young table 10.1, hal184)

Beban total yang harus ditahan pondasi :

Berat beban bejana total

Berat kolom penyangga

Berat base plate

Ditentukan:

Masing – masing kolom penyangga diberi pondasi

Spesifikasi pondasi didasarkan atas berat beban setiap kolom

penyangga pada sistem pondasi

Page 149: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Spesifikasi semua penyangga sama

Data:

Beban yang ditanggung tiap kolom penyangga:

= ¼ x 11642,7718

= 2910,6929

Beban tiap penyangga = berat x tinggi

= 35 lb/in x 172,0941 in

= 6023,2922 lb

Berat total :

W = 2910,6929 + 6023,2922

= 8933,9851 lb

Gaya yang bekerja pada pondasi dianggap sebagai gaya vertical berat

kolom, sedangkan bidang kerja dianggap bujur sangkar dengan

perencanaan ukuran :

Luas tanah untuk atas pondasi = Luas pondasi atas

= 40 x 40 = 1600 in2

Luas tanah untuk dasar pondasi = luas pondasi bawah

= 50 x 50 = 2500 in2

Tinggi pondasi (t) = 24 in

Luas rata-rata (A) = ½ x (402+50

2) = 2050 in

2

Volume pondasi (Vp) = A x t

= 2050 in2 x 24 in =49200 in

3

Densitas untuk gravel = 126 lb/ft3

(Perry’s 6th table 3-118)

Page 150: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Maka:

Wpondasi = V x = 49200 in3 x 126 lb/ft

3 x 5,787.10

-4ft

3/in

3

= 3587,5 lb

Berat total keseluruhan :

Wtotal = 8933,9851 + 3587,5 = 12521,4851 lb

Tekanan tanah

Pondasi didirikan di atas Cement sand & gravel dengan minimum safe

bearing power = 5 ton/ ft3

dan maksimum safe bearing power = 10 ton/ft3

(Hesse, tabel 12.2 hal 327)

Acuan harga safety didasarkan pada minimum bearing power yaitu 5ton/ft3

Kemampuan tanah menahan takanan sebesar:

P = 5 ton/ft3 x (2240lb/1ton) x (1 ft/144 in

2)

= 77,7778 lb/in2

Tekanan dari sistem pondasi terhadap luas tanah (P)

P = Wtotal / A

= 12521,4851 lb / 2050 in2

= 6,1080 lb/in2 <<< 77,7778 lb/in

2

Kesimpulan:

Karena tekanan yang diberikan pada tanah lebih kecil dari kemampuan

tanah menahan tekanan, maka pondasi dengan ukuran (40 x40) in2 untuk

Page 151: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

luas atas, (50 x 50) in2 untuk luas bawah dan tinggi pondasi 24 in dapat

digunakan (aman).

Spesifikasi Kolom Distilasi :

1. Silinder

Diameter dalam : 21,6250 in

Diameter luar : 22 in

Tinggi : 165 in

Tebal : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 135 Grade B

2. Tutup atas dan Tutup Bawah

Crown radius : 21,6250 in

Tinggi : 3,5470 in

Tebal : 3/16 in

Bahan kostruksi : Carbon steel SA 135 Grade B

3. Tray

Jumlah tray : 11

Tray spacing : 15 in

Susunan pitch : segitiga

Bahan kostruksi : Carbon steel SA 135 Grade B

4. Downcomer

Lebar : 4,9323 in

Luas : 367,0979 in2

Page 152: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bahan kostruksi : Carbon steel SA 135 Grade B

5. Nozzle

Diameter nozzle feed masuk : 2 in

Diameter top kolom : ½ in

Diameter refluks kondensor : ½ in

Diameter uap reboiler : ½ in

Diameter bottom kolom : 2 in

6. Flange dan Gasket

Diameter flange : 25,0310 in

Tebal flange : 0,8346 in ≈ 1 in

Bahan kostruksi flange : High Alloy Steel SA 336 Grade F8 Type 304

Lebar gasket : 2/16

Diameter gasket : 22,0443 in

Bahan kostruksi gasket : asbestos

7. Baut

Ukuran baut : ½ in

Bolting minimal : 10 buah

Diameter Bolt Circle : 23,7810 in

Bahan kostruksi : High Alloy Steel SA 336 Grade F8 Type 304

8. Skirt Support

Tinggi : 36 in

Page 153: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tebal : 1,6564 in

Bahan kostruksi : High Alloy Steel SA 336 Grade M Type 316

9. Bearing Support

Type : Eksternal bolting chair

Diameter dalam : 22 in

Tebal bearing plate : 0,3769 in

Tinggi gusset : 12 in

Jumlah gusset : 10 buah

Tebal gusset : 0,1657 in

Tebal compression plate : 0,3769 in

Jumlah bolt : 10 buah

Bahan kostruksi : Carbon steel SA 135 Grade B

10. Anchor Bolt

Panjang : 12 in

Diameter : 4 in

Jumlah : 10 buah

11. Pondasi

Type : 6 US Gallon water/94 lb sack cement

Luas tanah bagian atas : 1600 in2

Luas tanah bagian bawah : 2500 in2

Tinggi pondasi : 24 in

Bahan konstruksi : Cement, sand and gravel

Page 154: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

7.1. Instrumentasi

Instrumentasi merupakan bagian yang sangat penting dalam mendirikan

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

(recorder) dan pengontrol (controller). Dalam industri kimia banyak menggunakan

variabel – variabel yang memerlukan pengontrolan, baik secara otomatis maupun

manual seperti temperatur, tekanan, laju alir, ketinggian cairan suatu alat.

Pengontrolan secara otomatis menghasilkan kualitas produk yang terbaik, juga

dapat mengurangi kebutuhan tenaga kerja. Pada pra rencana pabrik nitrobenzene

ini, instrumen yang digunakan ada yang secara manual maupun secara otomatis,

tergantung dari sistem peralatan dan faktor pertimbangan teknis serta

ekonominya. Dengan adanya instrumentasi ini diharapkan :

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

2. Rate produksi diatur dalam batas – batas yang direncanakan.

3. Kualitas produksi lebih terjaga dan terjadi.

4. Mempermudah pengoperasian alat.

5. Kondisi – kondisi berbahaya dapat diketahui lebih dini melalui alarm

peringatan.

6. Keselamatan kerja lebih terjamin.

7. Efisiensi kerja akan meningkat.

Page 155: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Pada umumnya instrumentasi dapat dibedakan berdasarkan proses kerjanya,

yaitu :

1. Proses manual

Pada proses manual biasanya peralatan itu hanya terdiri dari instrumentasi

petunjuk dan pencatat saja yang sepenuhnya ditangani oleh tenaga manusia.

2. Proses otomatis

Pengendalian secara otomatis dilakukan dengan alat kontrol yang dapat

bekerja dengan sendirinya dan terhubung oleh monitor agar setiap saat kita

dapat memantau performance alat proses.

Pengendalian proses dilakukan secara otomatis dengan pertimbangan biaya

yang cukup matang, karena biasanya penggunaan alat kontrol otomatis

memerlukan biaya yang lebih besar atau sebaliknya lebih murah daripada

pemakaian alat kontrol manual. Pengendalian secara otomatis mempunyai

keuntungan, antara lain :

Mengurangi jumlah pegawai (man power)

Keselamatan kerja lebih terjamin

Hasil proses lebih akurat dan dapat dipertanggung jawabkan.

Pada pra rencana pabrik asam benzoat, alat – alat kontrol otomatis yang

digunakan adalah :

1. Temperatur Controller (TC)

Dipasang pada alat yang memerlukan penjagaan suhu, agar tetap beroperasi

pada temperatur konstan.

Page 156: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

2. Flow Controller (FC)

Dipasang pada alat yang berfungsi untuk mengendalikan laju alir fluida yang

melalui perpipaan agar tidak terjadi over load bahan masuk.

3. Pressure Controller (PC)

Dipasang pada alat yang memerlukan penjagaan tekanan, agar beroperasi pada

tekanan konstan.

4. Level indikator (LI)

Alat ini dipasang untuk mengetahui maksimal dan minimal ketinggian fluida

yang ada dalam tangki agar tidak melebihi batas yang telah ditentukan, dan

mengetahui ada tidaknya ketersediaan bahan dalam tangki.

5. Flow Rasio Controller (FRC)

Alat ini dipasang untuk menjaga aliran masuk agar sesuai dengan

perbandingan bahan yang sudah ditentukan.

Pemasangan alat instrument pada masing – masing peralatan proses

terlihat pada table 7.1.

Tabel 7.1. Pemasangan alat control pada pra renacana asam benzoat.

No. Kode Nama Alat Instrumen Jumlah

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

F-112

F-113

R-110

D-120

F-121

R-130

M-132

F-134

Storage Toluene

Storage Cl2

Reaktor I

Destilasi I

Storage dari reactor I

Reaktor II

Tangki Pencampur

Storage dari raktor II

LI

PC

LI,PC,FC,TC

LC, FC

LI,

FC,LI,FRC

LI, FC

LI

1

1

1

1

1

1

1

1

Page 157: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

9.

10.

D-140

F-157

Destilasi II

Strorage HCl

TC, LC, FC

LI

1

1

Agar sasaran dan tujuan tersebut di atas dapat tercapai, maka didalam

perencanaan instrumentasi haruslah diingat hal – hal sebagai berikut :

1. Pemilihan instrumentasi harus direncanakan tentang pemilihan alat serta

tempat pemasangan agar initial failure dari alat tersebut setelah dipasang bisa

dihindarkan.

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

berikut :

a. Reability

Reability dapat dipenuhi dengan jalan dapat melihat alat yang mempunyai

kategori :

Sedikit gangguan

Sedikit kerusakan

Mudah ditangani

b. Maintenanbility

Alat harus diseleksi agar mudah dalam perawatan dan pemeliharaan dapat

dilaksanankan dengan mudah dan dengan biaya perawatan yang murah.

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

instrumen cost semakin rendah.

Page 158: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

7.2. Keselamatan Kerja

Usaha – usaha untuk mencegah atau mengurangi terjadinya bahaya –

bahaya yang muncul di pabrik diantaranya :

1. Bangunan pabrik

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

diperhatikan adalah :

Konstruksi harus mendapatkan perhatian yang cukup tinggi.

Peralatan petunjuk untuk pengamanan terhadap bahaya yang alamiah

seperti petir, angin dan sebagainya perlu diperhatikan kelengkapannya.

2. Ventilasi

Pada ruang proses maupun yang lainnya, pertukaran udara diusahakan dengan

baik, sehingga dapat memberikan kesegaran kepada karyawannya serta dapat

menghindari gangguan terhadap pernapasan. Dengan demikian dapat

diharapkan effisiensi kerja meningkat.

3. Alat – alat bergerak

Pada peralatan gerak sebaiknya diberi jarak yang cukup antara masing –

masing peralatan sehingga mempermudah penanganan dan perbaikannya

ditinjau dari segi keamanan.

4. Perpipaan

Jalur proses yang terletak di atas permukaan tanah lebih baik daripada

diletakkan dibawah tanah karena hal tersebut menyangkut timbulnya

bahaya akibat kebocoran dan sulit untuk mengetahui letak kebocoran.

Fire stop dan drain harus dipasang pada jarak yang teratur.

Page 159: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Pengaturan dari perpipaan dan valve penting untuk pengamanan operasi.

Bila terjadi kebocoran pada check valve sebaiknya diatasi dengan

pemasangan block valve disamping check valve.

Sebelum pipa – pipa dipasang sebaiknya dilakukan tes hidrostatik yang

bertujuan untuk mencegah terjadinya stress yang berlebihan pada bagian –

bagian tertentu atau pada bagian pondasi.

Pada bagian pipa – pipa yang bersuhu tinggi hendaknya diisolasi sehingga

tidak membahayakan.

5. Karyawan

Pada karyawan terutama para operator perlu diberikan bimbingan agar

karyawan dapat melaksanankan tugasnya dengan baik dan tidak

membahayakan keselamatan jiwanya maupun keselamatan orang lain.

6. Listrik

Pada pengoperasian maupun perbaikan instalasi listrik hendaknya selalu

menggunakan alat pengaman yang disediakan pabrik, dengan demikian dalam

pengoperasiannya maupun perbaikan para pekerja dapat terjaga

keselamatannya.

Hal – hal yang perlu diperhatikan adalah :

Peralatan – peralatan yang sangat penting seperti switcher dan

transformator sebaiknya diletakkan ditempat yang aman atau tersendiri.

Peralatan listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda – tanda tertentu

dengan jelas. Sebaiknya disediakan pembangkit tenaga (power supply)

cadangan.

Page 160: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Semua bagian pabrik harus diberikan penerangan yang cukup.

7. Pencegahan dan penanggulangan kebakaran

Penyebab kebakaran antar lain :

Kebakaran yang terjadi berasl dari utilitas, bengkel, laboratorium, unit

proses dan lain – lain.

Terjadinya loncatan bunga api listrik pada saklar dan stop kontak serta

instrumen yang lain.

Cara penanggulangan kebakaran :

Menenpatkan alat – alat utilitas yang cukup jauh dari power plant, tapi

praktis dari unit operasi.

Menghilangkan bahan – bahan yang mudah terbakar.

Bangunan seperti bengkel, laboratorium dan kantor sebaiknya diletakkan

berdekatan dengan unit operasi.

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

yang berisi bahan yang mudah terbakar.

Pemisahan isolasi pada pemadam kebakaran di setiap bagian pabrik.

Menyediakan unit operasi pemadam kebakaran yang dilengkapi dengan

alat – alat penanggulangan kebakaran yang lengkap.

Apabila terjadi kebakaran, api harus dilokalisir dan diusahakan dapat

diketahui kemungkinan apa saja yang dapat terjadi dan bagaimanan cara

mengatasinya dan dengan segera menghubungi unit pemadam kebakaran

setempat.

Page 161: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

8. Pencegahan dan penanggulangan kebocoran gas

Selama gas dan uap dapat dikendalikan, keduanya tidak menimbulkan bahaya.

Tetapi keadaan ini dapat berubah dengan cepat karena adanya gangguan

operasi, kesalahan manipulasi, kesalahan peralatan atau kesalahan manusia

yang mengakibatkan keluarnya gas atau uap beracun atau yang dapat terbakar

ke atmosfer dalam jumlah yang besar. Cara penanggulangan kebocoran gas

antara lain :

Menyelamatkan karyawan yang tidak dapat keluar dari ruangan beracun

(pertolongan pertama).

Menghindarkan kebocoran gas yang lebih lanjut.

Membuka pintu – pintu dan jendela – jendela.

Menghidupkan ventilasi ruangan.

Reparasi kerusakan baru dapat dilaksanakan setelah udara di dalam ruanganan

tidak mengganggu pernapasan. Jika yang terjadi adalah kebocoran gas yang

mudah terbakar, petugas pemadam kebakaran harus segera dipanggil karena

dapat timbul ledakan yang diakibatkan oleh suatu sumber api.

9. Situasi dengan resiko kerusakan yang meningkat drastis

Kadang – kadang proses yang berlangsung dalam pabrik tidak berlangsung

seperti yang diharapkan. Kejadian – kejadian seperti kerusakan alat, kenaikan

temperatur atau terhentinya aliran listrik bila tidak segera ditanggulangi dapat

menimbulkan situasi yang mengakibatkan kerusakan besar. Sebagian dari

perlengkapan teknis pada peralatan kimia berfungsi sebagai pengaman

terhadap timbulnya suatu kecelakaan. Misalnya :

Page 162: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Pengaman temperatur dengan umpan balik

Alat pengaman terhadap tekanan berlebih

Sinyal – sinyal akustik dan optik yang dihidupkan oleh data – data hasil

pengukuran.

Bahan pemadam untuk menekan ledakan yang berfungsi secara otomatis.

Pemindahan hubungan secara otomatis ke agregat darutat ( misalnya arus

listrik darurat )

10. Bahaya listrik

Bahaya pengoperasian maupun perbaikan instrument listrik hendaknya

selalu menggunakan alat pengaman yang disediakan pabrik, sehingga para

pekerja dapat terjaga keselamatannya.

Hal – hal yang perlu diperhatikan :

a. Semua bagian pabrik harus diberi penerangan yang cukup.

b. Peralatan yang penting seperti switcher dan transformator diletakkan di

tempat yang aman dan tersendiri.

c. Peralatan listrik di bawah tanah sebaiknya di beri tanda dengan jelas.

Selain itu gangguan yang tidak dapat diperkirakan sebelumnya pun dapat juga

terjadi. Penyebab gangguan ini sangant bervariasi sekali tergantung dari prosesnya

sendiri, karena itu tidak mungkin diberikan instruksi – instruksi yang tepat tentang

apa yang harus dilakukan. Hal – hal yang umum dilakukan antara lain :

Tindakan – tindakan pengamanan dilakukan dengan segera untuk

menghindarkan kenaikan resiko kerusakan, misalnya : memutuakan aliran

bahan dan energi yang berbahaya ( bila tidak ada kemungkinan lain lakukan

Page 163: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

dengan improvisasi ), mendinginkan atau melakukan penggantian udara

dengan vebtilasi ( alat dan ruangan )

Pemasangan papan peringatan dan penutupan tempat tersebut.

Pembuatan laporan pada pimpinan, dan pimpinan akan memutuskna tindakan

– tindakan keselamatan yang masih harus dilakukan.

Selain itu, keselamatan kerja karyawan juga termasuk hal – hal yang sangat

penting untuk diperhatikan. Para karyawan, terutama operator perlu diberi

bimbingan atau pengarahan, sehingga karyawan dapat melaksanakan tugasnya

dengan baik dan tidak membahayakan jiwanya maupun orang lain. Dengan

disiplin dan kesadaran khususnya para operaor maka dapat tercipta etos kerja yang

tinggi dan aman, sehingga dapat mengurangi kecelakaan kerja bahkan harus

diusahakan tanpa adanya kecelakaan kerja. Adapun peralatan keselamatan kerja

Pra Rencana Asam Benzoat, yaitu :

Tabel 7.2. Alat keselamatan kerja pada pabrik Asam Benzoat

No. Alat pelindung Lokasi penggunaan

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Helm

Sepatu bot

Sarung tangan

Masker

Isolasi panas dan pagar

Pemadam kebakaran

P3K

Pekerja pada bagian bahan baku, proses

produksi

Pekerja pada bagian bahan baku, utilitas

produksi

Pekerja pada bagian bahan baku , proses ,

laboratorium

Pekerja pada bagian proses, laboratorium

Semua unit proses

Pekerja pada bagian reactor

Seluruh karyawan kantor dan lapangan

Seluruh karyawan kantor dan lapangan

Page 164: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

8.

9.

10.

Jas laboratorium

Sepatu dengan ujung

besi

Isolasi dan panel

Karyawan laboratorium

Pekerja pada bagian proses

Kabel – kabel listrik

7.3. Dampak Lingkungan dan Penanganan Limbah

Setiap proses produksi akan menghasilkan buangan. Buangan yang

dihasilkan dapat menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan sehingga kualitas

lingkungan menurun sampai tingkat tertentu dan tidak dapat berfungsi sesuai

dengan peruntukkannya, misalnya pencemaran air menyebabkan terjadinya

perubahan kualitas air sehingga berbahaya untuk sumber makanan, kesehatan

manusia, hewan, perikanan, pertanian ataupun rekreasi. Untuk menghindarinya

perlu dilakukan suatu pengolahan lingkungan. Adapun hirarki dari pengolahan

lingkungan adalah :

Pengurangan buangan di sumbernya

Pemanfaatan buangan di luar ( eksternal )

Pengelolaan buangan ( IPAL )

Pembuangan terkontrol

Macam – macam pencemaran antara lain :

1. Pencemaran fisik, antara lain :

Warna

Bau dan rasa

Suhu

Page 165: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kekeruhan

2. Pencemaran kimia

pH

CO2 dan CO2 agresif

BOD dan COD

DO

Alkalinitas

Zat padat terlarut

Pengelolaan buangan yang dilakukan mengacu pada peraturan lingkungan hidup

meliputi :

Undang – undang No 23 tahun 1997 tentang lingkungan hidup

Peraturan pemerintah No. 51 tahun 1994 tentang baku mutu limbah cair.

Selain itu juga perlu diterapkannya Reuse, Recover dan Refinery, melalui

tindakan – tindakan :

Menghemat pemakaian bahan baku dan energi

Menghindari kebocoran bahan dari penyimpangan atau proses produksi

Mengurangi emisi dan jumlah buangan

Menerapkan pengetahuan dan teknologi bersih

Membiasakan sikap dan tingakah laku cinta kebersihan dan lingkungan

Pengelolaan buangan secara garis besar dibagi menjadi 4 tahap, yaitu :

1. Tahap pendahuluan ( preliminary treatment )

2. Tahap penanggulangan ( primary treatment )

3. Tahap penanggulangan sekunder ( secondary treatment )

Page 166: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

4. Tahap penanggulangan tersier ( tertiary treatment )

Tujuan dari pengolahan buangan adalah :

1. Mencegah dan mengurangi pencemaran lingkungan yang ditimbulkan akibat

pembuangan buangan ke dalam lingkungan kehidupan penduduk, terutama

masuknya polutan ke dalam tanah sehingga dapat mencemari air tanah dan air

sungai.

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

buangan terutama senyawa – senyawa organik menjadi bahan – bahan yang

lebih berguna.

3. Mengurangi senyawa beracun yang mematikan mikroba penyebab penyakit.

Page 167: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB VIII

UTILITAS

Unit utilitas merupakan sarana yang sangat penting bagi kelagsungan

proses produksi. Unit utilitas yang diperlukan pada pra rencana pabrik Asam

benzoat ini meliputi :

1. Penyediaan steam

2. Unit penyediaan air

3. Unit penyediaan listrik

4. Unit penyediaan bahan bakar

8.1. Unit penyediaan air

8.1.1. Air umpan boiler

Air umpan boiler merupakan bahan baku pembuatan steam yang berfungsi

sebagai media pemanas. Kebutuhan steam sebesar 4.963,4019 kg/jam digunakan

pada heater (E-117), Heater (E-115), Reaktor I (R-110), Heater (E-123), Reboiler

I (E-128), Heater (E-133), Reaktor II (R-130), Heater (E-136) dan Reboiler II

(E-141 ) Air umpan boiler disediakan dengan excess 15% sebagai faktor

keamanan dan 10% sebagai faktor kehilangan sehingga kebutuhan air umpan

boiler adalah 6.204,2523 kg/jam

Page 168: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Steam yang digunakan adalah saturated steam yang mempunyai tekanan

39,2734 atm dan temperatur 250oC. Steam yang telah menjadi kondensat

dikembalikan lagi ke tangki penampung steam kondensat.

Air umpan boiler tersebut mempunyai syarat sebagai berikut :

Total padatan = 3500 ppm

Alkalinitas = 700 ppm

Padatan terlarut = 300 ppm

Silica = 60 – 100 ppm

Besi = 0,1 mg/L

Tembaga = 0,5 mg/L

Oksigen = 0,007 mg/L

Kesadahan (hardness) = 0

Kekeruhan = 175 ppm

Minyak = 7 ppm

Residual fosfat = 140 ppm

(data diambil dari perry.6 th ed, hal 9-76)

Selain harus memenuhi persyaratan tersebut diatas, air umpan boiler harus

bebas dari :

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

H2S, NH3.

Zat – zat yang dapat menyebabkan busa, yaitu organik, anorganik dan zat tak

terlarut dalam jumlah besar.

Page 169: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Untuk memenuhi persyaratan tersebut dan mencegah kerusakan pada

boiler, sebelum digunakan air umpan boiler harus diolah dulu, melalui deaerator

untuk menghilangkan gas – gas terlarut.

8.1.2. Air sanitasi

Air saniyasi digunakan untuk keperluan laboratorium, kantor, air untuk

mencuci, mandi taman, dan lain – lain. Air sanitasi yang dibutuhkan sekitar

2.058,9270 kg/jam. Standart air sanitasi yang dipenuhi :

a. Syarat fisik :

Tidak berwarna dan tidak keruh

Tidak berasa, tidak berbusa dan tidak berbau

Suhu berada di bawah suhu udara

Mempunyai pH yang netral

b. Syarat kimia :

Tidak beracun

Tidak mengandung zat organic

Tidak mengandung bakteri, terutama bakteri pathogen

c. Syarat mikrobiologis

Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri pathogen

yang dapat merubah sifat fisik air.

(salvato, Jr. hal 34)

8.1.3. Air pendingin

Page 170: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Air pendingin digunakan untuk peralatan – peralatan yang memerlukan

pendingin seperti Kondensor I (E-125), Cooler (E-131), Kondensor II (E-142),

Kristalizer (X-150). Adapun kebutuhan air pendingin yang diperlukan adalah

sebesar 11.590,0414 kg/jam.

8.1.4. Air proses

Air proses yaitu air yang digunakan langsung untuk proses produksi. Air

proses digunakan untuk keperluan alat – alat, seperti Scrubber I (D-124),

Scrubber II (D-137) dan Reaktor II (M-130). Air proses yang dibutuhkan

63.740,7493 kg/jam.

Proses pengolahan air pada unit pengolahan air

Air dari sungai dipompa dengan pompa (L-211) menuju bak

sedimentasi (F-212) yang berfungsi untuk mengendapkan lumpur yang

terikut. Dari bak sedimentasi (F-212) air dipompa menuju skimmer (F-214)

yang berfungsi untuk memisahkan kotoran yang mengapung. Dari bak

skimmer air dipompa (L-215) menuju tangki clarifier (H-210), disini terjadi

proses koagulasi dan flokulasi dengan penambahan alum sebagai zat

koagulan dan diadakan pengadukan dengan kecepatan lambat agar alum

dan air dapat bercampur secara homogen.

Setelah terjadi proses koagulasi dan flokulasi dalam tangki clarifier (H-

210), air kemudian menuju bak clarifier (F-216) dan dipompa (L-217)

menuju ke sand filter ( H-218) yang berfungsi untuk menyaring air dari

kotoran-kotoran yang masih tersisa. Dari sand filter air masuk ke bak air

bersih (F-219) dan diolah sesuai dengan fungsinya masing-masing, yaitu :

a. Pengolahan air sanitasi

Air dari bak air bersih (F-219) dipompa (L-223) menuju bak klorinasi (F-

224) dan ditambahkan disinfektan klor (Cl2) sebanyak 1 ppm yang

diinjeksikan langsung kedalam pipa. Dari bak klorinasi, air dipompa (L-

225) menuju bak air sanitasi (F-226) dan siap dipergunakan sebagai air

sanitasi.

b. Pelunakan air umpan boiler

Pelunakan air boiler yang dilakukan dengan pertukaran ion didalam

demineralisasi yang terdiri dari 2 tangki, yaitu tangki kation exchanger (D-

Page 171: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

220A) dan anion exchanger (D-220B). Kation exchanger (D-220A) yang

digunakan adalah resin Polystyrene Phosponed dan anion yang digunakan

adalah Polystyrene Phase.

Air dari bak air bersih (F-219) dialirkan dengan pompa (L-221) menuju

kation exchanger (D-220A) untuk menghilangkan ion-ion yang dapat

menyebabkan kesadahan (ion-ion bikarbonat, ion sulfat dan klor).

Selanjutnya air dialirkan menuju anion exchanger (D-220B) untuk

dihilangkan anion-anion yang mengganggu proses.

Pemakaian resin yang terus menerus menyebabkan resin tidak aktif lagi.

Hal ini dapat diketahui dari pemeriksaan kesadahan air umpan boiler. Resin

yang sudah tidak aktif menunjukkan bahwa resin sudah tidak jenuh dan

perlu diregenerasi.

Air umpan boiler yang telah bebas dari ion-ion pengganggu ditampung

dalam bak air lunak (F-222). Untuk memenuhi kebutuhan air umpan boiler,

air lunak dipompa (L-231) menuju deaerator (D-232) untuk menghilangkan

gas-gas impuritis pada air umpan boiler dengan sistem pemanasan. Dari

deaerator air dialirkan dengan pompa (L-233) menuju boiler (Q-230). Steam

yang dihasilkan boiler didistribusikan ke peralatan dan kondensat yang

dihasilkan direcycle.

c. Pengolahan air pendingin

Untuk memenuhi kebutuhan air pendingin dari bak air bersih (F-219),

air dipompa (L-241) ke bak air pendingin (F-242) kemudian dialirkan ke

peralatan dengan pompa (L-243). Setelah digunakan air direcycle ke cooling

tower (P-240) dan selanjutnya air kembalikan ke bak air pendingin (F-242).

d. Pengolahan air proses

Air dari bak air lunak (F-222) dapat langsung digunakan sebagai air

proses tanpa pengolahan lebih lanjut.

8.2. Unit pengolahan steam

Bahan baku pembuatan steam adalah air umpan boiler, steam yang

dibutuhkan dalam proses mempunyai kondisi :

Tekanan : 39,2734 atm

Temperatur : 250 oC

Zat – zat yang terkandung dalam air umpan boiler yang dapat merusakkan

boiler adalah :

Kadar zat terlarut (soluable metter) yang tinggi.

Zat padat terlarut (suspended solid)

Page 172: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Garam – garam kalsium dan magnesium

Zat organic (organic matter)

Silika, sulfat asam bebas dan oksida.

Syarat – syarat yang harus dipenuhi oleh air umpan boiler :

a. Tidak boleh membuih (berbusa)

Busa disebabkan oleh adanya solid matter, suspended matter dan kebasaan

yang tinggi. Kesulitan yang dihadapi dengan adanya busa :

Kesulitan pembacaan tinggi liquid dalam boiler

Buih dapat menyebabkan percikan yang kuat yang mengakibatkan adanya

solid – solid yang menempel dan mengakibatkan terjadinya korosi dengan

adanya pemanasan lebih lanjut.

Untuk mengatasi hal ini perlu adanya pengontrolan terhadap adanya

kandungan Lumpur, kerak, dan alkalinitas air umpan boiler.

b. Tidak boleh membentuk kerak dalam boiler

Kerak dalam boiler dapat menyebabkan :

Isolasi terhadap panas sehingga proses perpindahan panas terhambat.

Kerak yang terbentuk dapat pecah sewaktu – waktu, sehingga dapat

menimbulkan kebocoran karena boiler mendapatkan tekanan yang kuat.

c. Tidak boleh menyebabkan korosi pada pipa

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

lemak, bikarbonat dan bahan organic, serta gas – gas H2S, SO2, NH3, CO2, O2

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

membentuk lapisan pelindung anti korosi pada permukaan baja, yaitu :

Page 173: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fe2+

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

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

akan bereaksi dengan oksigen membentuk air. Akibat hilangnya lapisan

pelindung tersebut terjadilah korosi menurut reaksi :

4H+

+ O2 2H2O

4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O 4 Fe(OH)3

Adanya bikarbonat dalam air akan menyebabkan terbentuknya CO2, karena

pemanasan adanya tekanan. CO2 yang terjadi bereaksi dengan air menjadi

asam karbonat, akan karbonat akan bereaksi dengan metal dan besi

membentuk garam karbonat. Dengan adanya pemanasan (kalor), garam

bikarbonat ini membentuk CO2 lagi.

Reaksi yang terjadi :

Fe2+

+ 2H2CO3 Fe(HCO)2 + H2

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

8.3. Unit penyediaan listrik

Listrik yang dibutuhkan pada pra rencana pabrik Asam benzoat ini adalah

7.131,11 kW yang meliputi :

Proses : 469,6419 kW

Penerangan : 648,06 kW

Lain2 : 10 kW

Page 174: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kebutuhan listrik untuk proses dipenuhi sendiri dengan menggunakan satu

generator AC bertenaga diesel berkekuatan 1600 kW. Kebutuhan listrik untuk

penerangan disuply oleh PLN.

8.4. Penyediaan bahan bakar

Bahan bakar yang dibutuhkan oleh pabrik yaitu pada boiler dan generator.

Bahan bakar yang digunakan adalah fuel oil, pemilihan jenis bahan bakar yang

digunakan berdasarkan pertimbangan – pertimbangan sebagai berikut :

- Harganya relative murah

- Mudah didapat.

- Viskositasnya relative rendah sehingga mudah mengalami pengabutan.

- Heating valuenya relative tinggi

- Tidak menyebabkan kerusakan pada alat – alat.

Dari table 9.9 dan Fig. 99 Perry 6th

ed, didapat :

Flash point = 38oC (100

oF)

Pour point = -6oC (21,2

oF)

Densitas = 0,8 kg/L

Heating value = 19.200 Btu/lb

Page 175: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB IX

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

9.1. Lokasi pabrik

Lokasi penting bagi perusahaan, karena akan mempengaruhi kedudukan

perusahaan dalam persaingan dan menentukan kelangsungan hidup perusahaan

tersebut.

Untuk memungkinkan dapat dilakukan penentuan lokasi suatu pabrik

dengan tepat maka perlu diperhatikan faktor – faktor yang mempengaruhinya.

Sebenarnya faktor – faktor yang mempengaruhi dalam penentuan lokasi suatu

pabrik banyak sekali. Faktor – faktor tersebut dapat dibagi dalam 2 bagian, yaitu :

1. Faktor utama (Primary factors)

2. Faktor sekunder (Secondary factors)

9.1.1. Faktor Utama (Primary factors)

Page 176: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Yang dikatakan factor utama adalah faktor – faktor yang mempengaruhi

tujuan utama perusahaan. Faktor – faktor yang termasuk dalam factor utama yang

perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi suatu pabrik adalah :

1. Letak dari pasar

Suatu pabrik atau industri didirikan karena adanya permintaan akan barang

yang dihasilkan atau karena diharapkan dapat diciptakan permintaan akan

barang yang dihasilkan. Oleh karena itu banyak banyak pabrikmemperhatikan

daerah pemasaran hasil produksinya dalam menentukan lokasi pabrik tersebut.

Alasan utama perusahaan mendirikan pabriknya dekat dengan daerah

pemasaran hasil produksinya agar supaya dapat cepat melayani konsumn atau

barang hasil produksinya agar supaya dapat cepat sampai di pasar. Disamping

itu juga biaya pengngkutan produk ke pasar akan menjadi lebih rendah,

sehingga harga dapat di tekan lebih rendah dengan pengharapan jumlah

produk yang terjual lebih banyak dan akhirnya dapat diperoleh hasil penjualan

yang lebih besar. Jadi bila biaya pengangkuatan barang hasil relatif lebih besar

dari pada biaya pengangkutan bahan mentahnya untuk ukuran yang sama,

maka lokasi / letak pabrik yang dekat ke pasar akan membawa penghematan

dalam biaya pengangkutannya.

2. Letak dari sumber – sumber bahan mentah

Pabrik berkepentingan untuk selalu dapat memperoleh jumlah bahan

mentah yang dibutuhkan dengan mudah, layak harganya, kontinyu dan biaya

pengangkutan yang rendah serta tidak rusak sehingga bila diproses / diolah

nantinya menjadi barang jadi, biaya produksinya dapat di tekan dan kualitas

Page 177: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

barang yang dihasilkan adalah baik. Jadi suatu pabrik didirikan dekat sumber

bahan mentahnya untuk tetap menjamin tersedianya bahan – bahan ini

sehingga kontinuitas pabrik dapat terjamin. Jika pabrik terlalu jauh dari

sumber bahan mentahnya, maka akan ada bahaya terlambatnya kedatangan

bahan mentah yang diperlukan untuk prosesproduksi itu yang disebabkan

karena kesukaran – kesukaran pengangkutan sehingga produksi dapat

terganggu. Disamping itu, bila harga bahan mentahnya mahal dan bahan

mentah tersebut berat, maka lebih baik pabriknya dekat dengan sumber bahan

mentahnya agar biaya pengangkutannya lebih murah dan agar kemungkinan

kerugian karena hilangnya bahan – bahan tersebut dapat diperkecil.

3. Terdapatnya fasilitas pengangkutan

Pengangkutan (transportation) merupakan suatu factor yang penting

diperhatikan, karena kegiatan pengangkutan dan memindahkan sampai pada

tempat tujuan kadan – kadang memakan waktu dan biaya yang sangat besar.

Untuk melaksanakan kegiatan pengangkutan ada 4 jenis fasilitas

pengangkutan yang sering digunakan yaitu :

a. Kereta api

Peranan pengangkutan dengan kereta api cukup penting mengingat biaya

pengangkutan kereta api biasanya agak murah dan waktunya relative lebih

cepat. Oleh karena itu letak – letak jaringan kereta api secara histories

masih mempunyai peranan yang menentukan dalam penentuan lokasi

suatu pabrik.

b. Truk / angkutan jalan raya

Page 178: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Peranan jalan raya / truk di Indonesia ini adalah cukup besar dibandingkan

dengan jenis pengangkutan yang lain. Disamping itu adanya fleksibilitas

dalam pengangkutan dengan truk dan jasa – jasa yang ditawarkan oleh

perusahaan – perusahaan truk kepada pabrik mempunyai pengaruh yang

besar dalam penentuan lokasi suatu pabrik.

c. Pengangkutan melalui air

Mengingat keadaan geografi dari daerah – daerah di Indonesia, maka

peranan pengangkutan melalui air juga penting. Di samping itu juga

pengangkutan melalui air ini relative murah, walaupun

pergerakan/kegiatan pengangkutan melalui air ini adalah relative lebih

lambat.

d. Pengangkutan melalui udara

Peranan di Indonesia masih belum begitu besar, mengingat biayanya yang

sangat mahal dan fasilitas – fasilitasnya yang masih kurang.

Tidak hanya adanya truk dan kereta api/jalan kereta api, tetapi juga adanya

jalan – jalan kendaraan, dekat stasiun kereta api atau dekat dengan pelabuhan.

Sebaiknya pabrik didirikan di daerah yang mempunyai fasilitas pengangkutan

seperti terdapatnya jalan – jalan kendaraan ke pabrik tersebut, dekat dengan

stasiun kererta api ataupun pelabuhan sehingga pabrik itu mudah dihubungi,

bahan – bahan dapat mudah diangkut ke pabrik serta barang – barang hasil

dapat mudah di angkut ke pasar atau disampaikan kepada para pemesan.

4. Supply dari buruh atau tenaga kerja yang tersedia

Page 179: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Faktor buruh atau tenaga kerja merupakan factor yang penting bagi suatu

perusahaan, karena berhasil tidaknya pencapaian tujuan perusahaan juga

dipengaruhi oleh factor buruh atau tenaga kerja ini. Salah satu factor yang

mempengaruhi efisiensi kerja dan penekanan biaya produksi adalah tenaga

kerja. Oleh karena itu pimpinan pabrik hendaknya berusaha mencari tempat

untuk lokasi pabriknya di daerah yang tersedia cukup banyak tenaga kerja dan

kualitas serta skillnya tinggi.

5. Terdapatnya pembangkit tenaga listrik

Kebutuhan tenaga listrik bagi pabrik biasanya volumenya cukup besar,

sehingga bila supply tenaga listrik dari daerah dimana pabrik itu berada tidak

cukup banyak, maka tarifnya menjadi mahal. Pabrik yang membutuhkan

tenaga listrik yang besar akan memilih lokasinya di daerah yang mempunyai

atau dekat sumber listrik, karena di daerah ini biaya tenaga listrik tidak begitu

besar. Jika pabrik memilih lokasinya di daerah dimana terdapat tenaga listrik

maka pabrik tidak perlu mendirikan pambangkit tenaga listrik sendiri. Bila

tidak, maka pabrik harus mendirikan tenaga listrik sendiri, yang mana

dibutuhkan investasi yang besar. Dan perlu kita ketahui bahwa lebih murah

untuk menyewa listrik atau power dari pada mengadakan sendiri dengan

pendirian pembangkit tenaga listrik.

9.1.2. Faktor Sekunder (Secondary factors)

Page 180: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Walaupun faktor – faktor selain dari faktor –faktor primer di atas

dinyatakan sebagai faktor – faktor sekunder, tetapi dalam beberapa hal untuk

pabrik – pabrik tertentu bias mempunyai arti yang penting pula. Faktor – faktor

sekunder ini anatara lain dari :

1. Rencana masa depan

Lokasi suatu pabrik merupakan persoalan jagka panjang. Oleh karena itu

kita perlu memperhatikan tentang perencanaan jangka panjang mengenahi

kebutuhan – kebutuhan dan teknik – teknik operasi (technologi). Keputusan

yang diambil sekarang sebenarnya akan mempunyai pengaruh yang penting

pada masa mendatang. Seperti kita ketahui bahwa pabrik itu sesuai dengan

yang dicita – citakan oleh pemilik dan manajernya supaya hidup terus,

berkembang dan mengadakan perluasan.

2. Biaya dari tanah dan gedung, terutama dalam hubungannya dengan rencana

masa depan

Biaya tanah dan gedung ini sering di kaitkan dengan rencana masa dating,

karena pabrik yang didirikan di suatu daerah di maksudkan untuk jangka

waktu yang panjang. Jika biaya tanah dan gedung adalah murah, maka ada

kemungkinan ekspansi pabrik dapat dilakukan, karena tempat tanah pabrik itu

pada umumnya cukup luas sebab biaya investasi tanahnya tidak begitu mahal.

Dan sebaliknya bila harga tanag di daerah itu mahal maka perusahaan akan

sukar untuk memperoleh tanah yang cukup luas, sehingga dalam hal ini

pimpinan perusahaan perlu memikirkan untuk mendirikan gedung yang

bertingkat yang investasinya jauh lebih mahal. Dalam hal ini perlu

Page 181: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

diperhatikan beban bunga dan pajak atas tanah dan gedung sering merupakan

bagian yang penting dalam pengeluaran yang sifatnya tidak langsung.

3. Kemungkinan perluasan

Biasanya penempatan lokasi suatu pabrik atau perusahaan di suatu daerah,

melihat kemungkinan apakah perluasan atau ekspansi gedung pabrik pada

masa yang akan datang dapat dilakukan ditempat tersebut atau tidak. Dalam

hal ini perlu dilihat apakah perusahaan mampu membeli tanah yang luas untuk

penempatan tersebut, dan kalau tidak apakah disekeliling tempat perusahaan

itu telah penuh dengan perusahaan/ pabrik – pabrik lainnya. Jika di sekeliling

tempat itu telah penuh ditempati, sedang perusahaan karena perkembangan

aktivitasnya perlu diperluas, maka perluasan perusahaan atau pabrik hanya

mungkin dilakukan dengan mendirikan gedung yang bertingkat ataupun

membangun gedung – gedung yang baru di tempat yang letaknya jauh dari

gedung pabrik semula. Bila perluasan perusahaan dilakukan dengan

membangun gedung – gedung yang baru di tempat yang letaknya jauh dari

gedung pabrik semula, pengawasan dan persoalan yang seharusnya dapat satu

menjadi dua, seperti : listrik, mesin dan peralatan – peralatan lainnya.

4. Water supply (persediaan air)

Pabrik juga membutuhkan air, disamping tenaga listrik. Kadang – kadang

kebutuhan air ini jumlahnya besar baik untuk keperluan proses produksi

ataupun untuk keperluan lain misalnya pembangkit tenaga listrik cadangan.

Jadi tersedianya air di suatu daerah harus juga diperhatikan atau

dipertimbangkan dalam memilih lokasi suatu pabrik di daerah tersebut. Ada

Page 182: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

pabrik yang menggunakan atau membutuhkan air yang banyak untuk proses

produksinya, dan ada pabrik yang menggunakan sedikit air untuk proses

produksinya. Oleh karena itu pertimbangan kapan suatu pabrik diletakkan di

daerah dimana terdapat persediaan air yang sangat besar tergantung dari

pabriknya itu sendiri. Bagi pabrik yang membutuhkan air yang banyak, sepeti

pabrik kimia, maka perlu diperhatikan apakah persediaan air yang dipilih itu

cukup atau tidak, serta biayanya murah atau tidak.

5. Tinggi rendahnya pajak dan Undang – undang Perburuhan

Bagi pabrik yang membutuhkan modal investasi yang besar maka masalah

perizinan dan perpajakan perlu dipertimbangkan secara mendalam dalam

menentukan lokasi bagi pabriknya pada suatu daerah ataupun suatu negara.

Kemudahan perizinan dan keringan pajak sangat diperlukan oleh pabrik yang

bersangkutan terutama untuk membantu dapat lekas diselesaikannya pendirian

dan pembangunannya sehingga segera dapat diikuti dengan masa percobaan

dan operasinya. Tinggi rendahnya pajak tergantung oleh kebijakan pemerintah

daerah tersebut. Mengenahi undang – undang perburuhan dapat membantu

dan dapat mempersulit perkembangan perusahaan pabrik.

6. Masyarakat di daerah itu (sikap, banyaknya dan keamanan)

Sikap masyarakat dimana pabrik akan berada juga ikut menentukan

berhasil tidaknya kehidupan pabrik tersebut di kemudian hari. Disamping itu

untuk mendirikan suatu pabrik perlu diperhatikan pandangan atau sikap

masyarakat di daerah itu yaitu apakah masyarakat itu setuju atau tidak

didirikannya pabrik di daerahnya.

Page 183: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Keadaan atau suasana masyarakat di daerah itu merupakan iklim bagi

perkembangan perusahaan pabrik atau industri. Dengan adanya suasana yang

baik dari masyarakat, maka suatu perusahaan dapat tumbuh dan mendapat

keuntungan – keuntungan tertentu dari pemilihan lokasi tersebut.

7. Iklim

Suatu pabrik kadang – kadang membutuhkan iklim yang tertentu seperti

kelembaban udara, panas sinar matahari, atau variasi iklim yang lain untuk

kegiatan proses manufacturing. Disamping itu iklim yang baik dapat

meninggikan moral pekerja sehingga dapat memperbesar hasil produksinya.

Oleh karena itu banyak perusahaan yang mendirikan pabriknya di daerah yang

iklimnya baik dan sesuai dengan kebutuhan proses produksi di pabrik itu.

8. Perumahan yang ada dan fasilitas – fasilitas yang lainnya.

Fasilitas perumahan adalah perlu dan di butuhkan oleh para

pekerja/karyawan dan kekurangan akan perumahan yang cukup merupakan

factor yang harus diperhatikan atau dipertimbangkan. Bila syarat – syarat lain

yang di butuhkan untuk penentuan lokasi adalah baik, sedangkan fasilitas

perumahan di daerah tersbut kurang, maka banyak pabrik yang akan didirikan

harus menanggung pembiayaan untuk membangun perumahan bagi para

pegawai/karyawan. Akibatnya akan memperbesar “capital investment” dari

pabrik itu.

9. Buangan pabrik

Apabila buangan pabrik berbahaya bagi kehidupan disekitarnya, maka hal –

hal yang harus diperhatikan antara lain :

Page 184: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Cara menentukan buangan terutama yang berhubungan dengan peraturan

pemerintah dan peraturan setempat.

- Masalah polusi atau efek samping dari polusi yang mungkin timbul.

10. Pembuangan limbah

Hal ini berkaitan dengan usaha pencegahan terhadap pencemaran lingkungan

yang disebabkan oleh buangan pabrik yang berupa gas, cairan maupun

padatan dengan memperhatikan ketentuan – ketentuan dari pemerintah.

11. Site dan karakteristik dari lokasi

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan lokasi ini adalah :

- Apakah lokasi tersebut merupakan daerah bebas sawah, rawa, bukit, dan

sebagainya.

- Harga tanah yang relatif rendah memungkinkan untuk perluasan pabrik

dan fasilitas pendukung lainnya.

12. Peraturan perundang – perundangan

Hal – hal yang perlu diperhatikan adalah :

- Ketentuan mengenahi daerah tersebut

- Ketentuan mengenahi jalur untuk berdirinya industri di daerah tersebut.

- Peraturan perundang – undangan dari pemerintah dan daerah setempat.

Berdasarkan beberapa pertimbangan faktor – faktor di atas, maka daerah yang

menjadi alternative pilihan lokasi pendirian lokasi pabrik asam benzoate di

daerah Driyorejo Kabupaten Gresik Jawa Timur

Dasar pemilihan lokasi ini adalah :

a. Dekat dengan sumber bahan baku

Page 185: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

b. Tersedianya air, tenaga listrik dan bahan bakar.

c. Fasilitas transportasi yang memadai.

d. Tersedianya tenaga kerja yang cukup.

Page 186: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

PETA INDONESIA PETA JAWA TIMUR

P E T A P O T E N S I K A B U P A T E N G R E S I K

K. Mas

Page 187: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

9.2. Tata letak pabrik (Plant Lay Out)

Plant lay out adalah fase yang termasuk dalam design dari suatu sistem

produksi. Tujuan dari lay out adalah untuk mengembagkan sistem produksi

sehingga dapat mencapai kebutuhan kapasitas dan kualitas dengan rencana yang

paling ekonomis. Tujuan dari lay out yang baik, adalah :

- Mengurangi jarak pengangkutan material dan produk yang telah jadi sehingga

mengurangi material handling.

- Memperhatikan frekuensi arus pekerjaan

- Memungkinkan ruang gerak yang cukup disekeliling tiap mesin, untuk dapat

direparasi dengan mudah.

- Mengurangi ongkos produksi, karena cost ditekan seminimum mungkin.

- Memberikan hasil produksi yang baik.

- Mengurangi capital investment

- Mengusahakan penggunaan yang lebih efisien dari ruangan / lantai baik dalam

arah horizontal maupun dalam arah vertical.

- Mengurangi delays (kelambatan) dalam pekerjaan

- Dapat mengadakan pengawasan yang lebih baik

Faktor – faktor yang perlu diperhatikan dalam penyusunan lay out, antara lain :

- Produk yang dihasilkan.

- Urutan produksinya

- Kebutuhan akan ruangan yang cukup luas (dalam hal ini diperhatikan luas

ruangan pabrik dan tingginya)

Page 188: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Peralatan/mesin – mesin itu sendiri (apakah mesinnya berat, kalau berat maka

diperlukan lantai yang lebih kokoh jg tergantung dari sifat mesin)

- Maintenance dan replacement (mesin harus ditempatkan sedemikian rupa

sehingga maintenancenya mudah dilakukan dan replacementnya juga mudah)

- Minimum movement (dengan gerak yang sedikit maka costnya akan lebih

rendah)

- Employe area (tempat kerja buruh di pabrik harus cukup luas, sehingga tidak

mengganggu keselamatan dan kesehatan serta kelancaran produksi.

Page 189: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tata letak bangunan pabrik Asam benzoat dapat dilihat pada gambar 9.2

211

4

6

13

12

14

15

23

7

10

8

2221

7

3

9

2

11

20

19

18

17

16

24

jalan

U

S

TB

11

Gambar 9.2. Plant Lay Out Pra Rencana pabrik Asam Benzoat

Page 190: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Keterangan :

1. Pos keamanan

2. Parkir karyawan dan tamu

3. Aula

4. Mushola

5. Toilet

6. Poliklinik

7. Taman

8. Perkantoran dan tata usaha

9. Kantin

10. Area proses produksi

11. Ruang bahan baku

12. Kantor divisi litbang

13. Laboratorium

14. Ruang produk utama

15. Ruang produk samping

16. Garasi

17. Bengkel

18. Area tangki bahan bakar

19. Ruang Genset

20. Pemadam kebakaran

21. Area water treatment

22. Area waste water treatment

23. Perluasan pabrik

24. Ruang kepala pabrik

Toilet

Page 191: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB X ~ 191

9.3. Tata Letak peralatan proses

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan tata letak peralatan Pabrik

Asam Benzoat ini adalah

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaturan aliran bahan baku dan produk yang tepat dapat menunjang

kelancaran dan keamanan produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara dan ventilasi di sekitar area proses harus lancar agar tidak terjadi

stagnasi udara pada tempat yang dapat menyebabkan akumulasi bahan –

bahan kimia yang berbahaya.

3. Pencahayaan

Penerangan seluruh area pabrik terutama daerah proses harus memadai apalagi

pada tempat – tempat yang prosesnya berbahaya sangat membutuhkan

penerangan khusus.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perencanaan tata letak peralatan proses perlu memperhatikan ruang

gerak agar dapat mencapai seluruh alat proses dengan mudah dan cepat

sehingga penanganan khusus seperti kerusakan peralatan alat dapat segera

teratasi.

5. Jarak antar alat proses

Untuk alat proses bertekanan tinggi ata bersuhu tinggi sebaiknya berjauhan

dari alat lainnya agar bila terjadi ledakan atau kebakaran tidak cepat merambat

kea lat proses lain.

Page 192: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

6. Diusahakan agar setiap alat tersusun berurutan menurut fungsinya masing –

masing sehingga tidak menyulitkan dalam pengoperasian.

7. Diusahakan agar dapat menimbulkan suasana kerja yang menyenangkan.

Tata letak peralatan proses ini secara garis besar berorientasi pada

keselamatan dan kenyamanan pekerja sehingga dapat meningkatkan produktifitas

kerja. Tata letak peralatan proses didasarkan pada areal persiapan bahan baku,

tahap rekasi, tahap penanganan poduk utama dan tahap penanganan produk

samping.

Adapun tata letak peralatan proses pabrik Asam Benzoat dapat dilihat pada

gambar 9.3.

Page 193: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tahap reaksiStorage

bahan baku

Tahap

pemurnian

Tahap penanganan

produkPersiapan

bahan baku

D-137

F-112

F-113

R-132

R-110

D-120

R-130

D-124

D-140

X-150

F-157

F-154

P-155

U

S

TB

H-151

F-111

F-156

Gambar 9.3. Tata letak peralatan proses

Keterangan :

F-111 : Storage katalis ZnCl2

F-112 : Storage Toluen

F-113 : Storage Cl2

R-110 : Reaktor I

D-120 : Destilasi I

Page 194: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

D-124 : Scruber I

R-130 : Reaktor II

R-132 : Tangki pencampur

D-137 : Scruber II

D-140 : Destilasi II

X-150 : Kristalizer

H-151 : Centrifuge

F-154 : Bin produk

P-155 : Mesin pengemas

F-156 : Gudang

F-157 : Storage HCl

Page 195: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB X

STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN

Suatu perusahaan biasanya memiliki suatu bentuk organisasi yang berfungsi

sebagai suatu bentuk hubungan yang memiliki sifat dinamis, dalam arti dapat

menyesuaikan diri terhadap segala sesuatu perubahan, yang pada hakekatnya

merupakan suatu bentuk yang dengan sadar diciptakan manusia untuk

mencapai suatu tujuan tertentu.

Pada umumnya organisasi dibuat dalam suatu struktur yang merupakan

gambaran secara skematis tentang hubungan atau kerjasama antar departemen

yang terdapat dalam kerangka usaha untuk mencapai suatu tujuan tersebut.

10.1. Umum

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)

Lokasi Pabrik : Driyorejo Kabupaten Gresik Jawa Timur

Lapangan Usaha : Memproduksi Asam Benzoat

Kapasitas Produksi : 20.000 ton Asam Benzoat per tahun

Modal : Penanaman modal dalam negeri

10.2. Bentuk Perusahaan

Pabrik Asam Benzoat merupakan perusahaan swasta nasional yang akan

didirikan dengan bentuk perusahaan perseroan Terbatas (PT). Bentuk ini dipilih

dengan alasan :

1. Tanggung jawab pemegang saham terbatas sebab segala sesuatu yang

menyangkut perusahaan dipegang oleh pemimpin perusahaan.

2. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu dengan yang lainnya. Pemilik

PT adalah para pemegang saham, sedangkan pengurus adalah direksi beserta

stafnya yang diawasi oleh dewan direksi.

Page 196: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3. Mudah mendapatkan modal yaitu dari hasil penjualan saham setelah pabrik

berjalan optimum dengan validitas yang jelas.

4. Kehidupan sebuah PT lebih terjamin, karena tidak terpengaruh dengan

berhentinya salah satu dari pemegang saham, direksi maupun stafnya dan juga

karyawan perusahaan.

5. Adanya efisiensi dalam manajemen, para pemegang saham dapat memilih

orang yang ahli sebagai dewan komisaris, juga dapat memilih direktur utama

yang cakap dan berpengalaman.

10.3. Struktur Organisasi Perusahaan

Sistem organisasi yang diterapkan adalah sistem organisasi garis dan staf.

Beberapa hal yang menjadikan alasan pemilihan adalah:

1. Sistem organisasi garis dan staf sering digunakan dalam perusahaan yang

berproduksi secara masal.

2. Biasa diterapkan pada organisasi yang cukup besar dengan produksi kontinyu.

3. Masing-masing kepala bagian atau manager secara langsung bertanggung

jawab atas aktivitas yang dilakukan untuk pencapaian tujuan.

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

5. Pimpinan tertinggi pabrik dipegang oleh seorang direktur yang bertanggung

jawab kepada para dewan komisaris. Anggota dewan komisaris merupakan

wakil-wakil dari pemegang saham dan dilengkapi dengan staf ahli yang

bertugas memberikan saran kepada direktur.

Page 197: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses
Page 198: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

D

ew

an

Ko

mis

ari

s

Dir

ektu

r U

tam

a

LIT

BA

NG

Dir

ekt

ur K

eu

ang

an

&

Um

um

Dir

ektu

r P

rod

uksi

&

Teknik

Kabag

Pe

masa

ran

Kabag

Keu

angan

Kabag

Um

um

Kasi

e

Pe

mbelian

Kasi

e

Pe

masa

ran

Kasi

e

Kea

manan

Kasi

e

Hu

ma

s

Kasi

e

Pers

onalia

Ka

sie

Ad

min

istr

asi

Kas

ie K

as

Kabag

Pro

duks

iK

ab

ag

Tekn

ik

Kasi

e

Pro

ses

Kasi

e

Dalp

ros

Kasie

LA

BK

asi

e U

tilit

as

Kasie

Pe

melih

ara

an

K

a

r

y

a

w

a

n

Gam

bar

10.1

. S

tru

ktu

r O

rgan

isas

i P

ra R

enca

na

Pab

rik

Asa

m B

enzo

at

Page 199: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

10.4. Pembagian Tugas dan Tanggung Jawab Dalam Organisasi

10.4.1. Dewan Komisaris

Dewan komisaris ini bertindak sebagai wakil dari pemegang saham, dan

semua keputusan dipegang dan ditentukan oleh persero. Biasanya yang menjadi

ketua dewan komisaris adalah ketua pemegang saham.

Tugas dari dewan komisaris :

- Menentukan atau memutuskan siapa yang menjabat sebagai direktur utama

dan menetapkan kebijakan perusahaan

- Menyetujui dan menolak rencana dan program kerja yang diajukan direktur

- Mengawasi kerja dewan direksi serta meminta pertanggungjawaban direktur

utama

- Mengadakan evaluasi tentang hasil yang diperoleh perusahaan

- Memberi nasehat kepada direktur utama, apabila direktur utama akan

mengadakan perubahan dalam perusahaan

10.4.2. Penelitian dan Pengembangan

Penelitian dan pengembangan bertugas dalam meneliti dan

mengembangkan penggunaan bahan baku serta produksi yang lebih baik dan lebih

ekonomis. Dimana orang-orang yang duduk didalamnya merupakan orang yang

ahli dibidangnya masing-masing. Penelitian dan Pengembangan juga dapat

berfungsi sebagai staf ahli yang mengontrol dan menanggulangi masalah yang

timbul.

Page 200: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

10.4.3. Direktur Utama

Direktur utama adalah pemimpin perusahaan yang bertanggung jawab pada

perusahaan induk, dimana direktur utama membawahi :

- Direktur teknik dan produksi

- Direktur keuangan dan administrasi

Tugas dan Wewenang Direktur Utama :

- Bertanggung jawab kepada dewan komisaris

- Menetapkan kebijaksanaan peraturan dan tata tertib baik keluar maupun

kedalam perusahaan

- Mengkoordinasi kerja sama antara direktur teknik dan produksi dengan

Direktur Keuangan dan Administrasi

- Mengatur dan mengawasi keuangan perusahaan

- Bertanggung jawab atas kelancaran perusahan

10.4.3.1. Direktur Teknik dan Produksi

Direktur teknik dan porduksi bertanggung jawab kepada direktur utama antara

lain dalam hal:

- Biaya-biaya produksi

- Laba rugi perusahaan

- Neraca keuangan

Page 201: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

10.4.3.2. Direktur Keuangan dan Administrasi

Tugas Direktur Keuangan dan Administrasi berkaitan dengan kegiatan produksi tetapi sangat erat hubungannya

dengan kegiatan pabrik, karena dalam perusahaan, direktur ini mengatur dan mengelola segala hal yang berkaitan

dalam lingkungan eksternal perusahaan. Dengan membawahi :

- Pemasaran

- Keuangan

- Sumber Daya Manusia (SDM)

- Umum

Tugas utamanya adalah memanajemen kegiatan perusahaan diluar kegiatan

perusahaan.

10.4.4. Kepala Bagian

Tugas dan wewenang kepala bagian :

1. Membantu Direktur Teknik dan Produksi atau Direktur Keuangan dan

Administrasi dalam melaksanakan aktifitas pada bagian masing-masing.

2. Memberikan pengawasan dan pengarahan terhadap seksi-seksi dibawahnya.

3. Menyusun laporan dari hasil oleh bagian masing-masing.

4. Bertanggung jawab atas kerja bawahannya.

Kepala Bagian terdiri dari:

a. Kepala Bagian Teknik

Kepala bagian teknik adalah kepala bagian yang bertanggung jawab atas

semua kegiatan yang berhubungan erat dengan produksi. Dalam hal ini bukan

produksi secara langsung, tetapi sebagai penunjang dalam proses produksinya.

Divisi yang dibawahinya :

- Divisi Bengkel dan Perawatan

Page 202: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bertugas untuk merawat, memelihara dan mempersiapkan peralatan dan

fasilitas yang digunakan untuk proses produksi serta memperbaiki peralatan

yang rusak dan mempersiapkan suku cadangnya, agar peralatan tersebut dapat

digunakan lagi dalam proses produksi.

- Divisi Utilitas

Bertugas dalam mempersiapkan listrik, baik berasal dari PLN maupun dari

generator guna menunjang kelangsungan proses produksi serta mensupply

aliran air yang digunakan selama proses produksi berlangsung.

b. Kepala Bagian Produksi

Kepala bagian produksi adalah kepala bagian yang bertanggung jawab diatas

semua kegiatan produksi. Divisi yang dibawahinya :

- Divisi Pengendalian Mutu dan Laboratorium

Bertugas mengawasi dan mengontrol kualitas produksi, agar produk yang

diterima konsumen mempunyai kualitas yang sesuai dengan keinginan

konsumen dan memiliki standar yang telah ditetapkan seperti divisi-divisi

yang lainnya. Divisi yang tergabung dalam bagian produksi mempunyai tugas

masing-masing bertanggung jawab langsung terhadap kepala bagian produksi.

- Divisi Pengendalian Proses

Bertugas dalam segala hal yang berkaitan dengan kegiatan produksi secara

langsung. Dalam hal ini masih terbagi atas divisi-divisi kecil yang menangani

secara khusus mengenai spesialisasi prosesnya, misalnya: divisi furnace, divisi

settling chamber, dan sebagainya yang sesusai dengan proses produksinya.

Page 203: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Divisi Produksi

Bertugas merancang kebutuhan bahan baku, dan proses produksi yang efisien

dan ekonomis. Dengan perencanaan yang baik akan dihasilkan produk yang

baik pula.

- Divisi Gudang

Betugas pada pengepakan atau pengemasan produk jadi dan menimbun atau

menyimpan dalam gudang serta merencanakan pengiriman produk keluar

pabrik.

c. Kepala Bagian Pemasaran

Kepala bagian pemasaran mempunyai tugas menentukan daerah pemasaran

dan melakukan riset pasar serta menangani masalah promosi. Kepala bagian

pemasaran membawahi divisi-divisi sebagai berikut :

- Divisi Market dan Riset

Bertugas meneliti dan mengupayakan agar hasil-hasil produksi dapat

disalurkan dengan tepat sehingga hasil produksi mempunyai harga jual yang

terjangkau.

- Divisi Penjualan

Bertugas menjual hasil produksi dengan harga jual yang telah ditetapkan, dan

juga memiliki tugas mengatur pembelian bahan baku dan peralatan lainnya.

- Divisi Promosi

Page 204: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bertugas mengenalkan produk kepada konsumen-konsumen yang

membutuhkan atau pabrik-pabrik lainnya yang menggunakan bahan baku

Asam benzoat untuk keperluan produksi yang lain. Selain itu juga menarik

minat konsumen untuk membeli.

d. Kepala Bagian Keuangan

Kepala bagian Keuangan bertugas untuk mengatur keuangan serta menangani

penyediaan serta pembelian baik bahan baku maupun peralatan. Kepala bagian

keuangan bertanggung jawab kepada direktur administrasi mengenai

pengeluaran dan pemasukan keuangan. Kepala bagian keuangan membawahi

divisi-divisi sebagai berikut :

- Divisi Pembukuan dan Keuangan

Divisi ini bertugas untuk menyelenggarakan pencatatan hutang piutang,

administrasi persediaan-persediaan kantor, pembukuan serta masalah-masalah

perpajakan.

- Divisi Penyediaan dan Pembelian

Divisi ini bertugas untuk melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang

diperlukan perusahaan.

e. Kepala Bagian Sumber Daya Manusia

Kepala bagian Sumber Daya Manusia mempunyai tugas untuk merencanakan,

mengelola dan memberdayakan sumber daya manusia, baik sumber daya manusia

yang sudah ada maupun merekrut sumber daya manusia yang baru. Kepala bagian

ini bertanggung jawab kepada direktur administrasi. Selain itu Kepala Bagian

Sumber Daya Manusia juga mempunyai tugas untuk mengatur masalah karyawan,

jenjang karir, dan masalah penempatan karyawan. Divisi-divisi yang dibawahinya

meliputi :

- Divisi Transportasi

Page 205: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bertugas untuk mengatur transportasi karyawan, khususnya bagi karyawan

wanita yang bekerja pada shift malam.

- Divisi Ketenagakerjaan

Bertugas untuk mengatur semua kegiatan yang berhubungan dengan

kesejahteraan karyawan, mulai dari mengatur tunjangan, menjamin kesehatan

karyawan, pemberian cuti, JAMSOSTEK sampai mengatur pensiun karyawan.

- Divisi Personalia

Divisi ini bertugas untuk mencari tenaga kerja baru apabila perusahaan

membutuhkan tenaga kerja baru. Tugasnya mulai dari penyebaran iklan

lowongan, pengadaan tes, pemilihan dan pelatihan tenaga baru serta membuat

perjanjian kerja.

f. Kepala Bagian Umum

Kepala bagian ini mempunyai tugas yang berhubungan dengan lingkungan

diluar perusahaan tetapi berkaitan dengan perusahaan. Divisi-divisi yang

dibawahinya meliputi :

- Divisi Humas

Divisi ini bertugas untuk mengatur hubungan antara perusahaan dengan

masyarakat di lingkungan perusahaan serta menerima dan menyeleksi

mahasiswa yang akan melakukan Praktek Kerja Nyata (PKN).

- Divisi Keamanan dan Kebersihan

Divisi ini bertugas untuk menjaga dan memelihara keamanan serta kebersihan,

agar pabrik yang didirikan tidak mengganggu lingkungan sekitar.

Page 206: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

10.4.5. Jam Kerja

Pabrik direncanakan bekerja atau beroperasi selama 330 hari dalam setahun

dan selama 24 jam dalam sehari, sisa harinya digunakan untuk perbaikan dan

perawatan serta shut down.

Sesuai dengan peraturan pemerintah jumlah jam kerja untuk karyawan yang

bekerja dikantor, total jam kerja 40 jam dalam seminggu, yang dibedakan

dalam dua bagian, yaitu:

a. Untuk pegawai Non-Shift

Senin – Kamis : 08.00 – 16.00 (istirahat 12.00 – 13.00)

Jum’at : 08.00 – 16.00 (istirahat 11.00 – 13.00)

Sabtu : 08.00 – 14.00

Minggu dan hari besar : libur

b. Untuk pegawai Shift

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

- Shift I : 07.00 – 15.00 WIB

- Shift II : 15.00 – 23.00 WIB

- Shift III : 23.00 – 07.00 WIB

Jadwal kerja dibagi dalam 4 minggu dan 4 kelompok. Setiap kelompok

kerja akan mendapatkan libur 1 kali dalam 3 kali shift. Karena kemajuan suatu

pabrik atau perusahaan tergantung pada kedisiplinan karyawannya maka salah

1 cara untuk menciptakan kedisiplinan adalah dengan cara absensi. Dari mulai

direktur utama sampai dengan karyawan kebersihan diberlakukan absensi

setiap jam kerjanya yang nantinya dapat menjadi pertimbangan perusahaan

dalam meningkatkan karier karyawannya.

Jadwal kerja masing – masing regu ditabelkan sebagai berikut :

Page 207: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tabel 10.4.5. Jadwal Kerja Karyawan

Regu Hari

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

I

II

III

IV

P

S

M

-

P

S

-

M

P

-

S

M

-

P

S

M

M

P

S

-

M

P

-

S

M

-

P

S

-

M

P

S

S

M

P

-

S

M

-

P

S

-

M

P

-

S

M

P

Keterangan :

P = Pagi (shift I)

S = Siang (shift II)

M = Malam (shift III)

- = Libur

10.4.6. Pengolongan dan Tingkat Pendidikan Karyawan

Penggolongan karyawan dan tingkat pendidikan dalam struktur organisasi

pada Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat adalah:

1. Direktur Utama : Sarjana Teknik Kimia

2. Direktur

a. Direktur Teknik dan Produksi : Sarjana Teknik Kimia

b. Direktur Keuangan dan Administrasi : Sarjana Ilmu Administrasi

3. Penelitian dan Pengembangan : Sarjana Kimia (MIPA)

4. Kepala Bagian

a. Bagian Teknik : Sarjana Teknik Mesin

b. Bagian Produksi : Sarjana Teknik Kimia

c. Bagian Pemasaran : Sarjana Ekonomi

Page 208: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

d. Bagian Keuangan : Sarjana Ekonomi

e. Bagian Sumber Daya Manusia : Sarjana Psikologi Industri

f. Bagian Umum : Sarjana Teknik Industri

5. Kepala Divisi

a. Divisi Bengkel dan Perawatan : Sarjana Teknik Mesin

b. Divisi Utilitas : Sarjana Teknik Mesin

c. Divisi Mutu dan Laboratorium : Sarjana Kimia (MIPA)

d. Divisi Pengendalian Proses : Sarjana Teknik Kimia

e. Divisi Produksi : Sarjana Teknik Kimia

f. Divisi Gudang : Sarjana Teknik Kimia

g. Divisi Market dan Riset : Sarjana Ekonomi

h. Divisi Penjualan : Sarjana Ekonomi

i. Divisi Promosi : Diploma Public Relation dan

Promotion

j. Divisi Pembukuan dan Keuangan : Sarjana Ekonomi

k. Divisi Penyediaan dan Pembelian : Sarjana Ekonomi

l. Divisi Transportasi : Sarjana/Diploma Teknik Mesin

m. Divisi Ketenagakerjaan : Sarjana Teknik Industri

n. Divisi Personalia : Sarjana Hukum dan Psikologi

o. Divisi Humas : Diploma Public Relation dan

Promotion

p. Divisi Keamanan dan Kebersihan : Diploma/SMU/SMK

q. Karyawan : Diploma/SMU/SMK

Page 209: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

10.4.7. Perincian Jumlah Tenaga Kerja

Perhitungan jumlah tenaga operasional didasarkan pada pembagian

proses yang dilakukan. Pada pra rencana Pabrik Asam Benzoat, proses yang

dilakukan terbagi dalam beberapa 5 tahap.

Kapasitas produksi = 20.000 ton/tahun

= 66,67 ton/hari

Jumlah karyawan tiap proses :

M = 15,2 . P 0,25

= 15,2 . 66,67 0,25

= 43,43 = 45 orang.jam/hari.tahapan proses

Karena jumlah proses keseluruhan dibagi menjadi 5 tahap, maka :

Jumlah karyawan proses = 5 tahapan proses x 45 orang.jam/hari.tahapan proses

= 225 orang.jam/.hari

Karena setiap karyawan shiff bekerja selama 8 jam/ hari, maka :

Jumlah karyawan tiap shiff = ./29125,28/8

/.225shiftorang

harijam

harijamorang

Karena satu hari terdapat 4 shift kerja, maka:

Karyawan Proses = 29 orang /shift x 4 shift = 116 orang

Asumsi karyawan non proses = 81 orang

Total jumlah karyawan = 116 orang + 81 orang = 197 orang

Jadi jumlah karyawan total yang diperlukan pada pabrik Asam Benzoat ini

adalah 197 orang.

Perincian kebutuhan tenaga kerja dapat dilihat pada tabel 10.2.

Tabel 10.2. Perincian Kebutuhan Tenaga Kerja

No. Bagian Pimpinan Operator Tugas

shift

Page 210: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

Dewan Komisaris

Direktur Utama

Litbang

Direktur Teknik

Direktur

Administrasi

Kabag Teknik

Kabag Produksi

Kabag Keuangan

Kabag Umum

Kabag Pemasaran

Unit Pemeliharaan

Unit Utilitas

Unit Pengendalian

Proses

Unit Proses Produksi

Unit Laboratorium

Unit Administrasi

Unit Pembelian

Unit Pemasaran

Unit Personalia

Unit Humas

Unit Keselamatan

Unit Perserikatan

Pekerja

Unit Kesejahteraan

Pekerja

Unit Kesehatan

Unit Gudang

Unit Bengkel

Transportasi

Keamanan

Kebersihan

4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

-

-

1

1

1

-

-

-

-

-

-

2

-

-

-

-

-

-

-

2

4

2

2

3

3

4

4

2

-

2

2

2

1

3

3

4

5

3

2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

116

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Page 211: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Pertamanan

Total 26 55 116

10.5. Jaminan Sosial

Jaminan sosial adalah jaminan yang diterima oleh pihak karyawan jika

terjadi sesuatu hal yang bukan karena kesalahannya menyebabkan dia tidak

dapat melakukan pekerjaan.

Jaminan sosial yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan adalah:

a. Tunjangan

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

berdasarkan prestasi yang telah dilakukannya dan lama

pengabdiannya kepada perusahaan tersebut.

- Tunjangan lembur yang diberikan kepada tenaga kerja yang bekerja

di luar jam kerja yang telah ditetapkan (khusus untuk tenaga kerja

shift)

b. Fasilitas

Fasilitas yang diberikan berupa seragam kerja untuk karyawan,

perlengkapan keselamatan kerja (misal helm, sarung tangan, sepatu boot,

kacamata pelindung dan lain-lain), antar jemput bagi karyawan,

kendaraan dinas, tempat tinggal dan lain-lain.

c. Pengobatan

Untuk pengobatan dan perawatan pertama dapat dilakukan di poliklinik

perusahaan dan diberikan secara cuma-cuma kepada karyawan yang

membutuhkan dengan ketentuan sebagai berikut:

- Untuk pengobatan dan perawatan yang dilakukan pada rumah sakit

yang telah ditunjuk akan diberikan secara cuma-cuma

- Karyawan yang mengalami kecelakaan atau terganggu

kesehatannya dalam menjalankan tugas perusahaan, akan mendapat

penggantian ongkos pengobatan penuh.

d. Insentive atau Bonus

Insentive diberikan dengan tujuan untuk meningkatkan produktivitas

dan merangsang gairah kerja karyawan. Besarnya insentive ini dibagi

Page 212: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

menurut golongan dan jabatan. Pemberian insentive untuk golongan

operatif (golongan kepala seksi ke bawah) diberikan setiap bulan

sedangkan untuk golongan di atasnya diberikan pada akhir tahun

produksi dengan melihat besarnya keuntungan dan target yang dicapai.

e. Cuti

- Cuti tahunan selama 12 hari kerja dan diatur dengan mengajukan

permohonan satu minggu sebelumnya untuk dipertimbangkan ijinnya

- Cuti sakit bagi tenaga kerja yang memerlukan istirahat total

berdasarkan surat keterangan dokter

- Cuti hamil selama 3 bulan bagi tenaga kerja wanita

- Cuti untuk keperluan dinas atas perintah atasan berdasarkan kondisi

tertentu perusahaan

10.6. Status Karyawan dan Sistem Upah

Pada Pabrik Asam Benzoat ini mempunyai sistem pembagian gaji yang

berbeda-beda kepada karyawan. Hal ini berdasarkan pada kriteria sebagai

berikut :

1. Tingkat pendidikan

2. Pengalaman kerja

3. Tanggung jawab dan kedudukan

4. Keahlian

5. Pengabdian pada perusahaan (lamanya bekerja)

Berdasarkan kriteria di atas, karyawan akan menerima gaji sesuai

dengan status kepegawaiannya. Status kepegawaiannya dibagi menjadi 3

bagian, yaitu :

1. Karyawan reguler

Karyawan reguler adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan

dengan Surat Keputusan (SK) dan mendapat gaji bulanan berdasarkan

kedudukan, keahlian dan masa kerjanya.

Page 213: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

2. Karyawan borongan

Karyawan borongan adalah pekerja yang dipergunakan oleh pabrik bila

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

menerima upah borongan untuk pekerjaan tersebut.

3. Karyawan harian

Karyawan harian adalah pekerja yang diangkat dan diberhentikan oleh

manajer pabrik berdasarkan nota persetujuan manajer pabrik atas

pengajuan kepala yang membawahinya dan menerima upah harian yang

dibayarkan setiap akhir pekan.

Tabel 10.3. Daftar Upah (Gaji) Karyawan

No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Total

1 Dewan Komisaris 4 4.000.000 16.000.000

2 Direktur Utama 1 10.000.000 10.000.000

3 Kepala Litbang 1 4.000.000 4.000.000

4 Karyawan Litbang 2 1.500.000 3.000.000

5 Direktur 2 7.500.000 15.000.000

6 Kabag 5 5.000.000 25.000.000

7 Kasie Pemeliharaan 1 3.000.000 3.000.000

8 Karyawan Unit Pemeliharaan 2 900.000 1.800.000

9 Kasie Utilitas 2 3.000.000 6.000.000

10 Karyawan Utilitas 4 900.000 3.600.000

11 Kasie Pengendalian Proses 1 3.000.000 3.000.000

12 Karyawan Pengendalian Proses 2 900.000 1.800.000

13 Kasie Proses Produksi 1 3.000.000 3.000.000

14 Karyawan Proses Produksi 116 900.000 104.400.000

15 Kasie Laboratorium 1 2.500.000 2.500.000

16 Karyawan Laboratorium 3 900.000 2.700.000

17 Kasie Administrasi 1 2.500.000 2.500.000

18 Karyawan Administrasi 3 1.000.000 3.000.000

19 Kasie Pembelian 1 2.500.000 2.500.000

20 Karyawan Pembelian 4 900.000 3.600.000

21 Kasie Pemasaran 1 2.500.000 2.500.000

22 Karyawan Pemasaran 4 900.000 3.600.000

23 Kasie Personalia 1 2.500.000 2.500.000

24 Karyawan Personalia 2 900.000 1.800.000

25 Humas 2 2.000.000 4.000.000

26 Kasie Unit Keselamatan 1 1.500.000 1.500.000

27 Karyawan Keselamatan 2 1.000.000 2.000.000

28 Unit Perserikatan Pekerja 2 1.000.000 2.000.000

Page 214: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

29 Unit Kesejahteraan Pekerja 2 1.000.000 2.000.000

30 Kasie Kesehatan 1 2.000.000 2.000.000

31 Karyawan Kesehatan 1 1.000.000 1.000.000

32 Kasie Gudang 1 2.000.000 2.000.000

33 Karyawan Gudang 2 850.000 1.700.000

34 Kasie Bengkel 1 2.500.000 2.500.000

35 Karyawan Bengkel 3 850.000 2.250.000

36 Transportasi 4 850.000 3.400.000

37 Keamanan 5 800.000 4.000.000

38 Kebersihan 3 700.000 2.100.000

39 Pertamanan 2 700.000 1.400.000

TOTAL 197 260.950.000

BAB XI

ANALISA EKONOMI

Page 215: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dalam mendirikan suatu pabrik perlu diketahui apakah pabrik

tersebut layak untuk didirikan. Untuk mengetahui layak tidaknya pendirian

pabrik ada beberapa faktor yang perlu ditinjau, yaitu :

1. Laju Pengembalian Modal (Rate Of Investment = ROI)

2. Waktu Pengembalian Modal (Pay Out Time = POT)

3. Titik Impas (Break Event Point = BEP)

4. Internal Rate Of Return = IRR

Untuk menghitung faktor-faktor diatas perlu diadakan penafsiran

beberapa hal yang menyangkut administrasi perusahaan dan jalannya proses,

yaitu :

Penafsiran Modal Investasi Total (Total Capital Investment) terdiri atas :

Modal Tetap (Fixed Capital Investment)

Modal Kerja (Work Capital Investment)

Penentuan Biaya Produksi Total (Total Production Cost), terdiri atas :

Biaya Pembuatan (Manufacturing Cost)

Biaya Pengeluaran Umum (General Expenses)

Total Pendapatan

XI.1. Faktor-faktor Penentu

1. Modal Investasi Total (Total Capital Investment = TCI)

Yaitu modal yang dibutuhkan untuk mendirikan pabrik sebelum berproduksi,

terdiri dari :

Page 216: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fixed Capital Investment (FCI)

Biaya Langsung (Direct Cost), meliputi :

Pembelian alat

Instrumentasi dan alat kontrol

Perpipaan terpasang

Listrik terpasang

Tanah dan bangunan

Fasilitas pelayanan

Pengembangan lahan

Biaya Tak langsung (Indirect Cost)

Teknik dan supervisi

Konstruksi

Kontraktor

Biaya tak terduga

Working Capital Investment (WCI)

Modal kerja yaitu modal yang digunakan untuk menjalankan pabrik

yang berhubungan dengan laju produksi dalam beberapa waktu tertentu

.

Modal kerja terdiri dari :

Penyediaan bahan baku dalam waktu tertentu

Pengemasan produk dalam waktu tertentu

Utilitas dalam waktu tertentu

Gaji dalam waktu tertentu

Page 217: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Uang tunai

Sehingga :

Total Capital Invesment (TCI) = Modal tetap (FCI) + Modal kerja (WCI)

2. Biaya produksi (Total Production Cost = TPC)

Total biaya produksi adalah biaya yang digunakan untuk operasi pabrik

atau biaya yang dikeluarkan untuk mengeluarkan satu-satuan produk dalam

waktu tertentu. Biaya produksi terdiri dari :

2.1. Biaya Pembuatan (Manufacturing Cost), terdiri dari :

Biaya produksi langsung

Biaya produksi tetap

Biaya overhead pabrik

2.2. Biaya Umum (General Expenses), terdiri dari :

Biaya administrasi

Biaya distribusi dan pemasaran

Litbang

Financing

Adapun biaya produksi total terbagi menjadi :

a. Biaya Variabel (Variable Cost = VC)

Biaya variabel yaitu segala biaya yang pengeluarannya berbanding lurus

dengan laju produksi atau biaya yang tergantung dengan kapasitas pabrik

secara langsung. Biaya variabel terdiri dari :

Biaya bahan baku

Page 218: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Biaya utilitas

Biaya pengepakan

b. Biaya Semi Variabel (Semi Variable Cost = SVC)

Biaya semi variabel yaitu biaya pengeluaran yang tidak berbanding lurus

dengan laju produksi atau yang tergantung dengan kapasitas pabrik secara

tidak langsung. Biaya semi variabel terdiri dari :

Upah karyawan

Plant overhead

Pemeliharaan dan perbaikan

Laboratorium

Operating supplies

Biaya umum

Supervisi

c. Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

Biaya tetap adalah biaya yang dikeluarkan secara tetap, tidak tergantung pada

kapasitas pabrik.

Biaya tetap terdiri dari :

Asuransi

Depresiasi

Pajak

Bunga bank

Page 219: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

XI.2. Penafsiran Harga Alat

Penafsiran harga peralatan tiap tahun mengalami perubahan sesuai

dengan kondisi perekonomian yang ada. Untuk penafsiran harga peralatan,

diperlukan indeks yang dapat dipergunakan untuk mengkonversi harga

peralatan pada masa lalu, sehingga diperoleh harga alat saat ini. Untuk

menafsir harga alat, dipakai persamaan (Peter & Timmerhaus, edisi 4 hal

164):

CX = CK x K

X

I

I ....................................................................................... (1)

Dimana :

CX = Tafsirann harga saat ini

CK = Tafsiran harga alat pada tahun k

IX = Indeks harga saat ini

IK = Indeks harga tahun k

Sedangkan untuk menafsirkan harga alat yang sama dengan kapasitas yang

berbeda digunakan persamaan (Peter & Timmerhaus, hlm 169) :

n

B

ABA

C

C VV .................................................................. (2)

Dimana :

VA = Harga alat dengan kapasitas A

VB = Harga alat dengan kapasitas B

CA = Kapasitas alat A

CB = Kapasitas alat B

n = Harga eksponen peralatan

Harga peralatan dalam Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat, didasarkan pada harga

alat yang terdapat pada Ulrich. GD dan www.matche.com.

Page 220: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

XI.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI)

Biaya Langsung / Direct Cost (DC)

Harga Peralatan (E) Rp. 19.941.739.012

Instalasi (50%E) Rp. 9.970.869.506

Instrumentasi (10%E) Rp. 1.994.173.901

Perpipaan (10%E) Rp. 1.994.173.901

Perlistrikan (10%E) Rp. 1.994.173.901

Fasilitas layanan (25%E) Rp. 4.985.434.753

Pengembangan lahan (15%E) Rp. 2.991.260.852

Bangunan Rp. 21.016.000.000

Tanah Rp. 12.000.000.000

Total Rp. 76.887.825.826

Biaya Tak langsung

Engineering & supervisor (10%DC) Rp. 7.688.782.583

Biaya Konstruksi (10%DC) Rp. 7.688.782.583

Biaya tak terduga (15%FCI) Rp. 16.282.127.822

Total Rp. 31.659.692.987

Modal Tetap (FCI)

Biaya langsung Rp. 76.887.825.826

Biaya tak tak langsung Rp. 31.659.692.987

Total Rp. 108.547.518.813

Modal Kerja (WCI)

WCI = 15% TCI

= Rp. 19.155.444.496

Total Capital investment (TCI)

TCI = FCI + WCI

= Rp. 108.547.518.813 + Rp. 19.155.444.496

= Rp. 127.702.963.310

Page 221: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Modal Perusahaan

Modal sendiri (60%TCI) Rp. 76.621.777.986

Modal pinjaman (40%TCI) Rp. 51.081.185.324

Total Rp. 127.702.963.310

XI.4. Penentuan Total Production Cost (TPC)

A. Manufacturing Cost (MC)

Bahan baku 1 tahun (BB) Rp. 183.198.816.649

Utilitas 1 tahun (UT) Rp. 10.921.146.010

Gaji karyawan 1 tahun (GK) Rp. 3.131.400.000

Pemeliharaan (2% FCI) Rp. 2.170.950.376

Laboratorium (10%GK) Rp. 313.140.000

Patent dan Royalti (6%TPC) Rp. 19.410.532.560

Supervisi (10% GK) Rp. 313.140.000

Operating suplies (4%FCI) Rp. 4.341.900.753

Biaya pengemasan Rp. 400.000.000

Total Rp. 224.210.252.276

B. Fixed Production Cost (FPC)

Depresiasi alat & bangunan (10%FCI) Rp. 10.854.751.881

Pajak lokal (2%FCI) Rp. 2.170.950.376

Asuransi (1%FCI) Rp. 1.085.475.188

Bunga Bank (15% modal pinjaman) Rp. 7.662.177.799

Total Rp. 21.773.355.244

C. Biaya Overhead

Biaya Overhead = 5% x TPC

= Rp. 16.183.132.074

D. Biaya Pengeluaran Umum

Administrasi (5%TPC) Rp. 16.183.132.074

Distribusi & penjualan (4%TPC) Rp. 12.946.505.659

Research & development (5%TPC) Rp. 16.183.132.074

Financing (5%TPC) Rp. 16.183.132.074

Total Rp. 61.495.901.880

Page 222: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

E. Total Production Cost (TPC)

TPC = A + B + C + D

= Rp.(224.210.252.276 + 21.773.355.244 + 16.183.132.074 +

61.495.901.880)

= Rp. 323.662.641.474

XI.5. Penentuan Laba Perusahaan

Laba perusahaan yaitu keuntungan yang diperoleh dari penjualan produk.

Total penjualan per tahun = Rp. 380.000.000.000

Laba kotor = Harga Jual - Biaya Produksi

= Rp. 380.000.000.000- Rp. 323.662.641.474

= Rp. 56.337.358.526

Pajak penghasilan = 34% dari laba kotor

( Vilbrant, hal. 252 )

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

= Rp. 56.337.358.526 x (1 – 0,34)

= Rp. 37.182.656.627

Nilai penerimaan Cash Flow setelah pajak (CA) :

CA = Laba bersih + Depresiasi alat

= Rp. 37.182.656.627 + Rp. 10.854.751.881= Rp. 48.037.408.508

XI.6. Analisis Probabilitas

XI.6.1. Laju Pengembalian Modal (Rate On Invesment = ROI)

ROI adalah pernyataan umum yang digunakan untuk menunjukkan laba

tahunan sebagai usaha untuk mengembalikan modal.

Page 223: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ROI sebelum pajak

ROIBT = %100tetapModal

kotorLaba

= %100813.518.547.108.Rp

.52656.337.358 Rp.

= 51,9011 %

ROI setelah pajak

ROIAT = %100tetapModal

bersihLaba

= %100813.518.547.108.Rp

.62737.182.656 Rp.

= 34,2547 %

XI.6.2. Lama Pengembalian Modal (Pay Out Time = POT)

POT adalah masa tahunan pengembalian modal investasi dari laba yang

dihitung dikurangi penyusutan atau waktu yang diperlukan untuk mengembalikan

modal investasi.

POT tanpa bunga = tahun1depresiasilaba

tetapModal

= tahun1.88110.854.751Rp.627.656.182.37Rp.

8.813108.547.51 .Rp

= 2,3 tahun (2 tahun 3 bulan)

POT dengan bunga = tahun1depresiasilaba

BungatetapModal

= tahun1.88110.854.751Rp.627.656.182.37Rp.

799.177.662.7Rp. 8.813108.547.51.Rp

Page 224: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 2,4 tahun (2 tahun 4 bulan)

XI.6.3. Break Event Point (BEP)

BEP adalah titik dimana jika tingkat kapasitas pabrik berada pada titik

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

dengan biaya produksi.

BEP = %100VC)SVC(0,7S

SVC)(0,3FC

Biaya produksi tetap = Rp. 21.773.355.244

Biaya semi variabel (SVC)

Gaji karyawan Rp. 3.131.400.000

Supervisi Rp. 313.140.000

Pemeliharaan Rp. 2.170.950.376

Laboratorium Rp. 313.140.000

Plant overhead Rp. 16.183.132.074

Penyediaan operasi Rp. 4.341.900.753

Biaya umum Rp. 61.495.901.880

Total Rp. 87.949.565.083

Biaya Variabel (VC)

Bahan baku Rp. 183.198.816.649

Utilitas Rp. 10.921.146.010

Patent dan Royalti Rp. 19.419.758.488

Biaya pengemasan Rp. 400.000.000

Total Rp. 213.939.721.147

Jumlah penjualan = Rp. 380.000.000.000

Sehingga :

BEP = %100VC)SVC(0,7S

SVC)(0,3FC

Page 225: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= %100)147.721.939.213083.565.949.87(0,7000.000.000.380

)083.565.949.87x(0,3244.355.773.21

x

= 46,0864 %

Titik BEP terjadi pada kapasitas produksi = 46,0864 % x 20.000 ton/tahun

= 9.217,2747 ton/tahun

Nilai BEP untuk Pabrik Asam Benzoat berada diantara nilai 30 – 60%, sehingga nilai BEP diatas memadai.

Untuk produksi tahun pertama kapasitas pabrik 80 % dari kapasitas yang

sesungguhnya, sehingga keuntungan adalah :

BEP)(100

kapasitas)%(100BEP)(100

PB

PBi

Dimana :

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

PB = keuntungan pada kapasitas 100%

% kapasitas = % kapasitas yang tercapai

)0864,46(100

)08(100)0864,46(100

.62737.182.656 Rp.

PBi

PBi = Rp.23.389.239.632

Sehingga Cash Flow setelah pajak untuk tahun pertama adalah :

CA = Laba bersih tahun pertama + Depresiasi alat & bangunan

= Rp. 23.389.239.632 + Rp. 10.854.751.881

= Rp. 34.243.991.513

XI.6.4. Shut Down Point (SDP)

Page 226: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bia

ya p

rod

uk

si

0 100

FC

0,3

SV

CR

p.

/ ta

hu

n

SVC

FC

TPC

Kapasitas produksi (%)

BEP

46,0864

10 20 30 40 50 60 70 80 90

X

40 . 109

80 . 109

120 . 109

160 . 109

200 . 109

240 . 109

280 . 109

320 . 109

360 . 109

400 . 109

380 . 109

323 . 109

Shut Down Point adalah suatu titik yang merupakan kapasitas minimal

suatu pabrik yang masih boleh beroperasi

SDP = 100%VCSVC0,7S

SVC0,3

= %100147.721.939.213)083.565.949.87(7,0000.000.000.380

.565.083)0.3(87.949x

= 25,2497 %

Page 227: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Gambar 11.1. Grafik Break Event Point Pabrik Asam Benzoat

X1.6.5. Net Present Value (NPV)

Motode ini digunakan untuk menghitung selisih dari nilai penerimaan kas

bersih sekarang dengan nilai investasi sekarang.

Langkah – langkah menghitung NPV :

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

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

= 40 % Rp. 108.547.518.813 (1 + 0,20)2

= Rp. 62.523.370.836

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

= 60% Rp. 108.547.518.813 ( 1 + 0,20)1

= Rp. 78.154.213.546

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

= - (Rp. 62.523.370.836 + Rp. 78.154.213.546)

= Rp. -140.677.584.382

b. Menghitung NPV tiap tahun

NPV = CA x Fd

dimana : CA = Cash flow setelah pajak

Fd = faktor diskon = ni)(1

1

n = tahun ke-n

Page 228: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

i = tingkat bunga bank

Tabel XI.6.6.1. Cash Flow untuk NPV selama 10 tahun

(Pabrik ditafsir berumur 10 tahun)

Tahun ke Cashflow Fd/I (I=20%) PV1

0 -140.677.584.382 1,0000 -140.677.584.382

1 34.243.991.513 0,8333 28.536.659.595

2 41.140.700.011 0,6944 28.569.930.563

3 41.140.700.011 0,5787 23.808.275.469

4 41.140.700.011 0,4823 19.840.229.558

5 41.140.700.011 0,4019 16.533.524.631

6 41.140.700.011 0,3349 13.777.937.193

7 41.140.700.011 0,2791 11.481.614.327

8 41.140.700.011 0,2326 9.568.011.940

9 41.140.700.011 0,1938 7.973.343.283

10 41.140.700.011 0,1615 6.644.452.736

WCI 19.155.444.496 0,1615 3.093.711.229

Total 29.150.106.142

Karena harga NPV = (+) maka Pabrik Asam Benzoat layak didirikan

X1.6.6. Internal Rate Of Return (IRR)

Tabel XI.6.7.1. Cash Flow untuk IRR

Tahun

ke Cashflow

Fd/I

(I=20%) PV

Fd/I

(I=22%) PV2

0 -140.677.584.382 1,0000 -140.677.584.382 1,0000 -140.677.584.382

1 34.243.991.513 0,8333 28.536.659.595 0,8197 28.068.845.503

2 41.140.700.011 0,6944 28.569.930.563 0,6719 27.640.889.553

3 41.140.700.011 0,5787 23.808.275.469 0,5507 22.656.466.847

4 41.140.700.011 0,4823 19.840.229.558 0,4514 18.570.874.465

5 41.140.700.011 0,4019 16.533.524.631 0,3700 15.222.028.250

6 41.140.700.011 0,3349 13.777.937.193 0,3033 12.477.072.336

7 41.140.700.011 0,2791 11.481.614.327 0,2486 10.227.108.472

8 41.140.700.011 0,2326 9.568.011.940 0,2038 8.382.875.797

9 41.140.700.011 0,1938 7.973.343.283 0,1670 6.871.209.669

10 41.140.700.011 0,1615 6.644.452.736 0,1369 5.632.139.073

WCI 19.155.444.496 0,1615 3.093.711.229 0,1369 2.622.369.755

Total 29.150.106.142 17.694.295.338

Page 229: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

IRR = i1 + 21

1

NPVNPV

NPV x (i2 – i1)

= 20 % + %)20%22(338.295.694.17142.106.150.29

.14229.150.106

= 25,0891 %

Karena harga IRR lebih besar dari bunga bank (15 %), maka Pabrik Asam

Benzoat layak untuk didirikan di Desa Driyorejo Kabupaten Gresik Jawa

Timur.

Page 230: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BAB XII

KESIMPULAN

Pra Rencana Pabrik Asam benzoat dari toluen dan khlorin ini

diharapkan dapat mencapai hasil produksi yang maksimal sesuai dengan tujuan,

walaupun hasil produksi tersebut belum dapat memenuhi kebutuhan masyarakat

dalam negeri namun dapat mengurangi pengimporan Asam benzoat dari luar

negeri.

Dari hasil perhitungan Pra Rencana Pabrik Asam benzoat dengan

kapasitas 20.000 ton/tahun dapat disimpulkan bahwa rencana pendirian pabrik ini

adalah cukup menguntungkan dan layak untuk ditindak lanjuti dengan

memperhatikan beberapa aspek berikut :

a. Aspek Lokasi

Pabrik Asam benzoat ini didirikan di Driyorejo Kabupaten Gresik Jawa

Timur. Lokasi ini diperkirakan menguntungkan, karena :

Dasar pemilihan lokasi ini adalah :

e. Dekat dengan sumber bahan baku

f. Tersedianya air, tenaga listrik dan bahan bakar.

g. Fasilitas transportasi yang memadai.

h. Tersedianya tenaga kerja yang cukup.

b. Aspek Sosial

Pendirian Pabrik Asam benzoat ini bila ditinjau dari aspek sosial

dinilai menguntungkan, karena :

Page 231: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Dapat menciptakan lapangan kerja baru.

- Memberikan kesempatan penduduk untuk mendapatkan penghasilan yang

lebih baik dari sebelumnya.

c. Aspek Ekonomi

Di Indonesia, kebutuhan Asam benzoat akan semakin meningkat

sejalan. Ditinjau dari hal tersebut maka pendirian Pabrik Asam benzoat ini

sangat penting karena dapat mengurangi nilai import barang dan dengan terus

berkembangnya prodiuksi Asam benzoat ini diharapkan dapat menambah

devisa Negara, juga dapat membantu Pemerintah mengurangi masalah

pengangguran.

Setelah dilakukan analisa ekonomi terhadap Pra Rencana Pabrik Asam

Benzoat, maka dapat dinilai bahwa pabrik ini cukup menguntungkan dengan

berdasarkan data-data sebagai berikut :

TCI = Rp. 127.702.963.310

ROI BT = 51,9001 %

ROI AT = 34,2547 %

POT = 2,4 2 tahun 4 bulan

BEP = 46,0864 %

IRR = 25,0891 %

Berdasarkan aspek-aspek diatas, maka Pabrik Asam Benzoat layak

didirikan di daerah Driyorejo Kabupaten Gresik Jawa Timur dengan kapasitas

20.000 ton/tahun pada tahun 2009.

Page 232: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous, Statistik Perdagangan Luar Negri, Biro Pusat Statistik Surabaya,

Surabaya Indonesia.

Badger and Banchero, (1955), Introduction to Chemical Engineering, Mc Graw

Hill Book Company.

Brownell, L.E. and Young, E.H, (1959), Process Equipment Design, John

Willey and Sons lbc, New York.

Brown, G.G., (1978), Unit Operation, John Willey and Sons Inc, Tokyo.

Coulson, J.M., and J.H. Ricardson., (1983), Chemical Engineering, Pergamon

Press, New York.

Faith, W.L., Keyes, D.B., and Clark, R.L., (1981), Industry Chemical, John

Willey and Sons, New York.

Geankoplis J. Cristie, (1997), Transport Process and Unit Operation, 3rd

edition, Prentice-Hall inc.New Delhi.

Hougen, O.A. and Watson, k.M, (1954), Chemical Process Principles, 2nd

edition, John Willey and Sons lbc, New York.

Husain, S.K, (1978), Tex Book Of Water Suply and Sanitary Engineering, 2nd

edition, New Delhi.

Kern, D.Q, (1965), Process Heat Transfer, Mc Graw-Hill Book Company,

Singapore.

Kirk, R.E, and Othmer, (1978), Encyclopedia of Chemical Technology, 2nd

edition volume 3, John Willey and Sons inc.

Kirk, R.E, and Othmer, (1981), Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd

edition volume 3, John Willey and Sons inc.

Ludwig, E Ernest, (1997), Applied Process Design For Chemical and

Petrochemical Plants, 3rd

edition volume 2, United States of America.

Perry, J.H, (1987), Chemical Engineer’s Handbook, 6th

edition, Mc Graw-Hill

Book Company, New York.

Perry, J.H, (1999), Chemical Engineer’s Handbook, 7th

edition, Mc Graw-Hill

Book Company, New York.

Page 233: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Petter, M.S and Timmerhaus, K.D, (2003), Plant Design and Economic for

Chemical Engineer’s, 5th

edition, Mc Graw-Hill International Book

Company, Singapore.

Smith, J.M. and Van Ness, H.C, (1996), Introduction to Chemical Engineering

Thermodinamics, 5th

edition, Mc Graw-Hill International Book Company,

Singapore.

Sugiharto, (1978), Dasar-dasar Pengolahan Air Limbah, Universitas Indonesia,

Jakarta.

Ulrich, G.D, (1984), A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics, 1st edition, John Willey and Sons, United States of America.

Van, Winkle Matthew, (1967), Distillation, Mc Graw Hill Book Company.

Vilbrandt and Dryden, (1999), Chemical Engineering Plant Design, 4th

edition,

Mc Graw Hill Company.

Wallas, M Staenly, (1981), Chemical Process Equipment, Butterwood

Publishers.

www.matche.com, 23 Agustus 2007

www.wikipedia.com, 23 Agustus 2007

Page 234: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

APPENDIKS A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 20.000 ton/tahun

= ton

kgx

jam

harix

hari

tahunx

tahun

ton

1

1000

24

1

330

1000.20

= 2525,2525 kg/jam

Operasi pabrik = 330 hari/tahun, 24 jam/hari

Basis perhitungan = 1907,9054 kg/jam

10. REAKTOR I (R-110)

Fungsi : Untuk mereaksikan C6H5CH3 dan Cl2 menjadi C6H5CCl3

Toluene

Chlorine

Benzentrichloride

HCl

Komposisi bahan baku :

1. Toluen

C6H5CH3 = 99,5 %

C6H6 = 0,5 %

2. Khlorin

Cl2 = 99,7 %

H2O = 0,3 %

Diketahui : Yield 75 % - 80 %

Menentukan konversi :

Yield = %100xutamafeed

produk

Page 235: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

%100xyield

produkutamafeed

%100xyield

produksikapasitasutamafeed

%100%75

/2525,2525x

jamkgutamafeed

feed utama = 3367,0034 kg/jam

= kmolkg

jamkg

/122

/0034,3367= 27,5984 kmol/jam

limiting reaktan mula-mula = feed utama = 27,5984 kmol/jam

limiting reaktan - limiting yang bereaksi = 100 % - yield

limiting yang bereaksi = limiting reaktan mula-mula + yield – 100 %

= 27,5984 kmol/jam + 75 % - 100 %

= 27,3484 kmol/jam

Konversi reaksi = %100lim

limx

mulamulaiting

bereaksiyangiting

= %100/5984,27

/3484,27x

jamkmol

jamkmol = 99,0942 %

Keterangan :

1. Kondisi reaktor : T = 100 0C

2. Reaksi pada fase cair

3. Konversi reaksi 99,0942 %

Reaksi : C6H5CH3 + 3Cl2 %0942,99 C6H5CCl3 + 3HCl

Awal 20.6344 61.9032

Brksi 20.5502 61.6507 20.5502 61.6507

Sisa 0.0842 0.2525 20.5502 61.6507

Toluen yang dibutuhkan :

Toluen = 20,6344 kgmol/jam x 92 = 1898,3659 kg/jam

Benzen = x5,99

5,01898,3659 kg/jam = 9,5395 kg/jam

Page 236: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Khlorin yang dibutuhkan :

Khlorin = 61,9032 kgmol/jam x 71 = 4395,1297 kg/jam

H2O = x7,99

3,0 4395,1297 kg/jam = 13,2251 kg/jam

Produk yang terbentuk :

Benzentrichlorid 20,5502 kgmol/jam x 195,5 = 4017,5713 kg/jam

HCl = 61,6507 kgmol/jam x 36,5 = 2250,2519 kg/jam

Produk sisa :

Toluen = 0,0842 kgmol/jam x 92 = 7,7432 kg/jam

Khlorin = 0,2525 kgmol/jam x 71 = 17,9273 kg/jam

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

C6H5CH3 1898.3659 Masuk Scruber :

C6H5 9.5395 HCl 2250.2519

Cl2 4395.1297 C6H5 9.5395

H2O 13.2251 Cl2 17.9273

Masuk Distilasi :

H2O 13.2251

C6H5CCl3 4017.5731

C6H5CH3 7.7432

Total 6316.2601 Total 6316.2601

11. SCRUBER I (D-124)

Fungsi : Untuk menyerap HCl

C6H6

CL2

HCl

C6H6

HCl

Cl2

HCl

H2O

Cl2

C6H6

T = 30 0C

P = 1 atm

H2O

Page 237: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Gas masuk scrubber :

Komponen Kg/jam

HCl 2250.2519

C6H5 9.5395

Cl2 17.9273

Total = 2277.7187

T pada scruber = 30 0C

Kelarutan HCl pada suhu 30 0C dapat dilihat pada data perry table 2-120

diperoleh 67,3 gram / 100 gram H2O.

Kelarutan HCl = 67,3 gram HCl/100 gram H2O

Jumlah HCl = 2250,2519 kg/jam = 2250251,945 g/j

Maka kebutuhan air = 1003,67

945,2250251x

= 3343613,589 g/j H2O = 3343,6163 kg/j H2O

Diharapkan 99,9 % HCl dapat diserap, maka HCl yang dapat diserap :

= 99,9% x 2250,2519 kg/jam

= 2248,0017 kg/jam

HCl yang tidak terserap sebesar 0,1% :

= 0,1% x 2250,2519 kg/jam

= 2,2503 kg/jam

Kelarutan Khlorin pada suhu 30 0C dapat dilihat pada data perry table 2-126

diperoleh 5,856 gram / 100 gramH2O.

Kelarutan Khlorin = 5,856 gram HCl/100 gram H2O

Jumlah Khlorin = 17,9273 kg/jam = 17927,2702 g/j

Maka kebutuhan air = 1005856,0

2702,17927x

= 3061350,7811 g/j = 3061,3508 kg/jam

Diharapkan 99 % Khlorin dapat diserap, maka khlorin yang dapat diserap :

= 99 % x 17,9273 kg/jam

= 17,7480 kg/jam

Page 238: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Khlorin yang tidak terserap sebesar 1% :

= 1% x 17,9273 kg/jam

= 0,1793 kg/jam

Kelarutan Benzen pada suhu 30 0C dapat dilihat pada data perry 0,179 gram / 100

gram H2O.

Kelarutan Benzen = 0,179 gram HCl/100 gram H2O

Jumlah benzen = 9,5395 kg/jam = 9539,5270 g/j

Maka kebutuhan air = 100179,0

5270,9539x

= 53293446,9274 g/j = 53293,4469 kg/jam

Diharapkan 99 % benzen dapat diserap, maka benzen yang dapat diserap :

= 99 % x 9,5395 kg/jam

= 9,4441 kg/jam

Khlorin yang tidak terserap sebesar 1% :

= 1% x 9,5395 kg/jam

= 0,0954 kg/jam

Total H2O yang ditambahkan = 3343,6163 + 3061,3508 + 53293,4469

= 59698,4113 kg/jam

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor : Hasil atas :

HCl 2250.2519 C6H6 2.2503

C6H6 9.5395 Cl2 0.0954

Cl2 17.9273 HCl 0.1793

Penambahan H2O Ke tangki HCl :

H2O 59698.4113 HCl 2248.0017

Cl2 17.7480

C6H6 9.4441

H2O 59698.4113

Total 61976.1300 Total 61976.1300

Page 239: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

12. DISTILASI I (D-120)

Fungsi : Untuk memisahkan antara C6H5CCl3 dari C6H5CH3 dan H2O

C6H5CH3

C6H5CCl3H2O

D

E

S

T

I

L

A

S

I

C6H5CH3

C6H5CCl3H2O

C6H5CH3

C6H5CCl3H2O

Penentuan komposisi destilat dan bottom pada distilasi,

Neraca Bahan Total F = D + B ………………………………i

Neraca Komponen FXF = DXD + BXB …………………………ii

Komponen masuk pada kolom distilasi

Komponen kg/jam Kmol/jam Xf

C6H5CH3 7.7432 0.0842 0.0039

C6H5CCl3 4017.5731 20.5502 0.9617

H2O 13.2251 0.7347 0.0344

Total 4038.5414 21.3691 1.0

Asumsi untuk pembagian komponen dalam destilat :

C6H5CH3 = 99.99%

C6H5CCl3 = 0.01%

H2O = 99.99%

Maka didapatkan perhitungan dibawah ini :

Komponen destilat pada distilasi

Komponen kg/jam Kmol/jam XD

C6H5CH3 7.7425 0.0842 0.1025

C6H5CCl3 0.4018 0.0021 0.0025

H2O 13.2237 0.7347 0.8950

Total 21.3680 0.8209 1.0

Page 240: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Asumsi untuk pembagian komponen dalam bottom :

C6H5CH3 = 0.01%

C6H5CCl3 = 99.99%

H2O = 0.01%

Maka didapatkan perhitungan dibawah ini :

Komponen bottom pada distilasi

Komponen kg/jam Kmol/jam XB

C6H5CH3 0.0008 0.000008 0.0000004

C6H5CCl3 4017.1714 20.5482 0.9999960

H2O 0.0013 0.0001 0.0000036

Total 4017.1734 20.5483 1.0

Untuk bisa mendapatkan komponen yang cocok untuk didistilasi maka

dilakukan perhitungan trial dan error terhadap kondisi operasi

A. Perhitungan Bubble Point

Perhitungan bubble point untuk feed, distilat dan bottom dengan

menggunakan sistem multi komponen yang diketahui feed terdiri dari 3

komponen, Perhitungan dilakukan dengan cara masing-masing komposisi

feed, destilat dan bottom, Perhitungan dilakukan dengan mengasumsikan

harga Pisat

pertama 760 mmHg dengan trial dan error dicari nilai Tisat

yang

tepat, Nilai Tisat

yang tepat digunakan untuk mencari Pisat

baru dengan

menggunakan persamaan Antoine :

Pisat

= CTi

Bsat

-A exp …………………………………………………(1)

Dimana: Tisat

dalam K

A,B,C = konstanta Antoine untuk masing-masing komponen

Nilai Pisat

yang telah didapatkan, digunakan untuk mencari harga Ki dengan

persamaan = Ki = asumsiPi

baruPisat

sat

………………………………………(2)

Kemudian cek Ki yang didapatkan terhadap nilai Tisat

dengan menggunakan

persamaan 11,5a – 11,5b (Coulsen dan Richardson ), yaitu :

1. Cek terhadap yi dengan mendapatkan nilai Ki maka dapat dihitung :

Page 241: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Yi = mmHgXiPisat 760 …………………………(3)

2. Xi pada komposisi awal komponen digunakan untuk cek terhadap Pisat

asumsi mmHgXiPisat 760 ………………………………(4)

B. Perhitungan Dew Point

Perhitungan dew point untuk feed, distilat dan bottom dengan menggunakan

sistem multi komponen yang diketahui feed yang terdiri dari 3 komponen

yang sama dengan perhitungan pada buble point, hanya symbol untuk masing-

masing komponen feed, distilat dan bottom dalam % berat adalah Yi,

Sehingga cek nilai Tisat

didapat dari persamaan 11,5a – 11,5b ( Coulsen and

Richardson) yaitu :

1. Cek terhadap Xi, dengan mendapatkan nilai Ki maka nilai Xi dapat

dihitung : Xi = Ki

Yi………………………………………(5)

2. Xi dapat digunakan untuk cek terhadap Pisat

asumsi dengan menggunakan

persamaan : Pisat

asumsi = mmHgXi 760Pisat ………… (6)

Hasil perhitungan trial dan error pada kolom distilasi dengan menggunakan

persamaan 1 s/d 6 didapatkan hasil sebagai berikut :

Asumsi P = 760 mmHg

Maka diperoleh secara keseluruhan sebagai berikut :

Tekanan = 1 atm

Perhitungan temperatur pada feed:

Bubble point = 129,4212 oC

Dew point = 130,7498 oC

Perhitungan temperatur pada destilat:

Bubble point = 108,0645 oC

Dew point = 121,8754 oC

Perhitungan temperatur pada bottom:

Bubble point = 131,7210 oC

Dew point = 131,7200 oC

Page 242: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Hasil Perhitungan trial dan error pada distilasi I

A. Perhitungan Buble point

1. Feed

Tekanan = 1 atm

T = 129,4212 oC

Komponen Xif Pi sat

Ki Yi Pi sat

.Xif

C6H5CH3 0.0039 1259.7107 1.6575 0.0065 4.9616

C6H5CCl3 0.9617 713.9327 0.9394 0.9034 686.5740

H2O 0.0344 1991.2791 2.6201 0.0901 68.4653

Total 1.0 1.0 760.0

2. Destilat

Tekanan = 1 atm

T = 108,0645 oC

Komponen Xid Pi sat

Ki Yi Pi sat

.Xid

C6H5CH3 0.1025 706.2446 0.9293 0.0953 72.4060

C6H5CCl3 0.0025 382.9495 0.5039 0.0013 0.9587

H2O 0.8950 767.2133 1.0095 0.9035 686.6359

Total 1.0 1.0 760.0

3. Bottom

Tekanan = 1 atm

T = 131,7210 oC

Komponen Xib Pi sat

Ki Yi Pi sat

.Xib

C6H5CH3 0.0000004 1335.0910 1.7567 0.000001 0.0005

C6H5CCl3 0.9999960 760.0021 1.0000 0.999999 759.9991

H2O 0.0000036 2132.7614 2.8063 0.000010 0.0214

Total 1.0 1.0 760.0

Page 243: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

B. Perhitungan Dew Point

1. Feed

Tekanan = 1 atm

T = 130,7498 oC

Komponen Yif Pi sat

Ki Xi Pi sat

.Xif

C6H5CH3 0.0039 1302.8442 1.7143 0.0023 2.9934

C6H5CCl3 0.9617 740.2697 0.9740 0.9873 730.8759

H2O 0.0344 2072.0502 2.7264 0.0126 26.1308

Total 1.0 1.0 760.0

2. Destilat

Tekanan = 1 atm

T = 121,8754 oC

Komponen Yid Pi sat

Ki Xi Pi sat

.Xid

C6H5CH3 0.1025 1035.3041 1.3622 0.0753 77.9172

C6H5CCl3 0.0025 578.0522 0.7606 0.0033 1.9027

H2O 0.8950 738.1991 0.9713 0.9214 680.1802

Total 1.0 1.0 760.0

3. Bottom

Tekanan = 1 atm

T = 131,7200 oC

Komponen Yib Pi sat

Ki Xi Pi sat

.Xib

C6H5CH3 4.09599E-07 1335.0575 1.7567 2.3317E-07 0.0003

C6H5CCl3 0.999996015 759.9816 1.0000 1.0000 759.9970

H2O 0.0000036 7.6651 0.0101 0.0004 0.0027

Total 1.0 1.0 760.0

Page 244: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor : Ke waste

C6H5CH3 7.7432 C6H5CH3 7.7425

C6H5CCl3 4017.5731 C6H5CCl3 0.4018

H2O 13.2251 H2O 13.2237

Jumlah 21.3680

Ke reaktor 2 :

C6H5CH3 0.0008

C6H5CCl3 4017.1714

H2O 0.0013

Jumlah 4017.1734

Total 4038.5414 Total 4038.5414

13. REAKTOR II (R-130)

Fungsi : Untuk mereaksikan C6H5CCl3, H2O dan katalis ZnCl2 menjadi

C6H5COOH dan HCl

C6H5 CCl3C6H5 CH3 sisa

H2O

C6H5 CH3

H2O

C6H5 COOH

C6H5 CCl3ZnCl2

ZnCl2

HCl

Keterangan :

1. Kondisi reaktor : T = 130 0C

2. Konversi reaksi : 98,7833 %

3. Reaksi pada fase cair

Komponen kg/jam kmol/jam % (Komposisi)

C6H5CCl3 4017.1714 20.5482 0.3322

C6H5COCl 0.0008 8.41656E-06 1.36078E-07

H2O 739.7362 41.0965 0.6644

ZnCl2 28.1202 0.2063 0.0033

Total 4785.0285 61.8510 1.0000

Page 245: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Reaksi : C6H5CCl3 + 2 H2O %7833,98 C6H5COOH + 3 HCl

Awal 20.5482 41.0964

Bereaksi 20.2982 40.5964 20.2982 60.8946

Sisa 0.2500 0.5000 20.2982 60.8946

Bahan yang dibutuhkan :

C6H5CCl3 = 20,5482 kgmol/jam x 195.5 = 4017,1714 kg/jam

C6H5CH3 = 0,0008 kg/jam

H2O = 41,0964 kgmol/jam x 18 = 739,7349 kg/jam

Katalis yang digunakan yaitu ZnCl2 ditetapkan sebesar 0.7 % dari berat C6H5CCl3

ZnCl2 = 28,1202 kg/jam

Produk yang terbentuk :

C6H5COOH = 20,2982 kgmol/jam x 122 = 2476,3793 kg/jam

HCl = 60,8946 kgmol/jam x 36.5 = 2222,6519 kg/jam

Produk sisa :

C6H5CCl3 = 0,2500 kgmol x 195,5 = 48,8750 kg/jam

H2O = 0.5 kgmol/jam x 18 = 9 kg/jam

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari distilasi I : Ke Scruber II :

C6H5CCl3 4017.1714 HCl 2222.6519

C6H5CH3 0.0008 Ke Distilasi II :

Dari tangki pelarut : C6H5CH3 0.0008

H2O 739.7349 H2O 9.0000

ZnCl2 28.1202 C6H5COOH 2476.3793

C6H5CCl3 48.8750

ZnCl2 28.1202

Total 4785.0272 Total 4785.0272

Page 246: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

14. TANGKI PENCAMPUR (R-132)

Fungsi : Untuk melarutkan katalis ZnCl2 dengan H2O

ZnCl2 H2O

ZnCl2

Tangki

Pelarut

3

1

2H2O

Aliran 1 :

ZnCl2 (1) = 28,1202 kg/jam

Aliran 2 :

H2O (2) = 739,7349 kg/jam

Aliran 3 :

Total bahan (3) = 767,8551 kg/jam

Neraca Massa Total

Masuk tangki (kg/jam) Keluar ke reaktor II (kg/jam)

ZnCl2 = 28,1230

H2O = 739,8089

ZnCl2 & H2O = 767,9319

Total = 767,9319 Total = 767,9319

15. SCRUBER II (D-137)

Fungsi : Untuk menyerap HCl

HCl

T = 30 0C

P = 1 atm

H2O

HCl

H2O

HCl

Gas masuk scrubber :

Komponen Kg/jam

HCl 2222.6519

Total = 2222.6519

T pada scruber = 30 0C

Page 247: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kelarutan HCl pada suhu 30 0C dapat dilihat pada data perry table 2-120

diperoleh 67,3 gram / 100 gram H2O.

Kelarutan HCl = 67,3 gram HCl/100 gram H2O

Jumlah HCl = 2222,6519 kg/jam = 2222651,9 g/j

Maka kebutuhan air = 1003,67

9,2222651x

= 3302603,15 g/j H2O = 3302,6032 kg/j H2O

Diharapkan 99,9 % HCl dapat diserap, maka HCl yang dapat diserap :

= 99,9% x 2222,6519kg/jam

= 2220,4293 kg/jam

HCl yang tidak terserap sebesar 0,1% :

= 0,1% x 2222,6519 kg/jam

= 2.2227 kg/jam

Total H2O yang ditambahkan = 3302,6032 kg/j

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor : Hasil atas :

HCl 2222.6519 HCl 2.2227

Penambahan H2O Hasil bawah :

H2O 3302.6032 HCl 2220.4293

H2O 3302.6032

Total 5525.2551 Total 5525.2551

Page 248: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

16. DISTILASI II (D-140)

Fungsi : Untuk memisahkan asam benzoat dari toluen, benzentrichlorid, air

dan zink khlorid

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

ZnCl2

D

E

S

T

I

L

A

S

I

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

ZnCl2

Penentuan komposisi destilat dan bottom pada distilasi,

Neraca Bahan Total F = D + B ………………………………i

Neraca Komponen FXF = DXD + BXB …………………………ii

Komponen masuk pada kolom distilasi

Komponen kg/jam Kmol/jam Xf

C6H5CH3 0.0008 0.000008 3.95989E-07

H2O 9.0000 0.5000 0.0235244

C6H5COOH 2476.3793 20.2982 0.9550

C6H5CCl3 48.8750 0.2500 0.0118

ZnCl2 28.1202 0.2063 0.0097

Total 2562.3753 21.2545 1.0

Asumsi untuk pembagian komponen dalam destilat :

C6H5CH3 = 99%

H2O = 99%

C6H5COOH = 99.64%

C6H5CCl3 = 99.99%

ZnCl2 = 0%

Maka didapatkan perhitungan dibawah ini :

Komponen destilat pada distilasi

Page 249: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Komponen kg/jam Kmol/jam XD

C6H5CH3 0.0008 0.000008 0.0000004

H2O 8.9100 0.495000 0.0236

C6H5COOH 2467.4716 20.2252 0.9645

C6H5CCl3 48.8701 0.2500 0.0119

Total 2525.2525 20.9702 1.0

Asumsi untuk pembagian komponen dalam bottom :

C6H5CH3 = 1%

H2O = 1%

C6H5COOH = 0.36%

C6H5CCl3 = 0.01%

ZnCl2 = 100%

Maka didapatkan perhitungan dibawah ini :

Komponen bottom pada distilasi

Komponen kg/jam Kmol/jam XB

C6H5CH3 7.7432E-06 8.4166E-08 2.9599E-07

H2O 0.0900 0.0050 0.0176

C6H5COOH 8.9077 0.0730 0.2568

C6H5CCl3 0.0049 2.5E-05 0.0001

ZnCl2 28.1202 0.2063 0.7256

Total 37.1228 0.2843 1.0

Untuk bisa mendapatkan komponen yang cocok untuk didistilasi maka

dilakukan perhitungan trial dan error terhadap kondisi operasi

A. Perhitungan Bubble Point

Perhitungan bubble point untuk feed, distilat dan bottom dengan

menggunakan sistem multi komponen yang diketahui feed terdiri dari 5

komponen, Perhitungan dilakukan dengan cara masing-masing komposisi

feed, destilat dan bottom, Perhitungan dilakukan dengan mengasumsikan

harga Pisat

pertama 760 mmHg dengan trial dan error dicari nilai Tisat

yang

tepat, Nilai Tisat

yang tepat digunakan untuk mencari Pisat

baru dengan

menggunakan persamaan Antoine :

Pisat

= CTi

Bsat

-A exp …………………………………………………(1)

Page 250: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dimana

Tisat

dalam K

A,B,C = konstanta Antoine untuk masing-masing komponen

Nilai Pisat

yang telah didapatkan, digunakan untuk mencari harga Ki dengan

persamaan = Ki = asumsiPi

baruPisat

sat

………………………………………(2)

Kemudian cek Ki yang didapatkan terhadap nilai Tisat

dengan menggunakan

persamaan 11,5a – 11,5b (Coulsen dan Richardson ), yaitu :

1. Cek terhadap yi dengan mendapatkan nilai Ki maka dapat dihitung :

Yi = mmHgXiPisat 760 …………………………(3)

2. Xi pada komposisi awal komponen digunakan untuk cek terhadap Pisat

asumsi mmHgXiPisat 760 ………………………………(4)

B. Perhitungan Dew Point

Perhitungan dew point untuk feed, distilat dan bottom dengan menggunakan

sistem multi komponen yang diketahui feed yang terdiri dari 5 komponen

yang sama dengan perhitungan pada buble point, hanya symbol untuk masing-

masing komponen feed, distilat dan bottom dalam % berat adalah Yi,

Sehingga cek nilai Tisat

didapat dari persamaan 11,5a – 11,5b ( Coulsen and

Richardson) yaitu :

1. Cek terhadap Xi, dengan mendapatkan nilai Ki maka nilai Xi dapat

dihitung : Xi = Ki

Yi………………………………………(5)

2. Xi dapat digunakan untuk cek terhadap Pisat

asumsi dengan menggunakan

persamaan : Pisat

asumsi = mmHgXi 760Pisat ……… (6)

Hasil perhitungan trial dan error pada kolom distilasi dengan menggunakan

persamaan 1 s/d 6 didapatkan hasil sebagai berikut :

Asumsi P = 760 mmHg

Maka diperoleh secara keseluruhan sebagai berikut :

Tekanan = 1 atm

Page 251: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Perhitungan temperatur pada feed:

Bubble point = 132,5045 oC

Dew point = 124,4800 oC

Perhitungan temperatur pada destilat:

Bubble point = 127,5570 oC

Dew point = 126,9711 oC

Perhitungan temperatur pada bottom:

Bubble point = 159,6818 oC

Dew point = 263,4680 oC

Hasil Perhitungan trial dan error pada distilasi II

B. Perhitungan Buble point

1. Feed

Tekanan = 1 atm

T = 132,5045 oC

Komponen Xif Pi sat

Ki Yi Pi sat

.Xif

C6H5CH3 3.95989E-07 1361.5524 1.7915 7.0942E-07 0.0005

H2O 0.0235 2182.7849 2.8721 0.0676 51.3487

C6H5COOH 0.9550 732.1459 0.9633 0.9200 699.2039

C6H5CCl3 0.0118 776.2209 1.0213 0.0120 9.1301

ZnCl2 0.0097 33.0352 0.0435 0.0004 0.3207

Total 1.0 1.0 760.0

2. Destilat

Tekanan = 1 atm

T = 127,5570 oC

Komponen Xid Pi sat

Ki Yi Pi sat

.Xid

C6H5CH3 3.97345E-07 1201.0635 1.5803 6.27943E-07 0.0005

H2O 0.0236 1882.2812 2.4767 0.0585 44.4312

C6H5COOH 0.9645 733.5432 0.9652 0.9309 707.4834

C6H5CCl3 0.0119 678.2316 0.8924 0.0106 8.0849

Total 1.0 1.0 760.0

Page 252: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3. Bottom

Tekanan = 1 atm

T = 159,6818 oC

Komponen Xib Pi sat

Ki Yi Pi sat

.Xib

C6H5CH3 2.9599E-07 2557.9183 3.3657 9.9622E-07 0.0008

H2O 0.0176 4602.6766 6.0562 0.1065 80.9334

C6H5COOH 0.2568 2557.9183 3.3657 0.8642 656.8067

C6H5CCl3 0.0001 1529.3520 2.0123 0.0002 0.1345

ZnCl2 0.7256 98.0782 0.1291 0.0936 9.1833

Total 1.0 1.0 760.0

B. Perhitungan Dew Point

1. Feed

Tekanan = 1 atm

T = 124,4800 oC

Komponen Yif Pi sat

Ki Xi Pi sat

.Xif

C6H5CH3 3.95989E-07 1108.9197 1.4591 2.71392E-07 0.0003

H2O 0.0235 1713.0286 2.2540 0.0104 17.8786

C6H5COOH 0.9550 1108.9197 1.4591 0.6545 725.8048

C6H5CCl3 0.0118 622.4052 0.8190 0.0144 8.9393

ZnCl2 0.0097 23.0008 0.0303 0.3207 7.3771

Total 1.0 1.0 760.0

2. Destilat

Tekanan = 1 atm

T = 126,9711 oC

Komponen Yid Pi sat

Ki Xi Pi sat

.Xid

C6H5CH3 3.97345E-07 1183.0759 1.5567 2.5525E-07 0.0003

H2O 0.0236 1849.0458 2.4330 0.0097 17.9398

C6H5COOH 0.9645 756.6957 0.9957 0.9687 733.0003

C6H5CCl3 0.0119 667.3076 0.8780 0.0136 9.0596

Total 1.0 1.0 760.0

Page 253: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3. Bottom

Tekanan = 1 atm

T = 263,4680 oC

Komponen Yib Pi sat

Ki Xi Pi sat

.Xib

C6H5CH3 2.9599E-07 14794.2700 19.4661 1.5206E-08 0.0002

H2O 0.0176 37149.1468 48.8805 0.0004 13.3638

C6H5COOH 0.2568 14794.2700 19.4661 0.0189 279.6117

C6H5CCl3 0.0001 10069.7889 13.2497 6.6356E-06 0.0668

ZnCl2 0.7256 475.9600 0.6263 0.9813 467.0595

Total 1.0 1.0 760.0

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari reaktor II : Ke kristalizer :

C6H5CH3 0.0008 C6H5CH3 0.0008

H2O 9.0000 H2O 8.9100

C6H5COOH 2476.3793 C6H5COOH 2467.4716

C6H5CCl3 48.8750 C6H5CCl3 48.8701

ZnCl2 28.1202 Jumlah 2525.2525

Ke waste :

C6H5CH3 7.74323E-06

H2O 0.0900

C6H5COOH 8.9077

C6H5CCl3 0.0049

ZnCl2 28.1202

Jumlah 37.1228

Total 2562.3753 Total 2562.3753

17. CRISTALIZER (X-150)

Fungsi : Membentuk kristal asam benzoat

Cristallizer

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

Page 254: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Syarat kristalisasi :

Asam benzoat didalam kristalizer didinginkan hingga 400C sehingga akan

terbentuk kristal berkilau yang berbentuk monochromic

Data kelarutan asam benzoat pada 40 0C = 0,6 g / 100 g H2O

Asumsi :

- Asam benzoat yang menjadi kristal 95 % dari bahan masuk dan 5 % sebagai

mother liquor

Komposisi bahan masuk :

Bahan masuk kg/jam

C6H5CH3 0.0008

H2O 8.9100

C6H5COOH 2467.4716

C6H5CCl3 48.8701

Total 2525.2525

Penentuan kristal yang terbentuk :

C = R x 1))-S(R(100

E))-(S(Ho - (100Wo)

Dimana = C = Berat kristal

R = Ratio berat molekul dari kristal atau larutan

S = Solubility kristal pada air

Wo = Berat bahan yang akan dikristalkan pada bahan masuk

Ho = Total bahan yang bersifat liquid pada bahan masuk

E = Evaporation

Ratio berat molekul asam benzoat dengan larutan, R:

R = kristalbenzoat asam BM

larutanbenzoat asam BM

= 122

)1805,0()12295,0( xx = 0,9574

Solubility kristal pada mother liquor, S:

Data kelarutan asam benzoat= 0,034

Berat asam benzoat pada bahan masuk, Wo :

Wo = 2467,4716 kg/jam

Page 255: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Total bahan non kristal pada bahan masuk, Ho :

Ho = Berat total - Wo

= 2525,2525 - 2467,4716

= 57,7809 kg/jam

Evaporation, E :

E = H2O menguap = 8,9100 kg/jam

Maka jumlah kristal yang terbentuk adalah :

C = R x 1))-S(R(100

E))-(S(Ho - (100Wo)

= 0,9574 x 1))-(0,9574 x 034,0(100

8,910))-5,2525(0,034(252-) 2476,3824 x (100

= 2362,2505 kg/jam

Asam benzoat yang tidak terkristalisasi = 2467,4716 – 2362,2505

= 105,2211 kg/jam

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari Distilasi: Ke Kristalizer :

C6H5CH3 0.0008 Kristal :

H2O 8.9100 C6H5COOH 2362.2505

C6H5COOH 2467.4716 H2O 0.4455

C6H5CCl3 48.8701 C6H5CCl3 2.4435

C6H5CH3 3.8329E-05

Larutan sisa :

C6H5CH3 0.0007

H2O 8.4645

C6H5COOH 105.2211

C6H5CCl3 46.4266

Total 2525.2525 Total 2525.2525

Page 256: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

18. CENTRIFUGE (H-151)

Fungsi : Memisahkan kristal dari mother liquor yang masih tercampur

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

C6H5CH3

H2O

C6H5COOH

C6H5CCl3

Komposisi bahan masuk kg/jam

Kristal :

C6H5COOH 2362.2505

H2O 0.4455

C6H5CCl3 2.4435

C6H5CH3 3.8329E-05

2365.1396

Larutan sisa :

C6H5CH3 0.0007

H2O 8.4645

C6H5COOH 105.2211

C6H5CCl3 46.4266

160.1129

Total 2525.2525

Kristal asam benzoat sebagai fraksi berat (99,9%) :

Asam benzoat = 100

9,99 x 2365,1396 kg/jam = 2362,7744 kg/jam

Komposisi yang terikut fraksi berat (0,1%) :

C6H5CH3 = 0.001 x 0.0007 = 7.283E-07 kg/jam

H2O = 0.001 x 8.4645 = 0.0085 kg/jam

C6H5COOH = 0.001 x 105.2211 = 0.1052 kg/jam

C6H5CCl3 = 0.001 x 46.4266 = 0.0464 kg/jam

Page 257: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kristal asam benzoat sebagai fraksi ringan (0,1%) :

Asam benzoat = 100

1 x 2365,1396 kg/jam = 2,3651 kg/jam

Komposisi yang terikut fraksi ringan (99,9%) :

C6H5CH3 = 0.999 x 0.0007 = 0.00073 kg/jam

H2O = 0.999 x 8.4645 = 8.4560 kg/jam

C6H5COOH = 0.999 x 105.2211 = 105.1158 kg/jam

C6H5CCl3 = 0.999 x 46.4266 = 46.3802 kg/jam

Neraca Massa Total

Neraca massa masuk (kg/jam) Neraca massa keluar (kg/jam)

Dari Kristalizer Ke Vibration Conveyor

Kristal : Kristal :

C6H5COOH 2362.2506 C6H5COOH 2359.8883

H2O 0.4455 H2O 0.4451

C6H5CCl3 2.4435 C6H5CCl3 2.4411

C6H5CH3 3.8329E-05 C6H5CH3 3.8291E-05

Larutan sisa : Larutan sisa :

C6H5CH3 0.0007 C6H5CH3 7.283E-07

H2O 8.4645 H2O 8.465E-03

C6H5COOH 105.2211 C6H5COOH 1.052E-01

C6H5CCl3 46.4266 C6H5CCl3 4.643E-02

Ke Waste

Kristal :

C6H5COOH 2.3623

H2O 0.0004

C6H5CCl3 0.0024

C6H5CH3 3.8329E-08

Larutan sisa :

C6H5CH3 0.0007

H2O 8.4560

C6H5COOH 105.1158

C6H5CCl3 46.3802

Total 2525.2525 Total 2525.2525

Page 258: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

APPENDIKS B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

Kapasitas : 20.000 ton/tahun

Operasi Pabrik : 330 hari/tahun

24 jam/hari

Satuan : Kkal/jam

Suhu referensi : 25 oC

14. Reaktor I (R-110)

Fungsi : Untuk mereaksikan antara toluen dan gas khlor

Q loss

Δ HR

Δ H4

Δ H3

T = 100 oC

T = 100 oC

Δ H1

T = 100 oC

Δ H2

T = 100 oC

Q

T = 150 oC T = 150 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari heater toluen

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari heater khlorin

ΔHR : Panas reaksi

ΔH3 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk atas

ΔH4 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk bawah

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + Q loss

a. Menghitung panas bahan masuk total (ΔHtot)

ΔHtot = ΔH1 + ΔH2

= 48655.7549 + 39258.3309 = 87914.0859 Kkal/jam

Page 259: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

b. Menghitung panas bahan uap keluar (ΔH3)

T = 100 oC = 373,15 K

Komponen M Cp ΔT ΔH3

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

HCl 2250.2519 0.1908 75 32199.6294

C6H6 9.5395 0.3211 75 229.7276

Cl2 17.9273 0.1072 75 144.0854

Total 2277.7187 32573.4424

c. Menghitung panas bahan liquid keluar (ΔH4)

T = 100 oC = 373,15 K

Komponen M Cp ΔT ΔH4

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CCl3 4017.5731 0.1475 75 44458.4078

C6H5CH3 7.7432 0.3401 75 197.5247

H2O 13.2251 0.4547 75 451.0072

Total 4038.5414 45106.9396

d. Menghitung panas reaksi (ΔHR)

Komponen ΔHf 298 Massa BM ΔHf

(Kkal/mol) (kg/jam) (Kkal/jam)

C6H5CH3 11.9575 7.7432 92 1.0064

Cl2 0.0000 17.9273 71 0.0000

C6H5CCl3 12.3972 4017.5731 195.5 254.7661

HCl -22.0746 2250.2519 36.5 -1360.9135

Reaksi : C6H5CH3 + 3Cl2 C6H5CCl3 + 3HCl

ΔHf 298 = ΔHf produk – ΔHf reaktan

= {254.7661 + 3(-1360.9135)} – {1.0064 + 3(0.0000)}

= -3828.9809 Kkal/jam

T = 100 oC = 373,15 K

Komponen M Cp ΔT ΔHR

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 7.7432 0.3401 75 197.5247

Page 260: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Cl2 17.9273 0.1177 75 158.2910

C6H5CCl3 4017.5731 0.1475 75 44458.4078

HCl 2250.2519 0.1908 75 32199.6294

ΔHR total = (ΔHR produk + ΔHf 298 ) – ΔHR reaktan

= {44458,4078 + 3(32199,6294) + (-3828,9809)}- {197,5247 +

3(158,2910)}

= 136555,9174 Kkal/jam

e. Panas yang dibutuhkan reaktor (Q)

Asumsi Q loss = 2 % panas masuk

= 0,02 (Q + ΔH3)

Neraca panas total :

Panas masuk = panas keluar

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + Qloss

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + 0,02(ΔH1 + ΔH2 + Q)

0,98 Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + (0,02ΔH1 - ΔH1) + (0,02ΔH2 - ΔH2)

Q = 98,0

98,098,0 2143 HHHHH R

Sehingga panas yang terkandung dalam steam (Q) :

Q =

98,0

)3309,39258(98,0)7549,48655(98,09174,1365559396,451064424,32573

= 130694,3829 Kkal/jam

Panas yang hilang (Qloss)

Qloss = 0,02 (Q + ΔH1 + ΔH2)

= 0,02 (130694,3829 + 48655,7549 + 39258,3309)

= 4372,1694 Kkal/jam

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4,6978 atm

HV = 2745,4 Kj/Kg; HL = 632,1 Kj/Kg

λs = 2113.3 Kj/Kg = 505,0908 Kkal/Kg

Sehingga kebutuhan steam :

Page 261: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

m = Q

= KgKkal

jamKkal

/0908,505

/3829,130694

= 258,7542 Kg/jam

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 48655.7549 ΔH3 32573.4424

ΔH2 39258.3309 ΔH4 45106.9396

Q 130694.3829 ΔHR 136555.9174

Q loss 4372.1694

Total 218608.4688 Total 218608.4688

15. Heater Khlorin (E-115)

Fungsi : Memanaskan larutan Cl2 dari 30 oC - 100

oC

T = 30 oC

Δ H1Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 100 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Menghitung panas bahan masuk heater (ΔH1)

Suhu bahan masuk = 30 0C = 303,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH1 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH1

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

Cl2 4395.1297 0.1147 5 2519.8475

Page 262: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

H2O 13.2251 0.4474 5 29.5863

Total 4408.3547 2549.4337

Menghitung panas bahan keluar heater (ΔH2)

Suhu bahan keluar = 100 0C = 373,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH2 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH2

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

Cl2 4395.1297 0.1177 75 38807.3237

H2O 13.2251 0.4547 75 451.0072

Total 4408.3547 39258.3309

Menghitung panas yang diberikan oleh steam (Q)

Panas masuk = panas keluar

ΔH1 + Q = ΔH2 + Qloss

Q = ΔH2 + 0.02 (ΔH1 + Q)

Q = ΔH2 + 0.02 ΔH1 + 0.02Q - ΔH1

0.98 Q = 39258.3309 + 50.9887 – 2549.4337

Q = 37510.0877 Kkal/jam

Menghitung kebutuhan steam pemanas (m)

Q = m . λ

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4.6978 atm

HV = 2745.4 Kj/Kg; HL = 632.1 Kj/Kg

λs = 2113.3 Kj/Kg = 505.0908 Kkal/Kg

sehingga

m = Q

= KgKkal/0908.505

Kkal/jam0877.37510 = 74.2640 Kg/jam

Menghitung panas yang hilang (Qloss)

Diasumsikan panas yang hilang sebesar 2 % dari jumlah panas masuk :

Page 263: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Qloss = 2%( ΔH1 + Q)

Qloss = 0,02 ( 2549.4337 + 37510.0877 )

Qloss = 801.1904 Kkal/jam

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 2549.4337 ΔH2 39258.3309

Q 37510.08765 Q loss 801.1904275

Total 40059.5214 Total 40059.5214

16. Heater Toluen (E-117)

Fungsi : memanaskan larutan C6H5CH3 dari 30 0C – 100

0C

T = 30 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 100 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Menghitung panas bahan masuk heater (ΔH1)

Suhu bahan masuk = 30 0C = 303,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH1 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH1

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

C6H5CH3 1898.3659 0.2779 5 2637.4229

C6H6 9.5395 0.2578 5 12.2984

Page 264: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Total 1907.9054 2649.7213

Menghitung panas bahan keluar heater (ΔH2)

Suhu bahan keluar = 100 0C = 373,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH2 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH2

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

C6H5CH3 1898.3659 0.3401 75 48426.0273

C6H6 9.5395 0.3211 75 229.7276

Total 1907.9054 48655.7549

Menghitung panas yang diberikan oleh steam (Q)

Panas masuk = panas keluar

ΔH1 + Q = ΔH2 + Qloss

Q = ΔH2 + 0.02 (ΔH1 + Q)

Q = ΔH2 + 0.02 ΔH1 + 0.02Q - ΔH1

0.98 Q = 48655.7549 + 52.9944 – 2649.7213

Q = 46999.0082 Kkal/jam

Menghitung kebutuhan steam pemanas :

Q = m . λ

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4.6978 atm

HV = 2745.4 Kj/Kg; HL = 632.1 Kj/Kg

λs = 2113.3 Kj/Kg = 505.0908 Kkal/Kg

sehingga :

m = Q

= KgKkal

jamKkal

/0908.505

/0082.46999

= 93.0506 Kg/jam

Menghitung panas yang hilang (Qloss)

Diasumsikan panas yang hilang sebesar 2 % dari jumlah panas masuk :

Qloss = 2% ( ΔH1 + Q)

Qloss = 0.02 (2649.7213+ 46999.0082 )

Page 265: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Qloss = 992.9746 Kkal/jam

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 2649.7213 ΔH2 48655.7549

Q 46999.0082 Q loss 992.9745902

Total 49648.7295 Total 49648.7295

17. Distilasi I (D-120)

Fungsi : Untuk memisahkan benzentrichlorid dari toluen dan air

T = 129.4212 oC

T = 121.8745 oC

T = 131.72 oC

T = 131.7210 oC

QS

Δ HB

Δ HC

Δ HF Q loss

Δ HA

QC

Δ HD

T = 108.0645 oC

Δ HV

T = 131.7210 oC

Dimana :

ΔHF : Panas yang terkandung dalam bahan masuk kolom distilasi

ΔHD : Panas yang terbawa bahan keluar kondensor

ΔHB : Panas yang terbawa bahan keluar reboiler

Qc : Panas yang diserap pendingin

QS : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔHF + Qs = ΔHD + ΔHB + Qc + Q loss

Menghitung Refluks Minimum

Page 266: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

P = 1 atm = 760 mmHg

Dengan menggunakan persamaan 11.7-9 Geankoplis, maka harga refluks

minimum adalah :

)(

).(1

fXq

Umpan masuk kolom distilasi pada kondisi cair jenuh, q = 1

Rm + 1 = )(

).( fX

Trial = 1,008988

a. Untuk feed masuk

Komponen n (Kmol/jam) Xf Ki 1-q = ( .Xf) /

( - )

C6H5CH3 0.0842 0.0039 1.6575 1.0000 -0.4382

C6H5CCl3 20.5502 0.9617 0.9394 0.5667 -1.2324

H2O 0.7347 0.0344 2.6201 1.5807 0.0951

Total 21.3691 1.0000 -1.5756

b. Untuk destilat

Komponen n (Kmol/jam) Xd Ki Rm + 1 =

( .Xd) / ( - )

C6H5CH3 0.0842 0.1025 0.9293 1.0000 -11.4066

C6H5CCl3 0.0021 0.0025 0.5039 0.5422 -0.0029

H2O 0.7347 0.8950 1.0095 1.0863 12.5709

Total 0.8209 1.0000 1.1614

Rm + 1 = 1,1641

Rm = 0,1614

Direncanakan refluks ratio = 1.5 x Rm

= 1.5 x 0.1614 = 0.2421

Menghitung kecepatan aliran uap dan liquida :

1. Aliran liquida keluar kondensor yang di refluks (Lo)

R = D

Lo

Dari apendiks A diperoleh nilai D = 21,3680 Kg/jam

Page 267: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Lo = R x D

= 0,2421 x 21,3680

= 5,1733 Kg/jam

2. Aliran uap masuk kondensor (V)

V = (R+1) x D

= (0,2421 + 1) x 21,3680

= 26,5413 Kg/jam

3. Aliran liquid masuk reboiler (L’)

L’ = Lo + (q + F)

Dari apendiks A diperoleh nilai F = 4017,1734 Kg/jam

L’ = 5,1733+ (1 + 4017,1734)

= 4023,3468 Kg/jam

4. Aliran uap keluar reboiler (V’)

V’ = V + F (q-1)

= 26,5413 + 4017,1734 (1 – 1) = 26,5413 Kg/jam

Komposisi uap yang masuk kondensor

Komposisi uap = XD x V

Komponen XD V Komposisi uap

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 0.1025 26.5413 2.7211

C6H5CCl3 0.0025 26.5413 0.0664

H2O 0.8950 26.5413 23.7538

Total 1.0000 26.5413

Komposisi liquid keluar kondensor yang di refluks

Komposisi uap = XD x Lo

Komponen XD Lo Komposisi liquid

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 0.1025 5.1733 0.5304

C6H5CCl3 0.0025 5.1733 0.0130

H2O 0.8950 5.1733 4.6300

Total 1.0000 5.1733

Komposisi liquid masuk reboiler

Page 268: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Komposisi liquid = XB x L’

Komponen XB L' Komposisi liquid

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 0.0000004 4023.3468 0.0016

C6H5CCl3 0.9999960 4023.3468 4023.3307

H2O 0.0000036 4023.3468 0.0144

Total 1.0000 4023.3468

Komposisi uap keluar reboiler

Komposisi liquid = XB x V’

Komponen XB V' Komposisi uap

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 0.0000004 26.5413 0.00001

C6H5CCl3 0.9999960 26.5413 26.54118

H2O 0.0000036 26.5413 0.00009

Total 1.0000 26.54129

Perhitungan Neraca Panas Pada Feed

Panas yang terkandung dalam feed masuk kolom distilasi ( HF)

HF = m . Cp . T

T = 129.4212 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHF

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 7.7432 0.3646 104.4212 294.7958

C6H5CCl3 4017.5731 0.1575 104.4212 66074.6732

H2O 13.2251 0.4580 104.4212 632.5087

Total 4038.5414 67001.9777

Perhitungan Neraca Panas Pada Top Destilat

1. Panas yang dibawa uap masuk kondensor ( HV)

HV = m . Cp . T

T = 121,8754 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHV

Page 269: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 2.7211 0.3584 96.8754 94.4796

C6H5CCl3 0.0664 0.1550 96.8754 0.9978

H2O 23.7538 0.4572 96.8754 1051.9753

Total 26.5413 1147.4527

2. Panas yang dibawa liquid sebagai refluks ( HL)

HL = m . Cp . T

T = 108,0645 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHL

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.5304 0.3469 83.0645 15.2844

C6H5CCl3 0.0130 0.1503 83.0645 0.1617

H2O 4.6300 0.4556 83.0645 175.2159

Total 5.1733 190.6620

3. Panas yang dibawa produk keluar kondensor ( HD)

HD = m . Cp . T

T = 108,0645 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHD

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 7.7425 0.3469 83.0645 223.1189

C6H5CCl3 0.4018 0.1503 83.0645 5.0170

H2O 13.2237 0.4556 83.0645 500.4349

Total 21.3680 728.5707

Perhitungan Neraca Panas Pada Bottom Destilat

1. Panas yang dibawa liquid masuk reboiler ( HA)

HA = m . Cp . T

T = 131.7210 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHA

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0016 0.3665 106.721 0.0645

C6H5CCl3 4023.3307 0.1583 106.721 67949.9268

Page 270: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

H2O 0.0144 0.4583 106.721 0.7036

Total 4023.3468 67950.6948

2. Panas yang dibawa uap sebagai refluks ( HC)

HC = m . Cp . T

T = 131.7200 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHC

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0000109 0.3665 106.72 0.0004

C6H5CCl3 26.5411810 0.1583 106.72 448.2482

H2O 0.0000949 0.4583 106.72 0.0046

Total 26.5413 448.2532

3. Panas yang dibawa liquid keluar reboiler ( HB)

HB = m . Cp . T

T = 131.721 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHB

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0008 0.3665 106.721 0.0303

C6H5CCl3 4017.1714 0.1583 106.721 67845.9010

H2O 0.0013 0.4583 106.721 0.0647

Total 4017.1734 67845.9960

Panas yang diserap air pendingin (Qc)

HV = HL + HD + Qc

Qc = HV – ( HL + HD)

= 1147,4527 – (190,6620 + 728,5707)

= 228,2200 Kkal/jam

Massa air pendingin yang dibutuhkan (M)

T air pendingin masuk = 30 oC

T air pendingin keluar = 45 oC

Cp air pada 30 oC = 0,4474 Kkal/Kg.K

Cp air pada 45 oC = 0,4489 Kkal/Kg.K

Page 271: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

M = TCp

Qc

. =

)2530(4474,098,0)2545(4489,0

2200,228

x= 33,6329 Kg/jam

Panas yang dibawa masuk oleh steam (QS)

Asumsi Q loss = 2 % panas masuk

ΔHF + QS = ΔHD + ΔHB + Qc + Q loss

ΔHF + QS = ΔHD + ΔHB + Qc + 0.02(ΔHF + QS)

QS = 98,0

98.0 FBD HQcHH

= 98,0

)9777,67001(98.02200,2289960,678455707,728

= 3204,9475 Kkal/jam

Massa steam yang dibutuhkan (m)

QS = m .

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4,6978 atm

HV = 2745,4 Kj/Kg; HL = 632,1 Kj/Kg

λs = 2113,3 Kj/Kg = 505,0908 Kkal/Kg

sehingga :

m = SQ

= KgKkal

jamKkal

/0908,505

/9475,3204= 6,3453 Kg/jam

Menghitung Qloss pada kolom distilasi

Qloss = 2 % (ΔHF + QS)

= 0,02 (67001,9777 + 3204,9475)

= 1404,1358 Kkal/jam

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔHF 67001.9777 ΔHD 728.5707

QS 3204.9475 ΔHB 67845.9960

Qc 228.2200

Page 272: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Q loss 1404.1385

Total 70206.9251 Total 70206.9251

18. Heater (E-123)

Fungsi : Memanaskan liquid yang akan masuk ke kolom distilasi I

T = 100 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 129,4212 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Menghitung panas bahan masuk heater (ΔH1)

Suhu bahan masuk = 100 0C = 373,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH1 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH1

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

C6H5CH3 7.7432 0.3401 75 197.5247

C6H5CCl3 4017.5731 0.1475 75 44458.4078

H2O 13.2251 0.4547 75 451.0072

Total 4038.5414 45106.9396

Menghitung panas bahan keluar heater (ΔH2)

Suhu bahan keluar = 129,4212 0C = 402,5712 K

Persamaan yang digunakan : ΔH2 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH2

Page 273: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

C6H5CH3 7.7432 0.3646 104.4212 294.7958

C6H5CCl3 4017.5731 0.1575 104.4212 66074.6732

H2O 13.2251 0.4580 104.4212 632.5087

Total 4038.5414 67001.9777

Menghitung panas yang diberikan oleh steam (Q)

Panas masuk = panas keluar

ΔH1 + Q = ΔH2 + Qloss

Q = ΔH2 + 0,02 (ΔH1 + Q)

Q = ΔH2 + 0.02 ΔH1 + 0,02Q - ΔH1

0,98 Q = 67001,9777 + 902,1388 – 45106,9396

Q = 23262,4253 Kkal/jam

Menghitung kebutuhan steam pemanas :

Q = m . λ

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4,6978 atm

HV = 2745,4 Kj/Kg; HL = 632,1 Kj/Kg

λs = 2113,3 Kj/Kg = 505,0908 Kkal/Kg

sehingga :

m = Q

= KgKkal

jamKkal

/0908,505

/4253,23262= 45,3964 Kg/jam

Menghitung panas yang hilang (Qloss)

Diasumsikan panas yang hilang sebesar 2 % dari jumlah panas masuk :

Qloss = 2% ( ΔH1 + Q)

Qloss = 0,02 (45106,9396+ 23262,4253 )

Qloss = 1367,3873 Kkal/jam

Neraca Panas Total

Page 274: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 45106.9396 ΔH2 67001.9777

Q 23262.42533 Q loss 1367.3873

Total 68369.3650 Total 68369.3650

19. Scrubber 1 (D-124)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Δ H1

T = 100 oC

Δ H3

T = 31.1188 oC

Δ H4

Δ H2

T = 30 oC

T = 31.1188 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari reaktor I

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan penyerap

ΔH3 : Panas yang dibawa gas keluar

ΔH4 : Panas yang dibawa liquid keluar

Neraca panas Overall:

ΔH1 + ΔH2 = ΔH3 + ΔH4

a. Menghitung panas yang dibawa bahan masuk (ΔH1)

T = 100 oC = 373,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH1

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

HCl 2250.2519 0.1908 75 32199.6294

C6H6 9.5395 0.3211 75 229.7276

Cl2 17.9273 0.1177 75 158.2910

Total 2277.7187 32587.6480

b. Menghitung panas yang dibawa bahan penyerap (ΔH2)

Page 275: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

T = 30 oC = 303,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH2

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

H2O 59698.4113 0.4474 5 133553.4051

c. Menghitung panas yang dibawa gas keluar (ΔH3)

Dilakukan trial suhu sampai didapatkan panas masuk = panas keluar

T = 31,1188 oC = 304,2688 K

Komponen m Cp ΔT ΔH3

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

HCl 2.2503 0.1908 6.1188 2.6277

C6H6 0.0954 0.2589 6.1188 0.1511

Cl2 0.1793 0.1147 6.1188 0.1258

Total 2.5249 2.9046

d. Menghitung panas yang dibawa liquid keluar (ΔH4)

T = 31,1188 oC = 304,2688 K

Komponen m Cp ΔT ΔH4

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

HCl 2248.0017 0.1908 6.1188 2625.0284

C6H6 17.7480 0.2589 6.1188 28.1166

Cl2 9.4441 0.1147 6.1188 6.6294

H2O 59698.4113 0.4475 6.1188 163478.3741

Total 61973.6051 166138.1485

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 32587.6480 ΔH3 2.9046

ΔH2 133553.4051 ΔH4 166138.1485

Total 166141.0531 Total 166141.0531

20. Reaktor II (R-130)

Page 276: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Untuk mereaksikan antara benzentrichloride dan H2O membentuk

asam benzoat dan HCl

Δ H4Q

T = 150 oC T = 150 oCT = 115 oC

Q loss

Δ HR

Δ H3

T = 115 oC

Δ H2

T = 115 oC

T = 115 oC

Δ H1

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari cooler

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari katalis dan air

ΔHR : Panas reaksi

ΔH3 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk atas

ΔH4 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk bawah

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Nerara panas overall :

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + Q loss

1. Menghitung panas masuk total (ΔHtot)

Panas bahan masuk dari cooler (ΔH1)

ΔH1 = 55207,0530 Kkal/jam

Panas bahan masuk dari heater katalis (ΔH1)

ΔH2 = 30644,4860 Kkal/jam

Maka : ΔHtot = ΔH1 + ΔH1

= 85851,5390

2. Menghitung panas produk uap keluar ( H3)

T = 115 oC = 388,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH3

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

HCl 2222.6519 0.1908 90 38177.2255

3. Menghitung panas produk liquid keluar ( H4)

Page 277: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

T = 115 oC = 388,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH4

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0008 0.1660 90 0.0116

H2O 9.0000 0.4564 90 369.6611

C6H5COOH 2476.3793 0.2651 90 59080.1924

C6H5CCl3 48.8750 0.1527 90 671.6768

ZnCl2 28.1202 0.1031 90 260.9646

Total 2562.3753 59751.8692

4. Menghitung panas reaksi (ΔHR)

Komponen ΔHf 298 Massa BM ΔHf

(Kkal/mol) (kg/jam) (Kkal/jam)

C6H5CCl3 12.3972 48.8750 195.5 3.0993

H2O -57.8394 9.0000 18 -28.9197

C6H5COOH -69.4073 2476.3793 122 -1408.8419

HCl -22.0746 2222.6519 36.5 -1344.2215

Reaksi : C6H5CCl3 + 2H2O C6H5COOH + 3HCl

ΔHf 298 = ΔHf produk – ΔHf reaktan

= {-1408.8419 + 3(-1344.2215)} – {3.0993 + 2(-28.9197)}

= -5386,7664 Kkal/jam

T = 115 oC = 388,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔHR

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CCl3 48.8750 0.1527 75 559.7307

H2O 9.0000 0.4564 75 308.0509

C6H5COOH 2476.3793 0.2651 75 49233.4937

HCl 2222.6519 0.1908 75 31814.3546

ΔHR total = (ΔHR produk + ΔHf 298 ) – ΔHR reaktan

= {49233,4937 + 3(31814,3546) + -5386,7664}- {559,7307 +

2(308,0509)}

= 236888,9968 Kkal/jam

Page 278: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

f. Panas yang dibutuhkan reaktor (Q)

Asumsi Q loss = 2 % panas masuk

= 0,02 (Q + ΔH1 + ΔH2 + ΔH3)

Neraca panas total :

Panas masuk = panas keluar

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + Qloss

ΔH1 + ΔH2 + Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR + 0.02(ΔH1 + ΔH2 + Q)

0,98 Q = ΔH3 + ΔH4 + ΔHR – 0,98ΔH1 – 0,98ΔH2

Q = 98,0

98,098,0 2143 HHHHH R

Sehingga panas yang terkandung dalam steam (Q) :

Q=

98,0

)4860,30644(98,0)0530,55207(98,09968,2368888692,597512255,38177

= 255799,5749 Kkal/jam

Panas yang hilang (Qloss)

Qloss = 0,02 (ΔH1 + ΔH2 + Q)

= 0,02 (55207,0530 + 30644,4860 + 255799,5749)

= 6833,0223 Kkal/jam

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4.6978 atm

HV = 2745,4 Kj/Kg; HL = 632,1 Kj/Kg

λs = 2113.3 Kj/Kg = 505,0908 Kkal/Kg

Sehingga kebutuhan steam :

m = Q

= KgKkal

jamKkal

/0908,505

/5749,255799= 492,3930 Kg/jam

Neraca Panas Total

Page 279: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 55207.0530 ΔH3 38177.2255

ΔH2 30644.4860 ΔH4 59751.8692

Q 255799.5749 ΔHR 236888.9968

Q loss 6833.0223

Total 341651.1139 Total 341651.1139

21. Cooler (E-131)

Fungsi : Mendinginkan liquid yang akan masuk ke reaktor II

Qloss

T = 131,7210 oC

Δ H1

Δ H3

T = 30 oC

T = 45 oC

T = 115 oC

Δ H2

Δ H4

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari distilasi

ΔH2 : Panas yang terkandung oleh bahan keluar cooler

Δ H3 : Panas yang terkandung dalam pendingin/cooler

Δ H4 : Panas yang diserap oleh pendingin

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall :

H1 + H3 = H2 + Qloss + Δ H4

Panas yang dibawa oleh bahan dari distilasi I (Δ H1 )

Δ H1 = 67845,9960 kkal/jam

Panas yang dibawa bahan keluar (Δ H2 )

suhu bahan keluar = 115 oC = 388,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH2

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0008 0.3527 90 0.0246

C6H5CCl3 4017.1714 0.1527 90 55206.9741

H2O 0.0013 0.4564 90 0.0543

Page 280: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Total 4017.1734 55207.0530

Panas yang diserap oleh air pendingin / cooler pada suhu 45 ºC :

Δ H4 = 0,98 (H1+H3) – H2

Panas Hilang

Qloss = 0,02 ( H1 + H3 )

Panas yang dibawa oleh air pendingin pada suhu 30 ºC

H3 = m x Cp x (30 – 25 )ºC

Kebutuhan air pendingin ( m )

H1 + H3 = H2 + Δ H4 + Qloss

0,98 ( H1 + H3 ) - H2 = Δ H4

0,98 H1 - H2 = ( m x Cp x ( 43-25 ))–(0,98 x m x Cp x (30–25 )

m = 253098.02545

98.0 21

CpCp

HH

m = 1662,9679 kg/jam

Panas yang dibawa oleh air pendingin ( H3)

suhu bahan air masuk = 30oC = 303,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH3

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

H2O 1662.9679 0.4474 5 3720.2836

Panas yang diserap oleh air pendingin / cooler pada suhu 45 ºC :

Δ H4 = 0,98 (ΔH1+ ΔH3) – ΔH2

= 0,95(67845,9960 + 3720,2836) – 55207,0530

= 14927,9010 kkal/jam

Panas Hilang :

Qloss = 0,02 ( H1 + H3 )

= 0,02 (67845,9960 + 3720,2836)

= 1431,3256 kkal/jam

Neraca Panas Total

Page 281: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 67845.9960 ΔH2 55207.0530

ΔH3 3720.2836 ΔH4 14927.9010

Q loss 1431.3256

Total 71566.2796 Total 71566.2796

22. Heater (E-133)

Fungsi : Memanaskan katalis yang akan masuk ke reaktor II

T = 30 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 115 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

ΔH1 + Q = ΔH2 + Q loss

Menghitung panas bahan masuk heater (ΔH1)

Suhu bahan masuk = 30 0C = 303,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH1 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH1

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

ZnCl2 28.1202 0.0901 5 12.6649

H2O 739.7362 0.4474 5 1654.8897

Total 767.8564 1667.5547

Menghitung panas bahan keluar heater (ΔH2)

Page 282: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Suhu bahan keluar = 115 0C = 388,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH2 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH2

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

ZnCl2 28.1202 0.1031 90 260.9646

H2O 739.7362 0.4564 90 30383.5214

Total 767.8564 30644.4860

Menghitung panas yang diberikan oleh steam (Q)

Panas masuk = panas keluar

ΔH1 + Q = ΔH2 + Qloss

Q = ΔH2 + 0,02 (ΔH1 + Q)

Q = ΔH2 + 0,02 ΔH1 + 0.02Q - ΔH1

0,98 Q = 30644 + 33,3511 – 1667,5547

Q = 29602,3290 Kkal/jam

Menghitung kebutuhan steam pemanas :

Q = m . λ

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4,6978 atm

HV = 2745,4 Kj/Kg; HL = 632,1 Kj/Kg

λs = 2113,3 Kj/Kg = 505,0908 Kkal/Kg

sehingga :

m = Q

= KgKkal

jamKkal

/0908,505

/3290,29602 = 58,6079 Kg/jam

Menghitung panas yang hilang (Qloss)

Diasumsikan panas yang hilang sebesar 2 % dari jumlah panas masuk :

Qloss = 2% ( ΔH1 + Q)

Qloss = 0,02 (1667,5547+ 29602,3290 )

Qloss = 625,3977 Kkal/jam

Neraca Panas Total

Page 283: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 1667.5547 ΔH2 30644.4860

Q 29602.3290 Q loss 625.3977

Total 31269.8837 Total 31269.8837

23. Heater (E-136)

Fungsi : Memanaskan liquid yang akan masuk ke kolom distilasi II

T = 115 oC

Δ H1 Δ H2

Q loss

Q

T = 150 oC T = 150 oC

T = 132,5045 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk heater

ΔH2 : Panas yang terbawa oleh bahan keluar heater

Q : Panas yang diberikan oleh steam

Qloss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

Menghitung panas bahan masuk heater (ΔH1)

Suhu bahan masuk = 115 0C = 388,15 K

Persamaan yang digunakan : ΔH1 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH1

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

C6H5CH3 0.0008 0.3527 90 0.0246

H2O 9.0000 0.4564 90 369.6611

C6H5COOH 2476.3793 0.2651 90 59080.1924

C6H5CCl3 48.8750 0.1527 90 671.6768

ZnCl2 28.1202 0.1031 90 260.9646

Total 2562.3753 60382.5195

Menghitung panas bahan keluar heater (ΔH2)

Page 284: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Suhu bahan keluar = 132,5045 0C = 405,6545 K

Persamaan yang digunakan : ΔH2 = m . cp . ΔT

Komponen m Cp ΔT ΔH2

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

C6H5CH3 0.0008 0.3671 107.5045 0.0306

H2O 9.0000 0.4584 107.5045 443.4927

C6H5COOH 2476.3793 0.2768 107.5045 73703.0585

C6H5CCl3 48.8750 0.1585 107.5045 832.8519

ZnCl2 28.1202 0.1055 107.5045 319.0380

Total 2562.3753 75298.4717

Menghitung panas yang diberikan oleh steam (Q)

Panas masuk = panas keluar

ΔH1 + Q = ΔH2 + Qloss

Q = ΔH2 + 0.02 (ΔH1 + Q)

Q = ΔH2 + 0.02 ΔH1 + 0.02Q - ΔH1

0.98 Q = 75298,4714 + 1207,6504 – 60382,5195

Q = 16452,6557 Kkal/jam

Menghitung kebutuhan steam pemanas :

Q = m . λ

Suhu steam masuk = 150 0C

P = 476 Kpa = 4.6978 atm

HV = 2745,4 Kj/Kg; HL = 632,1 Kj/Kg

λs = 2113,3 Kj/Kg = 505,0908 Kkal/Kg

sehingga :

m = Q

= KgKkal

jamKkal

/0908,505

/6557,16452= 45,3964 Kg/jam

Menghitung panas yang hilang (Qloss)

Diasumsikan panas yang hilang sebesar 2 % dari jumlah panas masuk :

Qloss = 2% ( ΔH1 + Q)

Qloss = 0,02 (60382,5195 + 16452,6557 )

Qloss = 1536,7035 Kkal/jam

Page 285: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Neraca Panas Total

Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)

ΔH1 60382.5195 ΔH2 75298.4717

Q 16452.6557 Q loss 1536.7035

Total 76835.1752 Total 76835.1752

24. Scrubber II (D-137)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Δ H1

T = 115 oC

Δ H3

T = 48,8828 oC

Δ H4

T = 48,8828 oC

Δ H2

T = 30 oC

Dimana :

ΔH1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk dari reaktor II

ΔH2 : Panas yang terkandung dalam bahan penyerap

ΔH3 : Panas yang dibawa gas keluar

ΔH4 : Panas yang dibawa liquid keluar

Neraca panas Overall:

ΔH1 + ΔH2 = ΔH3 + ΔH4

a. Menghitung panas yang dibawa bahan masuk (ΔH1)

T = 115 oC = 388,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH1

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

HCl 2222.6519 0.1908 90 38177.2255

Total 2222.6519 38177.2255

b. Menghitung panas yang dibawa bahan penyerap (ΔH2)

Page 286: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

T = 30 oC = 303,15 K

Komponen m Cp ΔT ΔH2

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

H2O 3302.6032 0.4474 5 7388.3691

c. Menghitung panas yang dibawa gas keluar (ΔH3)

Dilakukan trial suhu sampai didapatkan panas masuk = panas keluar

T = 48,8828 oC = 322,0328 K

Komponen m Cp ΔT ΔH3

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

HCl 2.2227 0.1908 23.8828 10.1303

d. Menghitung panas yang dibawa liquid keluar (ΔH4)

T = 48,8818 oC = 322,0328 K

Komponen m Cp ΔT ΔH4

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kkal/jam)

HCl 2220.4293 0.1908 23.8828 10116.8461

H2O 3302.6032 0.4493 23.8828 35438.6182

Total 5523.0324 45555.4642

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 38177.2255 ΔH3 10.1303

ΔH2 7388.3691 ΔH4 45555.4642

Total 45565.5946 Total 45565.5946

25. Distilasi II (D-140)

Page 287: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Untuk memisahkan asam benzoat dari toluen, benzentrichlorid, air

dan zink khlorid

T = 132.5045 oC

T = 126,9711 oC

T = 159.6818 oC

T = 159.6818 oC

QS

Δ HB

Δ HC

Δ HF Q loss

Δ HA

QC

T = 127.5570 oC

Δ HV

T = 159.6818 oC

Δ HD

Δ HL

T = 127.5570 oC

Dimana :

ΔHF : Panas yang terkandung dalam bahan masuk kolom distilasi

ΔHD : Panas yang terbawa bahan keluar kondensor

ΔHB : Panas yang terbawa bahan keluar reboiler

Qc : Panas yang diserap pendingin

QS : Panas yang diberikan oleh steam

Q loss : Panas yang hilang

Neraca Panas Overall :

ΔHF + QS = ΔHD + ΔHB + Qc + Q loss

Menghitung Refluks Minimum

P = 1 atm = 760 mmHg

Dengan menggunakan persamaan 11.7-9 Geankoplis, maka harga refluks

minimum adalah :

)(

).(1

fXq

Umpan masuk kolom distilasi pada kondisi cair jenuh, q = 1

Page 288: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Rm + 1 = )(

).( fX

Trial = 1.009363

a. Untuk feed masuk

Komponen n

(Kmol/jam) XF Ki

1-q = ( .Xf)

/ ( - )

C6H5CH3 0.000008 0.0000004 1.7915 4.0593E-07

H2O 0.500000 0.0235244 2.8721 0.0239

C6H5COOH 20.298191 0.9550063 0.9633 22.1626 1.0006

C6H5CCl3 0.250000 0.0117622 1.0213 23.4968 0.0123

ZnCl2 0.206311 0.0097067 0.0435 1.0000 -1.0367

Total 21.254511 1.0000 0.0000

b. Untuk destilat

Komponen n

(Kmol/jam) XD Ki

Rm + 1 =

( .Xd) / ( - )

C6H5CH3 0.000008 0.0000004 1.5803 4.01066E-07

H2O 0.495000 0.0236050 2.4767 0.023825983

C6H5COOH 20.225177 0.9644741 0.9652 1.0816 0.973504495

C6H5CCl3 0.249975 0.0119205 0.8924 1.0000 0.012032121

Total 20.9702 1.0000 1.0094

Rm + 1 = 1,0094

Rm = 0,0094

Direncanakan refluks ratio = 1,5 x Rm

= 1,5 x 0.0094 = 0,0140

Menghitung kecepatan aliran uap dan liquida :

1. Aliran liquida keluar kondensor yang di refluks (Lo)

R = D

Lo

Dari apendiks A diperoleh nilai D = 2525,2525 Kg/jam

Lo = R x D

= 0,01140 x 2525,2525 = 35,4659 Kg/jam

Page 289: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

2. Aliran uap masuk kondensor (V)

V = (R+1) x D

= (0,0140 + 1) x 2525,2525 = 2560,7184 Kg/jam

3. Aliran liquid masuk reboiler (L’)

L’ = Lo + (q + F)

Dari apendiks A diperoleh nilai F = 37,1228 Kg/jam

L’ = 35,4659 + (1 + 37,1228)

= 73,5887 Kg/jam

4. Aliran uap keluar reboiler (V’)

V’ = V + F (q-1)

= 2560,7184 + 37,1228 (1 – 1) = 2560,7184 Kg/jam

Komposisi uap yang masuk kondensor

Komposisi uap = XD x V

Komponen XD V Komposisi uap

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 0.0000004 2560.7184 0.0010

H2O 0.0236050 2560.7184 60.4457

C6H5COOH 0.9644741 2560.7184 2469.7467

C6H5CCl3 0.0119205 2560.7184 30.5251

Total 1.0000000 2560.7184

Komposisi liquid keluar dari kondensor yang di refluks

Komposisi liquid = XD x Lo

Komponen XD Lo Komposisi liquid

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 0.0000004 35.4659 0.00001

H2O 0.0236050 35.4659 0.83717

C6H5COOH 0.9644741 35.4659 34.20595

C6H5CCl3 0.0119205 35.4659 0.42277

Total 1.0000000 35.46591

Komposisi liquid masuk reboiler

Komposisi liquid = XB x L’

Page 290: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Komponen XB L' Komposisi liquid

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 2.960E-07 73.5887 2.1782E-05

H2O 0.01758 73.5887 1.2940

C6H5COOH 0.25677 73.5887 18.8957

C6H5CCl3 0.00009 73.5887 0.0065

ZnCl2 0.72555 73.5887 53.3925

Total 1.00000 73.5887

Komposisi uap keluar reboiler

Komposisi liquid = XB x V’

Komponen XB V' Komposisi uap

(Kg/jam) (Kg/jam)

C6H5CH3 2.9599E-07 2560.7184 7.5796E-04

H2O 0.01758 2560.7184 45.0276

C6H5COOH 0.25677 2560.7184 657.5257

C6H5CCl3 0.00009 2560.7184 0.2251

ZnCl2 0.72555 2560.7184 1857.9392

Total 1.00000 2560.7184

Perhitungan Neraca Panas Pada Feed

Panas yang terkandung dalam feed masuk kolom distilasi ( HF)

HF = m . Cp . T

T = 132,5045 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHF

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0008 0.3671 107.5045 0.0306

H2O 9.0000 0.4584 107.5045 443.4927

C6H5COOH 2476.3793 0.2768 107.5045 73703.0585

C6H5CCl3 48.8750 0.1585 107.5045 832.8519

ZnCl2 28.1202 0.1055 107.5045 319.0380

Total 2562.3753 75298.4717

Page 291: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Perhitungan Neraca Panas Pada Top Destilat

1. Panas yang dibawa uap masuk kondensor ( HV)

HV = m . Cp . T

T = 126,9711 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHV

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0010 0.3626 101.9711 0.0376

H2O 60.4457 0.4577 101.9711 2821.3387

C6H5COOH 2469.7467 0.2732 101.9711 68795.3041

C6H5CCl3 30.5251 0.1567 101.9711 487.7398

Total 2560.7184 72104.4202

2. Panas yang dibawa liquid keluar dari kondensor sebagai refluks ( HL)

HL = m . Cp . T

T = 127,557 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHL

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.00001 0.3631 102.557 0.0005

H2O 0.83717 0.4578 102.557 39.3058

C6H5COOH 34.20595 0.2736 102.557 959.6615

C6H5CCl3 0.42277 0.1569 102.557 6.8024

Total 35.4659 1005.7702

3. Panas yang dibawa produk keluar kondensor ( HD)

HD = m . Cp . T

T = 127.557 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHD

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 0.0008 0.3631 102.557 0.0285

H2O 8.9100 0.4578 102.557 418.3307

C6H5COOH 2467.4716 0.2736 102.557 69225.8927

C6H5CCl3 48.8701 0.1569 102.557 786.3176

Total 2525.2525 70430.5695

Page 292: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Perhitungan Neraca Panas Pada Bottom Destilat

1. Panas yang dibawa liquid masuk reboiler ( HA)

HA = m . Cp . T

T = 159,6818 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHA

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 2.1782E-05 0.3887 134.6818 0.0011

H2O 1.2940 0.4616 134.6818 80.4413

C6H5COOH 18.8957 0.2944 134.6818 749.2603

C6H5CCl3 0.0065 0.1671 134.6818 0.1456

ZnCl2 53.3925 0.1091 134.6818 784.7244

Total 73.5887 1614.5728

2. Panas yang dibawa liquid sebagai refluks ( HC)

HC = m . Cp . T

T = 159,6818 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHC

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 7.5796E-04 0.3887 134.6818 0.0397

H2O 45.0276 0.4616 134.6818 2799.1741

C6H5COOH 657.5257 0.2944 134.6818 26072.5576

C6H5CCl3 0.2251 0.1671 134.6818 5.0674

ZnCl2 1857.9392 0.1091 134.6818 27306.6287

Total 2560.7184 56183.4677

3. Panas yang dibawa liquid keluar reboiler ( HB)

HB = m . Cp . T

T = 159,6818 oC

Komponen m Cp ΔT ΔHB

(kg/jam) (Kkal/Kg.K) (K) (Kka/jam)

C6H5CH3 7.7432E-06 0.3887 134.6818 0.0004

H2O 0.0900 0.4616 134.6818 5.5949

C6H5COOH 8.9077 0.2944 134.6818 353.2112

Page 293: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

C6H5CCl3 0.0049 0.1671 134.6818 0.1100

ZnCl2 28.1202 0.1091 134.6818 413.2901

Total 37.0327 766.6113

Panas yang diserap air pendingin (Qc)

HV = HL + HD + Qc

Qc = HV – ( HL + HD)

= 72104,4202 – (1005,7702 + 70430,5695)

= 668,0805 Kkal/jam

Massa air pendingin yang dibutuhkan (M)

T air pendingin masuk = 30 oC

T air pendingin keluar = 45 oC

Cp air pada 30 oC = 0,4474 Kkal/Kg.K

Cp air pada 45 oC = 0,4489 Kkal/Kg.K

M = TCp

Qc

.=

)2530(4474,095,0)2545(4489,0

0805,668

x

= 97,4913 Kg/jam

Panas yang dibawa masuk oleh steam (QS)

Asumsi Q loss = 5 % panas masuk

ΔHF + QS = ΔHD + ΔHB + Qc + Q loss

ΔHF + QS = ΔHD + ΔHB + Qc + 0,05(ΔHF + QS)

QS = 95,0

95,0 FBD HQcHH

= 95,0

)4717,75298(95,00805,6686113,7665695,70430

= 349,1719 Kkal/jam

Massa steam yang dibutuhkan (m)

QS = m .

Suhu steam masuk = 170 0C

P = 792,02 Kpa = 7,8166 atm

HV = 2767,1 Kj/Kg; HL = 719,1 Kj/Kg

λs = 632,1 Kj/Kg = 151,0755 Kkal/Kg

Page 294: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

sehingga :

m = SQ=

KgKkal

jamKkal

/0755,151

/1719,349

= 2,3112 Kg/jam

Menghitung Qloss pada kolom distilasi

Qloss = 5 % (ΔHF + QS)

= 0,05 (75298,4717 + 349,1719)

= 3782,3822 Kkal/jam

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔHF 75298.4717 ΔHD 70430.5695

QS 349.1719 ΔHB 766.6113

Qc 668.0805

Q loss 3782.3822

Total 75647.6436 Total 75647.6436

26. Kristalizer (X-150)

Fungsi : Untuk membentuk kristal asam benzoat

T = 127.5570 oC

Δ H1

T = 30 oC

Δ H2

Q loss

QA

Dimana:

Δ H1 : Panas yang terkandung dalam bahan masuk

Δ H2 : Panas yang terkandung dalam bahan keluar produk atas

QA : Panas yang dibawa keluar oleh pendingin

Q loss : Panas yang hilang

Neraca panas Overall:

Δ H1 = ΔH2 + QA + Q loss

Panas yang dibawa oleh bahan dari distilasi II (Δ H1 )

Page 295: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Δ H1 = 70430,5695 Kkal/jam

Menghitung panas yang hilang (Qloss) :

Asumsi : Qloss = 2 % dari jumlah panas yang masuk

Qloss = 0,02 x Δ H1

= 0,02 x 70430,5695

= 1408,6114 Kkal/jam

Menghitung panas yang dibawa oleh bahan keluar (Δ H2) :

T = 30 oC

Komponen m

(kg/jam)

Cp

(Kkal/Kg.K)

ΔT

(K)

ΔH2

(Kka/jam)

Kristal

C6H5COOH 2362.2506 0.2027 5 2394.2625

H2O 0.4455 0.4474 5 0.9966

C6H5CCl3 2.4435 0.1213 5 1.4823

C6H5CH3 3.8329E-05 0.2779 5 0.0001

Larutan sisa

C6H5COOH 105.2211 0.2027 5 106.6470

H2O 8.4645 0.4474 5 18.9362

C6H5CCl3 46.4266 0.1213 5 28.1635

C6H5CH3 0.0007 0.2779 5 0.0010

Total 2525.2525 2550.4892

Panas yang diserap air pendingin (QA) :

QA = Δ H1 – (Δ H2 + Qloss)

= 70430,5695 – (2550,4892 + 1408,6114)

= 66471,4690 Kkal/jam

Massa air pendingin yang dibutuhkan :

Tair pendingin masuk = 30 ºC

Tair pendingin keluar = 45 ºC

M = Δ H1 – (Δ H2 + Qloss) / ((Cp45 x (45-25)) - 0,98 Cp30 (30-25))

= 9795,9493 kg/jam

Page 296: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Neraca Panas Total

Masuk (Kkal/jam) Keluar (Kkal/jam)

ΔH1 70430.5695 ΔH2 2550.4892

QA 66471.4690

Q loss 1408.6114

Total 70430.5695 Total 70430.5695

Page 297: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

APPENDIX C

SPESIFIKASI PERALATAN

40. STORAGE ZnCl2 (F-111)

Fungsi : Menyimpan katalis Zinkchlorid (ZnCl2)

Type : Tangki silinder dengan bagian atas berbentuk conis dengan sudut

puncak 60o dan bagian bawah flat (datar)

Dasar perancangan :

Suhu : 30 oC

Massa bahan masuk : 28,1230 Kg/jam = 62,0006 lb/jam

Densitas produk : 181,4781 lb/ft3

Bahan : High Allow Steel SA 240 Grade M Type 316

f allowble : 18750 psi (Brownell and Young, hal : 342)

Faktor korosi (C) : 1/16 in

Type pengelasan : double welded butt joint(E = 0,8)

Perhitungan :

a). Menentukan diameter tangki

Jumlah bahan = 62,0006 lb/jam x 72 jam = 4464,0399 lb

Rate volumetrik = m

= 3lb/ft 181,4781

lb4464,0399 = 24,5982 ft

3

Volume bahan mengisi 80% dari volume storage, maka :

Volume storage = %80

k volumetrirate =

%80

24,5982ft 3

= 30,7478 ft3

Ls = 1,5 di

Volume storage = Lsdi42/1tg.24

di. 23

30,7478 4ft3 = )di5,1(di

430tg.24

di. 2

o

3

30,7478 = 0,2266 di3 + 1,1775di

3

Page 298: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

30,7478 = 1,4041di3

di = 2,7977 ft = 33,5727 in

b). Menentukan tekanan design (Pi)

Volume bahan dalam shell = volume storage – volume conis

= 30,7478 ft3-

o

2

3024.tg

π(di)

= 30,7478 ft3-

o

3

3024.tg

ft)7977,2π( = 28,9740 ft

3

Tinggi produk dalam shell (H) = 2

idπ1/4

shelldalambahanvolume

= 2)7977,2.(.4/1

28,9740 = 4,7155 ft

Tekanan hidrostatik = 144

1)(4,7155 lb/ft4781,181

144

1)(Hρ 3

= 4,6825 psi

Tekanan design = 4,6825 + 14,7 = 19,3825 psia

= 19,3825 – 14,7 = 4,6825 psig

c). Menentuk an tebal silinder

ts = C)pi.6,0E.f(2

di.pi

ts = 16

1

))4,6825).(6,0()8,0)(18750((2

)5727,33()4,6825(

ts = 0,0677 x 16

16

ts = 16

1,0839

16

3 in

Standarisasi do :

do = di + 2.ts

do = 33,5727 + 2 (3/16)

do = 33,9477 in

Dari tabel 5-7 Brownell and Young, hal : 90 didapat harga :

do = 34 in = 2,8333 ft

Page 299: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

di baru = 34 - 2.ts

di baru = 34 - 2 (3/16)

di baru = 33,6250 in = 2,8020 ft

d). Cek hubungan Ls dengan di

Volume storage = Lsdi430tg.24

di. 2

o

3

30,7478 ft3

= Ls) (2,81254

π

3024.tg

) π.(2,8125 2

o

3

Ls = 4,1399 ft = 49,6783 in

e). Menentukan tebal tutup bawah berbentuk conis

thb = C30cos)pi.6,0E.f(2

di.pio

thb =16

1

30cos)) 6825,4)(6,0()8,0)(18750((2

) 2,8125)(6825,4(o

thb = 0,0629 x 16

16

thb = 16

0061,1 16

3 in

f). Menentukan tinggi storage :

Tinggi shell = Ls = 4,1399 ft = 49,6783 in

Tinggi tutup bawah berbentuk conis :

tg 1/2 = h

di.2/1

h = 1/2 tg

.2/1 di =

o30tg

)1/2(2,8125

h = 2,4357 ft = 29,2284 in

Tinggi storage = tinggi shell + tinggi tutup bawah

= 4,1399 + 2,4257

= 6,5756 ft = 78,9066 in

Spesifikasi peralatan :

Nama : Storage katalis

Page 300: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Menyimpan katalis Zink khlorid (ZnCl2)

Type : Tangki silinder dengan bagian bawah berbentuk conis

dengan sudut puncak 60 dan bagian atas flat (datar)

Bahan Konstruksi : Carbon Steel 240 grade M type 316

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 24,5982 ft3

Dimensi : Diameter Dalam (di) = 33,7500 in = 2,8125 ft

Tebal Tutup Bawah (thb) = 3/16 in

Tebal Silinder (ts) = 3/16 in

Tinggi tutup bawah (h) = 2,4357 ft = 29,2284 in

Tinggi storage (H) = 6,5756 ft = 78,9066 in

41. STRORAGE C6H5CH3 (F-112)

Fungsi : Untuk menampung bahan baku C6H5CH3 dalam bentuk liquid selama 7

hari..

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas standart dish dan

tutup bawah datar .

Dasar perencanaan :

Tekanan : 1 atm = 14,7 psia

Temperatur : 30º C

Jumlah storage : 2 buah

Bahan konstruksi : High alloy stell SA 240 grade M type 316

Pengelasan : Double welded but joint E = 0,8

Faktor korosi (C) : 2/16 in

Allowable stress (f ) : 18750 Psig

Waktu tinggal : 7 hari = 168 jam (Brownell & Young, hal 251-346)

ρ C6H5CH3 = 54,1225 lb/ft3

ρ C6H6 = 54,8492 lb/ft3

m CH3CH3 = 1898,3659 kg/jam

m C6H6 = 9,5395 kg/jam

Rate volumetrik campuran = COOHCH3 +

OH2

Page 301: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 1225,54

3659,1898 +

8492,54

5395,9 = 78,0998 ft

3/jam

Ρ campuran = 21

1

mm

m 1 +

21

2

mm

m 2

= 5395,93659,1898

3659,1898x 54,1225 +

5395,93659,1898

5395,9x 54,8492

= 54,1261 lb/ft3

Perhitungan :

a). Menghitung volume tangki

Vliquid = rate volumetrik x waktu tinggal

= 78,0998 ft3/jam x 168

= 13120,7737 ft3

Bahan baku masing – masing tangki = 2

7737,13120 = 6560,3869 ft

3

Dari Vilbrant table 2.2 untuk storage ditetapkan faktor keamanan 20 %VT

VT = VL + VRK

VT = VL + 0,2 VT

0,8 VT = 6560,3869 ft3

VT = 8200,4836 ft3 = 14170435,6384 in

3

b). Menentukan dimensi tangki

Volume storage = V silinder + Volume tutup standar dish

Volume storage = 32 0847,04

1diLsxdix

8200,4836 ft3

= 32 0847,04

1diLsxdix

8200,4836 ft3 = 1,5708 di

3 + 0,0756 di

3

di3 = 4980,8574

di = 17,0499 ft = 204,5988 in

c). Menentukan tinggi liquid dalam tangki (Lls)

V liquid = V liquid dalam silinder + V tutup bawah

6560,3869 ft3

= 4

di2Ls + 0

Page 302: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

6560,3869 ft3

= 4

(17,0499)2 x Ls + 0

L is = 28,7486 ft = 344,9827 in

d). Menentukan tekanan design

P design = P operasi + P hidrostatik

P hidrostatik = ρ (H-1) / 144

= 54,1226 lb/ft3 (28,7486 ft – 1)/144

= 10,4300 psia

P design = 14,7 psia+ 10,4300 psia

= 25,1260 psia = 10,4300 psia

e). Menentukan tebal tangki (ts)

ts = CPifE

Pidi

6,02

= 16

2

4300,106,08,0187502

5988,2044300,10

xx

x

= 0,1961 16

3 in

Standarisasi do :

do = di + 2ts

= 204,5988 in + 2(3/16)

= 204,9337 in

Dari tabel 5-7 brownell dan young hal : 90, didapatkan :

do = 216 in = 18 ft

di baru = do – 2ts

= 216 – 2(3/16)

= 215,6250 in = 17,9688 ft

f). Cek hubungan antara Ls dengan di

VT = V silinder + Vtutup atas

VT = 32 0847,04

1diLsxdix

14170435,6384 in3= 32 )6250,215.(0847,0

4

1Lsxdix

Page 303: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

14170435,6384 in3= 36497,9004 in

2 Ls + 364,9897 in

3

Ls = 367,5055in = 30,6242 ft

Ls/di = 6250,215

5055,367

= 1,7044 > 1,5 (memenuhi)

Ls = 1,5 x di baru

= 1,5 x 215,6250 = 323,4375 in = 30,4144 ft

g). Menentukan tinggi tutup atas (ha)

ha = 0,169. di

= 0,169. 215,6250

= 36,4406 in = 3,0366 ft

h). Menentukan tebal tutup atas (tha)

r = 216 in

icr = 13 in (Brownell and young, tbl 5-7,hal 90)

sf = 1,5 in (Brownell and young, tbl 5-6,hal 88)

Bentuk tutup atas standart dish

tha = CPi0,1Ef

rPi0,885

= 16

2

4300,100,18,087501

6250,2154300,100,885 x

= 0,2577 ~ 16

3 in

a = inDi

8125,1072

6250,215

2

AB = a –icr = (215,6250 – 13) = 202,6250 in

BC = r – icr = (216 – 13) = 203 in

AC = 22 ABBC

= 22 )6250,202()203( = 12,3332 in

b = r – AC

= 216 – 12,3332 = 203,6667 in (Brownwl and Young, Hal 87)

Page 304: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

i). Menentukan tinggi storage (H)

Tinggi storage = Tinggi silinder + tinggi tutup atas

= 323,4375 in + 36,4406 in

= 359,8781 in = 29,9886 ft

Spesifikasi storage C6H5CH3 :

Nama alat : Storage C6H5CH3

Fungsi : Menyimpan bahan baku C6H5CH3 dalam bentuk liquid selama 7

hari.

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk

standart dish dan tutup bawah datar .

Bahan : High Low alloy stell SA 240 grade M tipe - 316

Dimensi : di = 215,6250 in = 17,9687 ft

do = 216 in

ts = 3/16 in

tha = 3/16 in

Ls = 323,4357 in = 26,9529 ft

Tinggi storage = 359,8781 in = 29,9886ft

Jumlah : 2 buah

42. STORAGE Cl2 (F-113)

Fungsi : Untuk menampung bahan baku khlor selama 7 hari pada suhu 30 0C

Type : Spherical tank

Dasar perencanaan :

Tekanan : 1 atm = 14,7 psia

Temperatur : 30 0C

Jumlah storage : 1 buah

Bahan kontruksi : High Allow Stell 240 grade M type 316

Pengelasan : Single Welded Butt joint with backing up strip (E=0,85)

Faktor korosi (C) : 1/16

Allowable stress (f ) 18750 Psig

L/D : 1 (Ulrich, table 4.27, hal 248)

Waktu tinggal : 7 hari = 168 jam (Brownell & Young, hal 251-346)

Page 305: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Appendik A & B :

ρ Cl2 : 97,3678 lb/ft3

m Cl2 : 9718,7470 lb/jam

Perhitungan :

a). Menentukan volume tangki

VL = npenyimpanawaktuxm

VL = jamxftlb

jamlb168

/3678,97

/7470,9718

VL = 16765,4763 ft3 = 474,7983 m

3

Dari Vilbrant table 2.2 untuk storage ditetapkan faktor keamanan 20 %VT

Vstorage = VL + VRK

Vstorage = VL + 0,2 VT

0,8 Vstorage = 16765,4763 ft3

Vstorage = 20956,8454 ft3

b). Menghitung jari – jari tangki

V storage = 2

3

4r

20956,8454 ft3 =

x

Vx

4

3

r = x

x

4

38454,20956

= 17,1062 ft

D = 2 x r = 2 x 17,1062 ft

= 34,2124 ft = 10,5394 m

Dari Ulrich table 2-47, diperoleh diameter maksimal untuk spherical tank = 30 m,

maka diameter diatas memenuhi

c). Menentukan Tekanan tangki

PH = 144

)1(Hx

Page 306: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 144

)17,14(3876,97 x = 9,2653 psia

Tekanan design = P atm + PH

= 14,7 psia + 9,2653 psia

= 23,9653 psia = 9,2653 psig

Dari Ulrich table 2-47, tekanan maksimal untuk spherical tank = 14 bar, maka

tekanan diatas memenuhi

d) Menentukan tebal tangki

ts = cxPixf

Pixr

2,08.1

= 2653,92,0187508,1

1062,172653,9

xx

x+

16

2

= 16

0752,2=

16

3

Standarisasi do :

do = di + 2ts

= 34,2124 ft + (2x 3/16)

= 34,5874 in 36 in

di = do – 2 ts

= 36 – (2x3/16) = 35,625 in

Spesifikasi storage Cl2 :

Fungsi : Untuk menampung bahan baku khlor selama 7 hari pada

suhu 30 0C

Type : Spherical tank

Bahan kontruksi : Stainlees stell 240 grade M type 316

do : 36 in

di : 35,625 in

Tekanan tangki : 9,2653 psig

Tebal tangki (ts) : 3/16 in

Volume tangki : 16765,4763 ft3

Jumlah : 1 buah

Page 307: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

43. KOMPRESOR CL2 (G-114)

Fungsi : Untuk mengalirkan chlorine dari storage chlorine dengan menaikkan

tekanan 1 atm menjadi 1,4 atm

Tipe : Centrifugal blower

Diketahui:

Rate gas : 99,7945 kg/jam

Densitas udara : 0,8762 kg/m3

Suhu Udara : 87 OC

P1 = 1 atm = 14,7 psia

P2 = 1,4 atm = 20,58 psia

a. Menghitung kecepatan volumetric

Q = 8762,0

7945,99m113,8947 m

3/jam = 1,1173 ft

3/det

b. Menghitung daya blower

P P2 – P1

= 20,58 – 14,7 = 5,88 psia = 846,72 lb/ft2

Daya = Q x P

= 1,1173 ft3/det x 846,72 lb/ft

2

= 946,0102 ft.lb/s = 1,7205 Hp ~ 2 Hp

Spesifikasi alat :

Nama alat : Kompresor

Fungsi :Untuk mengalirkan chlorine dari storage chlorine dengan

menaikkan tekanan 1 atm menjadi 1,4 atm

Tipe : Centrifugal blower

Rate : 99,7945 kg/jam

Daya blower : 2 Hp

Kecepatan volumetric : 1,1173 ft3/det

Jumlah : 1 buah

44. HEATER CL2 (E-115)

Fungsi : Memanaskan larutan Cl2 dari 30 oC - 100

oC

Type : DPHE

Page 308: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dasar perencanaan :

Faktor kekotoran gabungan minimal (Rd) = 0,004 J.ft2.0f/Btu

a). Neraca massa dan neraca panas

Dari App. A dan App. B diperoleh :

Massa bahan masuk = 4408,3547 kg/jam = 9718,7470 lb/jam

Massa steam masuk = 74,2640 Kg/jam = 163,7240 lb/jam

Q = 37510,0877 kkal/jam = 148852,0685 Btu/jam

ρ Cl2 = 97,3876 lb/ft3 ρ H2O = 62,4300 lb/ft

3

m Cl2 = 9689,5908 lb/jam m H2O = 29,1562 lb/jam

ρcampuran = 21

1

mm

m 1 +

21

2

mm

m 2

= 1562,295908,9689

5908,9689x 97,3876 +

1562,295908,9689

1562,29x 62,4300

= 97,2827 lb/ft3

b). Menentukan tLMTD

T1 = T2 = 150 0C =302

oF

t1 = 30 0C = 86

oF t2 = 100

0C = 212

oF

t1 =T1 - t2 = 90 oF t2 = T2 - t1 = 216

oF

tLMTD =

2

1

21

lnt

t

tt

21690ln

21690143,9229

oF

Ft = 1 (isothermal)

t = Ft x tLMTD

= 1 x 143,9229 0F = 143,9229

0F

c). Menentukan suhu kolorik

Tc = ½ x (T1 + T2) = ½ x (302 + 302) = 302 0F

tc = ½ x (t1 +t2) = ½ x (86 + 212) = 149 0F

d). Trial ukuran DPHE

Dicaba ukuran DPHE : 2” x 1 1/4“ IPS Sch 40 dengan aliran steam di bagian

pipa (kern tabel 6.2,hal: 110 dan tabel 2.2 hal: 844)

Page 309: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bagian annulus (khlorin) Bagian pipa (steam)

Aan = 1,19 in2 do = 1,66 in

de = 0,915 in di = 1,380 in

de’ = 0,4 in ap = 1,5 in 2R

a” = 0,435 ft2/ft

Evaluasi perpindahan panas

Bagian annulus (khlorin) Bagian pipa(steam)

e).Gan = 0627,1176050

144

19,1

7470,9718

ana

mlb/ft

2.jam

Pada tc = 149 0F

Didapatkan 0,0165 cp (kern fig 15 hal 824)

Nre an = 42,20165,0

271176050,0612

915,0

42,2 x

xdexGan

= 2245775,5391

f). JH = 680 Btu/h0f ft

2 (kern fig 24 hal 838)

g). Pada tc = 149 0F

k = 0,0043 Btu/ j ft2 (kern, tabel 4 hal 800)

Cp = 0,12 Btu/ j ft2 (kern, fig. 3 hal 804)

ho = JH x 3

1

k

Cpxx

de

k

= 680 x 3

1

043,0

0165,042,212,0

12915,0

043,0 xxx

= 39,7565 Btu/j ft2 0F

tw = tc+ )( tcTchohio

ho

= 149 + 7565,391500

7565,39 + (302 – 149)

= 302,0258 0F

e’). Gp =

144

5,1

7420.163

pa

M

= 15717,5039 2jamft

lb

Pada Tc = 302 0F

Didapatkan 0,12 cp

Nre p = 42,2

dixGp

42,212,0

5039,1571712

380,1

x

x

= 6224,2182

f’). JH = -

g’) Harga koefisien perpindahan

panas untuk steam :

hio = 1500 Btu/jam ft2 0

f

h). Uc = 38,73007565,391500

7565,391500x

hohio

hioxho Btu/j ft

2 0F

i). Rd = D

D

UcxU

UUc

Page 310: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

0,004 = D

D

U

U

.7300,38

7300,38

UD = 33.5348 Btu/j ft2 0F

j). Q = UD.A. tLMTD

A = LMTD t DU

Q = 28411,30

9229,1435348,33

0685,148852ft

x

L = fta

A8990,70

4350,0

8411,30

"

Mencari ℓ ekonomis

ℓ n =

l2x

L

(buah)

Lb =

n.2ℓ

(ft)

Abaru

=L.a”

(ft2)

UD bru=

LMTDtAbarux

Q

Rd hit=

brUcxU

brUUc

D

D

% OD

12 3 72 31,3200 33,0220 0,0045 11,5768

16 3 96 41,7600 24,7665 0,0146 263,9339

20 2 80 34,8000 29,7198 0,0078 95,6958

Dipilih DPHE dengan panjang pipa 12 ft dan jumlah hair pain 3 buah

Evaluasi penurunan tekanan ( P )

Bagian annulus (khlorin) Bagian pipa (steam)

1. NRean = 42,20165,0

0627,117605012

4,0

42,2

,

x

xxGande

= 981759,7985

f = 0,0035 + 42,0

5981759,798

264,0

= 0,0043

2. 1442

4'2

2

xdeg

LfGanPl

144

2827,97

124,02827,9710.18,42

8990,700627,11760500043,04

28

2

xxx

xxx

= 4,3240 psi

3. V = Gan/ (3600xρ)

1. NRe p = 42,2

dixGp

42,212,0

5039,1571712

380,1

x

x

= 6224,2182

f = 0,0035 + 42,0

6224,2182

264,0

= 0,0102

2. Pp = 1442

42

2

xdig

LfGp+

2

1

2

1

144

2827,97

12

38,12827,9710.18,42

8990,705039,157170102,04

28

2

x

xx

xx

= 0,0026 psi

Page 311: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 2827,973600

0627,1176050

x

= 3,3581

1442

2

gc

VnPn

= 3144

2827,97

2,332

3581,3 2

x

= 0,3442 psi

4. Pan ( )PlPn

= (0,3442 + 4,3240)

= 4,6682 psi

Pan < 10 psi (memenuhi)

Pp < 2 psi (memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Memanaskan larutan Cl2 sebelum masuk reaktor I

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 3

L : 70,8990 ft

ℓ : 12 ft

45. POMPA (L-116)

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan baku C6H5CH3 dari storage C6H5CH3

ke reactor

Type : Pompa centrifugal

Jumlah : 1 buah

Dasar perencanaan :

Kapasitas : 1898,3659 kg/jam = 4206,2064 lb/jam

C6H5CH3 : 54,1261 lb/ft3

C6H5CH3 : 0,92 cp = 0,0006 lb/ft.det

a) Menghitung dimensi pipa

Q = massa

= 1261,54

2064,4206

= 77,7164 ft3/jam = 0,0216 ft

3/dtk

Aliran fluida adalah turbulen, maka digunakan :

IDopt = 3,9 x ( Qf )0,45

x ( ρ )0,13

(Timmerhouse , hal 496 )

Page 312: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 3,9 x (0,0216 ft3/detik)

0,45 x (54,1261 lb/ft

3)0,13

= 1,1663 in

Standarisasi (table 11, Kern hal 844) :

D nominal = 1.25 in Sch 80

OD = 1,66 in = 0,1383 ft

ID = 1,278 in = 0,1065 ft

A = 1,28 in2 = 0,0089 ft

2

b) Kec. Aliran fluida dalam pipa (v)

V= A

Q =

0,0089

0,0216

= 2,4302 ft/s = 8748,6953 ft/jam

Pengecekan jenis aliran

NRe = IDV

= lb/ft.s 0,0006

ft 0,1065ft/s 2,4302lb/ft 54,1261 3

= 23345,3089 > 2100 ( aliran turbulen 1)

Direncanakan : bahan pipa comercial steel (Geankoplis fig. 2.10-3 )

ε = 4,6 x 10-5

m =0,000046 m = 0,00015 ft

D

= ft 0,1065

m 10 x 4,6 -5

= 0,0014

Diperoleh : f = 0,007 ( Fig. 2.10-3 hal 88: Geankoplis)

c) Perhitungan panjang pendek pipa ekivalen

Direncanakan :

Panjang pipa lurus dianggap : 30 m = 98,424 ft

1) Digunakan 4 buah elbow 900 (dari table 2.10-1, hal 93: Geankoplis)

Le/D = 35 in

Le = 4 x 35 x 0,1065 = 14,9094 ft

2) Digunakan 1 buah globe valve, Le/D = 300

Le = 1 x 300 x 0,1065 = 31,9487 ft

3) Digunakan 1 gate valve, Le/D = 9

Le = 1 x 9 x 0,1065 = 0,9585 ft

Panjang ekivalen (Le) = 14,9094 ft + 31,9487 ft + 0,9585 ft

Page 313: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 146,2418 ft

d) Menghitung kehilangan friksi

Friktion loss pada elbow 900 dan valve :

1) Terdapat 4 buah elbow 900, Kf = 0,75 (Geankoplis,tbl 2.10-1,93)

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 0,75 x 174,3212

4302,2 2

xx

= 0,2753 ft.lbf/lbm

2) Terdapat 1 buah gate Valve, Kf = 0,17

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

4302,2 2

xx

= 0,0156 ft.lbf/lbm

3) Terdapat 1 buah globe Valve, Kf = 6

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

4302,2 2

xx

= 0,5507 ft.lbf/lbm

Total Hf = 0,2753 ft.lbf/lbm + 0,0156 ft.lbf/lbm + 0,5507 ft.lbf/lbm

= 0,8416 ft.lbf/lbm

Contration losses pada tank exit :

Hc = gcxx

Vx

A

Ax

2155,0

2

2

1 = 174,3212

4302,20155,0

2

xxxx

= 0,0505 ft.lbf/lbm

Expantion loss entrance tank :

Hex = gcxx

Vx

A

A

21

2

2

1 = 174,3212

4304,201

2

xxx

= 0,918 ft.lbf/lbm

Kehilangan pada pipa :

Ff = gcxx

Vx

di

Lxf

24

2

= 174,3212

4302,2

1065,0

2418,146007,04

2

xxxxx

= 3,5289 ft.lbf/lbm

Sehingga total frition loss yang terjadi pada system perpiaan :

Page 314: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

F Hc + Hex + Ff

= 0,0505 ft.lbf/lbm + 0,918 ft.lbf/lbm + 3,5289 ft.lbf/lbm

= 4,5128 ft.lbf/lbm

e) Menentukan daya motor

Direncanakan :

Z = 15 ft

P = 0 karena P1 = P2 = 1 atm

Berdasarkan persamaan Bernoulli (Geankoplis, persm.2.7-2.8,hal 97)

02

2

WsFP

gc

Zg

gc

V

Wsxx

5128,41

1

174,34

158,9

174,3212

4302,2 2

-Ws = 9,1763 ft.lbf/lbm = 27,4280 Kg/jam

WHP = 550

x Q x Ws

WHP = 550

1261,54 x 0,0216x 27,4280= 0,0583 Hp

Kapasitas pompa = 3

3

/1261,54min/60

/481,7/2064,4206

ftlbxjam

ftgalxjamlb= 9,6899 gpm

p 20% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

BHP = pompa

WHP

BHP = 2,0

0583,0 = 0,2913 Hp

m 80% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

Daya motor = 8,0

2914,0= 0,3642 ~ 0,5 Hp

Spesifikasi alat :

Nama : Pompa C6H5CH3

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan baku toluene dari storage toluene ke

reactor

Page 315: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 9,6906 gpm

Power motor : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

46. HEATER (E-117)

Fungsi : Memanaskan larutan C6H5CH3 dari 30 0C – 100

0C

Type : DPHE

Dasar perencanaan :

Faktor kekotoran gabungan minimal (Rd) = 0,0040 J.ft2.0f/Btu

a). Neraca massa dan neraca panas

Dari App. A dan App. B diperoleh :

Massa bahan masuk = 1907,9054 kg/jam = 4206,2064 lb/jam

Massa steam masuk = 93,0506 kg/jam = 205,1394 lb/jam

Q = 46999,0082 kkal/jam = 186507,1512 Btu/jam

ρ C6H5CH3 = 54,1261lb/ft3

ρ C6H6 = 54,8492 lb/ft3

m CH3COOH = 1898,3659 kg/jam

m C6H6 = 9,5395 kg/jam

Rate volumetrik campuran = 356 CHHC+ 66 HC

= 1261,54

3659,1898 +

8492,54

5395,9= 77,7164 ft

3/jam

ρcampuran = 21

1

mm

m 1 +

21

2

mm

m 2

= 5395,93659,1898

3659,1898x 54,1261 +

5395,93659,1898

5395,9x 54,8492

= 54,1225 lb/ft3

b). Menentukan tLMTD

T1 = T2 = 150 0C = 302

0F

t1 = 30 0C = 86

0F

Page 316: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

t2 = 100 0C = 212

0F

t1 =T1-t1 = 216 0F

t2 = T1 –t2 = 90 0F

tLMTD =

2

1

21

lnt

t

tt

90216ln

90216143,9229

0F

c). Menentukan suhu kolorik

Tc = ½ x (T1 + T2) = ½ x (302 + 302) = 302 0F

tc = ½ x (t1 +t2) = ½ x (86 + 212) = 149 0F

d). Trial ukuran DPHE

Dicaba ukuran DPHE : 2 x 1 1/2“ IPS Sch 40 dengan aliran steam di bagian

pipa (kern tabel 6.2,hal: 110 dan tabel 2.2 hal: 844)

Bagian annulus (asam asetat) Bagian pipa (steam)

Aan = 2,63 in2 do = 1,66 in

de = 2,02 in di = 1,380 in

de’ = 0,81 in ap = 1,5 in 2

a” = 0,4350 ft2/ft

Evaluasi perpindahan panas

Bagian annulus(asam asetat) Bagian pipa(steam)

e). Gan =

144

63,2

1682,4206

ana

m

= 230301,7954 lb/ft2.jam

Pada tc = 149 0F

Didapatkan 0,37 cp

NRe an = 42,237,0

4230301,79512

02,2

42,2 x

xdexGan

= 43296,2574

f). JH = 160 Btu/h0f ft

2

(kern fig 24 hal 834)

g). Pada tc 149 0F

k = 0,084Btu/ j ft2

(kern, tabel 4 hal 800)

Cp = 0,64 Btu/ j ft2 (kern, fig. 2 hal

804)

e’). Gp =

144

5,1

1394,205

pa

M

= 19693,5583 2jamft

lb

Pada Tc =302 0F

Didapatkan 0,012 cp

NRe p = 42,2

dixGp

42,2012,0

5583,1969312

380,1

x

x

= 77987,5758

f’). JH = -

g’) Harga koefisien perpindahan

panas untuk steam :

hio = 1500 Btu/jam ft2 0

f

Page 317: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ho = JH x 3

1

k

Cpxx

de

k

= 160 x 3

1

084,0

37,042,264,0

1202,2

084,0 xxx

= 112,7881 Btu/j ft2 0F

tw = tc+ )( tcTchohio

ho

= 149 + 7881,1121500

7881,112 + (302 – 149)

= 302,0699 0F

h). Uc = 9004,0417881,1121500

7881,1121500x

hohio

hioxho Btu/j ft

2 0F

i). Rd = D

D

UcxU

UUc

0,004 = D

D

U

U

9004,104

9004,104

UD = 73,8943 Btu/j ft2 0F

j). Q = UD.A. tLMTD

A = LMTD t DU

Q = 25370,17

9229,1438943,73

1512,186507ft

x

L = fta

A3149,40

4350,0

5370,17

"

Mencari ℓ ekonomis

ℓ n =

l2x

L

(buah)

Lb = n.2ℓ

(ft)

Abaru

=L.a”

(ft2)

UD bru=

LMTDtAbarux

Q

Rd hit=

brUcxU

brUUc

D

D

% OD

12 2 48 20.9 62.0633 0.0066 64,49

16 1 32 13.9 93.0950 0.0012 -69,78

20 1 40 17.4 74.4760 0.0039 -2,64

Dipilih DPHE dengan panjang pipa 12 ft dan jumlah hair pain 1 buah

Page 318: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Evaluasi penurunan tekanan ( P )

Bagian annulus(asam asetat) Bagian pipa (steam)

1. NReann = 42,2

, xGande

42,2037,0

7954,23030112

81,0

x

x

= 17361,3706

f = 0,0035 + 42,0

17361,3706

264,0

= 0,0079

2. 1442

4'2

2

xdeg

LfGanPl

=144

1225,54

1281,01225,5410.8,42

6645,437954,2303010079,04

28

2

xxxx

xx

= 0,14334 psi

3. V = Gan/ (3600xρ)

= 1225,543600

7954,230301

x

= 1,1820

1442

2

gc

VnPn

= 1144

1225,54

2,332

1820,1 2

x

= 0,0079 psi

4. Pan ( )PlPn

= (0,0079+ 0,1444)

= 0,1413 psi

Pan < 10 psi (memenuhi)

1. NRe p = 42,2

dixGp

42,2037,0

5583,1969312

380,1

x

x

= 77987,5758

f = 0,0035 + 42,0

77987,5758

264,0

= 0,0058

2. Pp = 1442

42

2

xdig

LfGe+

2

1

2

1

144

1225,54

12

380,11225,5410.8,42

6645,435758,779870058,04

28

2

x

xx

xx

= 0,0033 psi

Pp < 2 psi (memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Menguapkan larutan C6H5CH3 dari storage C6H5CH3

Type : DPHE, 2 1/2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 1

Page 319: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

L : 43,6645 ft

ℓ : 12 ft

47. REAKTOR I (R-110)

Lihat Perancangan Alat Utama Reaktor Aswien Vira Y.

48. DESTILASI I (D-120)

Lihat Perancangan Alat Utama Destilasi Agus Cholili

49. TANGKI PENAMPUNG I (F-121)

Fungsi : Untuk menampung C6H5CCL3 dalam bentuk liquid Selama 1 hari..

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas standart dish dan tutup

bawah datar .

Dasar perencanaan :

Tekanan : 1 atm = 14,7 psia

Temperatur : 30º C

Jumlah storage : 1 buah

Bahan konstruksi : High Allow stell SA 240 grade M type 316

Pengelasan : Double welded but joint E = 0,8

Faktor korosi (C) : 2/16 in

Allowable stress (f ) : 18750 Psig

Waktu tinggal : 1 hari = 24 jam (Brownell & Young, hal 251-346)

m H2O = 13,2251 lb/ft3

m C6H5CCl3 = 4017,5731 lb/ft3

m C6H5CH3 = 7,7432 lb/ft3

ρ H2O = 62,4300 lb/ft3

ρ C6H5CCl3 = 54,8492 lb/ft3

ρ C6H5CH3 = 54,1188 lb/ft3

Rate volumetrik campuran = OHm 2 + 356 CClHCm

+ 356 CHHCm

=118,54

7432,7

8492,54

5731,4017

4300,62

2251,13= 73,6025 ft

3/jam

ρcampuran = totalm

OHm 2 1 +

totalm

CClHCm 356 2 + totalm

cCCHHCm 356 3

Page 320: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 4300,625414,4038

2251,13x + 8492,54

5414,4038

5731,4017x + 1188,54

5414,4038

7432,7x

= 54,8726 lb/ft3

Perhitungan :

a). Menghitung volume tangki

Vliquid = rate volumetrik x waktu tinggal

= 73,6025 ft3/jam x 24

= 1766,4608 ft3

Dari Vilbrant table 2.2 untuk storage ditetapkan faktor keamanan 20 %VT

VT = VL + VRK

VT = VL + 0,2 VT

0,8 VT = 73,6025 ft3/jam ft

3

VT = 2208,0760 ft3 = 3815555,2671 in

3

b). Menentukan dimensi tangki

Volume storage = V silinder + Volume tutup atas standart dish

Volume storage = 32 0847,04

1diLsxdix

2208,0760 ft3

= 32 08475,05,14

1diLsxdix

2208,0760 ft3

= 1,5708 di3 + 0,0756 di

3

di3 = 1341,1540

di = 11,0279 ft = 132,3348 in

c). Menentukan tinggi liquid dalam tangki (Lls)

V liquid = V liquid dalam silinder + V tutup bawah

1766,4608 ft3

= 4

di2Ls + 0

1766,4608ft3

= 4

(11,0279)2 x Ls + 0

Ls = 18,5033 ft = 222,0.94 in

d). Menentukan tekanan design

P design = P operasi + P hidrostatik

Page 321: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

P hidrostatik = ρ (H-1) / 144

= 54,8726 lb/ft3 (18,5033 ft – 1)/144

= 6,6698 psia

P design = 14,7 psia+ 6,6698 psia

= 21,3658 psia = 6,6698 psia

e). Menentukan tebal tangki (ts)

ts = CPifE

Pidi

6,02

= 16

2

6698,66,08,0185002

3348,1326698,6

xx

x

= 0,1544 16

3 in

Standarisasi do :

do = di + 2ts

= 11,0279 ft + 2(3/16)

= 132,7098 in

Dari tabel 5-7 brownell dan young hal : 90, didapatkan :

do = 138 in = 11,5 ft

di baru = do – 2ts

= 138 – 2(3/16)

= 137,6250 in = 11,4688 ft

f). Cek hubungan antara Ls dengan di

VT = V silinder + Vtutup atas

VT = 32 .0847,04

1diLsxdix

3815555,2671 in3= )6250,137(0847,0)6250,137(

4

1 32 xLsxx

3815555,2671 in3= 14868,4029 in

2 Ls + 220787,9699 in

3

Ls = 241,7723 in = 20,1469 ft

Ls/di = 6250,137

7723,241

Page 322: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 1,7567 > 1,5 (memenuhi)

Ls = 1,5 x di baru

= 1,5 x 137,6250 = 206,4375 in

g). Menentukan tinggi tutup atas

ha = 0,169.di

= 0,169 x 137,6250

= 23,2586 in = 1,9381 ft

h). Menentukan tebal tutup atas (tha)

tha = CPifE

dixPix

)1,0(

885,0

= 16

2

)6698,61,08,018500(

)6250,1376698,6885,0(

xx

xx

= 16

4336,2

16

3 in

i). Menentukan tinggi storage

Tinggi storage = Tinggi silinder + tinggi tutup atas

= 206,4375 in + 23,2586 in

= 229,6961 in = 19,1406 ft

Spesifikasi alat :

Nama alat : Storage C6H5CCl3

Fungsi : Menyimpan bahan baku C6H5CCl3 dalam bentuk liquid selama 1

hari.

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk conis

dan tutup bawah datar .

Bahan : High Allow stell SA 240 grade M type 316

Dimensi : di = 137,625 in = 11,4688 ft

ts = 3/16 in

tha = 3/16 in

Tinggi storage = 229,6961 in = 19,1406 ft

Jumlah : 1 buah

50. POMPA (L-122)

Page 323: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan baku C6H5CCL3 dari storage C6H5CCL3 ke

destilasi I

Type : Pompa centrifugal

Jumlah : 1 buah

Dasar perencanaan :

Kapasitas : 8903,4492 lb/jam

Cl2 : 54,8726 lb/ft3

Cl2 : 0,92 cp = 0,0006 lb/ft.det

a) Menghitung dimensi pipa

Q = massa

= 8726,54

4492,8903

= 162,2567 ft3/jam = 0,0451 ft

3/dtk

Aliran fluida adalah turbulen, maka digunakan :

IDopt = 3,9 x ( Qf )0,45

x ( ρ )0,13

(Timmerhouse , hal 496 )

= 3,9 x (0,0451 ft3/detik)

0,45 x (54,8726 lb/ft

3)0,13

= 1,6905 in

Standarisasi (table 11, Kern hal 844) :

IDS nominal = 2 in Sch 80

OD = 2,4 in = 0,1983 ft

ID = 1,939 in = 0,1616 ft

A = 2,95 in2 = 0,0205 ft

2

b) Kec. Aliran fluida dalam pipa (v)

V= A

Q=

0,0205

0,0451= 2,2015 ft/s = 7925,3977 ft/jam

Pengecekan jenis aliran

NRe = IDV

= lb/ft.s 0,0006

ft 0,1616ft/s 2015,2lb/ft 8726,45 3

= 43635,4299 > 2100 ( aliran turbulen 1)

Direncanakan : bahan pipa comercial steel (Geankoplis fig. 2.10-3 )

ε = 4,6 x 10-5

m = 0,00045 ft

Page 324: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

D

= ft 0,1616

m 10 x 4,6 -5

= 0,0009

Diperoleh : f = 0,005 ( Fig. 2.10-3 hal 88: Geankoplis)

c) Perhitungan panjang pendek pipa ekivalen

Direncanakan :

Panjang pipa lurus dianggap : 10 m = 32,8084 ft

4) Digunakan 4 buah elbow 900 (dari table 2.10-1, hal 93: Geankoplis)

Le/D = 35 in

Le = 4 x 35 x 0,1616 = 22,6208 ft

5) Digunakan 1 buah globe valve, Le/D = 300

Le = 1 x 300 x 0,1616 = 48,4731 ft

6) Digunakan 1 gate valve, Le/D = 9

Le = 1 x 9 x 0,1616 = 1,4542 ft

Panjang ekivalen (Le) = 22,6208 ft + 48,4731 ft+ 1,4542 ft

= 105,3564 ft

d) Menghitung kehilangan friksi

Friktion loss pada elbow 900 dan valve :

1) Terdapat 4 buah elbow 900, Kf = 0,75 (Geankoplis,tbl 2.10-1,93)

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 0,75 x 174,3212

2015,2 2

xx

= 0,2260 ft.lbf/lbm

2) Terdapat 1 buah gate Valve, Kf = 0,17

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

2015,2 2

xx

= 0,0128 ft.lbf/lbm

3) Terdapat 1 buah globe Valve, Kf = 6

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

2015,2 2

xx

= 0,4519t.lbf/lbm

Total Hf = 0,2260 ft.lbf/lbm + 0,0128 ft.lbf/lbm + 0,4519 ft.lbf/lbm

Page 325: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,6907 ft.lbf/lbm

Contration losses pada tank exit :

Hc = gcxx

Vx

A

Ax

2155,0

2

2

1 = 174,3212

2015,20155,0

2

xxxx

= 0,0414 ft.lbf/lbm

Expantion loss entrance tank :

Hex = gcxx

Vx

A

A

21

2

2

1 = 174,3212

2015,201

2

xxx

= 0,0753 ft.lbf/lbm

Kehilangan pada pipa :

Ff = gcxx

Vx

di

Lxf

24

2

= 174,3212

2015,2

1616,0

3564,105007,04

2

xxxxx

= 0,9822 ft.lbf/lbm

Sehingga total frition loss yang terjadi pada system perpiaan :

F Hc + Hex + Ff

= 0,0414 ft.lbf/lbm + 0,0753 ft.lbf/lbm + 0,9822 ft.lbf/lbm

= 1,7896 ft.lbf/lbm

e) Menentukan daya motor

Direncanakan :

Z = 15 ft

P = 0 karena P1 = P2 = 1 atm

Berdasarkan persamaan Bernoulli (Geankoplis, persm.2.7-2.8,hal 97)

02

2

WsFP

gc

Zg

gc

V

Wsxx

9786,21

1

174,32

158,9

174,3212

2695,2 2

-Ws = 6,4367 ft.lbf/lbm = 19,2392 Kg/jam

WHP = 550

x Q x Ws

WHP = 550

8726,54 x 0,0451x 19,2392

Page 326: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,1160 Hp

Kapasitas pompa = 3

3

/8726,54min/60

/481,7/4492,8903

ftlbxjam

ftgalxjamlb= 20,2307 gpm

p 20% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

BHP = pompa

WHP

BHP = 2,0

1160,0 = 0,5802 Hp

m 80% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

Daya motor = pompa

BHp=

8,0

5802,0= 0,7253 ~ 1 Hp

Spesifikasi alat :

Nama : Pompa storage C6H5CCL3

Fungsi : Untuk mengalirkan C6H5CCL3 storage C6H5CCL3 ke destilasi

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 20,2307 gpm

Power motor : 1 Hp

Jumlah : 1 buah

51. HEATER (E-123)

Fungsi : Memanaskan liquid yang akan masuk ke kolom distilasi I

Type : DPHE

Dasar perencanaan :

Faktor kekotoran gabungan minimal (Rd) = 0,0039 J.ft2.0f/Btu

a. Neraca massa dan neraca panas

Dari App. A dan App. B diperoleh :

Massa bahan masuk = 4038,5414 kg/jam = 8903,4492 lb/jam

Massa steam masuk = 45,3964 Kg/jam = 100,0819 lb/jam

Q = 23262,4253 kkal/jam = 92312,7710 Btu/jam

ρ C6H5CH3 = 54,1225 lb/ft3

Page 327: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ρ C6H5CCl3 = 54,8492 lb/ft3

ρ H2O = 62,4300 lb/ft3

m C6H5CH3 = 17,0709 lb/jam

m C6H5CCl = 8857,2220 lb/jam

m H2O = 29,1562 lb/jam

ρcampuran = 321

1

mmm

m 1 +

321

2

mmm

m 2 +

321

3

mmm

m 3

= 1562,292220,88570709,17

0709,17x 54,1225 +

1562,292220,88570709,17

2220,8857x

54,8492 + 1562,292220,88570709,17

1562,29 x 62,4300

= 54,8726 lb/ft3

b. Menentukan tLMTD

T1 = T2 = 150 0C =302

oF

t1 = 100 0C = 212

oF

t2 = 129,4212 0C = 264,9582

oF

t1 =T1 - t2 = 37,0418 oF

t2 = T2 - t1 = 90 oF

tLMTD =

2

1

21

lnt

t

tt

900418,37ln

900418,3759,6536

oF

Ft = 1 (isothermal)

t = Ft x tLMTD

= 1 x 56,6536 0F = 56,6536

0F

c. Menentukan suhu kolorik

Tc = ½ x (T1 + T2) = ½ x (302 + 302) = 302 0F

tc = ½ x (t1 +t2) = ½ x (100 + 129,4212) = 238,4791 0F

d. Trial ukuran DPHE

Dicaba ukuran DPHE : 2” x 1 1/4“ IPS Sch 40 dengan aliran steam di bagian

pipa (kern tabel 6.2 hal: 110 dan tabel 2.2 hal: 844)

Bagian annulus Bagian pipa (steam)

Page 328: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Aan = 1,19 in2 do = 1,66 in

de = 0,915 in di = 1,380 in

de’ = 0,4 in ap = 1,5 in 2

a” = 0,435 ft2/ft

Evaluasi perpindahan panas

Bagian annulus Bagian pipa(steam)

e).Gan = 1666,1077392

144

19,1

4492,8903

ana

mlb/ft

2.jam

Pada tc = 238,4791 0F

Didapatkan 0,21 cp (kern fig 15 hal 823)

Nre an = 42,221,0

661077392,1612

915,0

42,2 x

xdexGan

= 161651,2253

f). JH = 280 Btu/h0f ft

2 (kern fig 24 hal 838)

g). Pada tc = 238,4791 0F

k = 0,087 Btu/ j ft2 (kern, tabel 4 hal 800)

Cp = 0,53 Btu/ j ft2 (kern, fig. 3 hal 804)

ho = JH x 3

1

k

Cpxx

de

k

= 280 x 3

1

087,0

21,042,253,0

12915,0

087,0 xxx

= 329,6913 Btu/j ft2 0F

tw = tc+ )( tcTchohio

ho

= 238,4791 + 6913,3291500

6913,329 + (302 – 238,4791)

= 302,1802 0F

e’). Gp =

144

5,1

0819,100

pa

M

= 9607,8644 2jamft

lb

Pada Tc = 302 0F

Didapatkan 0,13 cp

Nre p = 42,2

dixGp

42,213,0

8644,960712

380,1

x

x

= 3512,0928

f’). JH = -

g’) Harga koefisien perpindahan

panas untuk steam :

hio = 1500 Btu/jam ft2 0

f

h). Uc = 270,28446913,3291500

6913,3291500x

hohio

hioxho Btu/j ft

2 0F

i). Rd = D

D

UcxU

UUc

Page 329: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

0,0039 = D

D

U

U

.2844,270

2844,270

UD = 131,5823 Btu/j ft2 0F

j). Q = UD.A. tLMTD

A = LMTD t DU

Q = 27606,11

6536,595823,131

7710,92312ft

x

L = fta

A0358,27

435,0

7606,11

"

Mencari ℓ ekonomis

ℓ n =

l2x

L

(buah)

Lb =

n.2ℓ

(ft)

Abaru

=L.a”

(ft2)

UD bru=

LMTDtAbarux

Q

Rd hit=

brUcxU

brUUc

D

D

% OD

12 2 48 20,8800 74,1131 0,0098 151,1049

16 1 32 13,9200 111,1696 0,0053 32,7810

20 1 40 17,4000 88,9357 0,0075 93,4429

Dipilih DPHE dengan panjang pipa 16 ft dan jumlah hair pain 1 buah

Evaluasi penurunan tekanan ( P )

Bagian annulus Bagian pipa (steam)

1. NRean = 42,221,0

1666,107739212

4,0

42,2

,

x

xxGande

= 70667,2023

f = 0,0035 + 42,0

70667,2023

264,0

= 0,0059

2. 1442

4'2

2

xdeg

LfGanPl

144

8726,54

124,08726,5410.18,42

0358,271666,10773920059,04

28

2

xxx

xxx

= 3,3785 psi

3. V = Gan/ (3600xρ)

1. NRe p = 42,2

dixGp

42,213,0

8644,960712

380,1

x

x

= 3512,0928

f = 0,0035 + 42,0

3512,0928

264,0

= 0,0121

2. Pp = 1442

42

2

xdig

LfGp+

2

1

2

1

144

8726,54

12

38,18726,5410.18,42

0358,278644,96070121,04

28

2

x

xx

xx

= 0,0008 psi

Page 330: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 8726,543600

1666,1077392

x

= 5,4540

1442

2

gc

VnPn

= 1144

8726,54

2,332

4540,5 2

x

= 0,1707 psi

4. Pan ( )PlPn

= (0,1707 + 3,3785)

= 3,5492 psi

Pan < 10 psi (memenuhi)

Pp < 2 psi (memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Memanaskan liquid sebelum masuk ke kolom distilasi I

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 1

L : 27,0358 ft

ℓ : 16 ft

52. SCRUBER I (D-124)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Tipe : Vertical tray tower

Bahan : High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316

Jumlah : 1 buah

Dasar Perancangan :

Massa gas masuk : 2277,7187 kg/jam

Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psia

Suhu gas masuk : 129,4212 0C = 264,9582 F

Suhu gas keluar : 31,5911 0C = 88,8460 F

Volume gas keluar :

P.V = n. R .T

V = P

TRn ..

1

9582,26410.057,825,36 3 xx793,5711 m

3/jam

= 0,2204 m/s

Page 331: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

HCl pada 30 0C = 1532,9047 kg/m

3

BM gas = 2277,7187/ 36,5 = 62,4033 g/mL

gas pada 100 0C =

PoxTix

PixToxgasBM

359

= 1212359

19582,2645,36

xx

xx= 0,5183

Usg = Ksb

5,0

g

gL (pers. 4-87 Ulrich, hal:197)

Usg = 0,04 x

5,0

5183,0

5183,09047,1532= 2,1750 m/s

D =

5,0

..

.4

Usgg

V (pers. 4-88 Ulrich, hal:197)

D =

5,0

1750,2.5183,0.14,3

5711,793.4= 0,4991 m = 19,6499 in

- Jumlah Stage (N) = 2

- Menetukan tinggi scruber

Ha = (N.Ht)/ s

Ht = 0,5 . D 0,3

= 0,5 x (0,4991)0,3

= 0,4059 m = 15,9806 in

Dari fig. 4-31 Ulrich hal:196 diperoleh :

(m.M. L)/ L = (1,7839 x 18 x 0,075)/ 1532,9047 = 0,0016

s = 0,3

Ha = (2 x 0,4991)/ 0,3

= 3,2095 m = 126,3583 in

- Menetukan tebal silinder:

f = 18750

E = 0,8 (double welded butt join)

C = 1/16

ts = 16

1

).6,0.(.2

.

PiEf

diPi

Page 332: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 16

1

)6499,19.6,08,0.18750(.2

6499,197,14 x

= 0,0096 + 16

1 =

16

1536,1~

16

3 in

Standarisasi do :

Do = di + 2 ts

= 19,6499 in + (2 x 16

3)

= 19,2749 in ~ 20 in

Do standar : 22 in

Standarisasi Di

Di = Do – 2 x ts

= 22 in – (2 x 16

3)= 21,625 in

- Menetukan tebal tutup

Tutup atas dan bawah berbentuk standart dished

tha = thb = 16

1

.1,0.

..885,0

PiEf

rPi=

16

1

7,141,08,018750

825,97,14885,0

xx

xx = 0,0719 in

tha = thb = 0,0719x16

16= 1,1504

tha = thb = 16

3in

- Menetukan tinggi tutup atas :

Ha = hb = 0,169.Di

= 0,168 x 19,6499

= 3,6758 in

Spesifikasi alat :

Nama alat : Scrubber I

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Type : Vertical tray tower

Bahan : High Allloy Steel SA 240 Grade M type 316

Ts : 2/16 in

Page 333: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Do : 22 in

di : 19,6499 in

tha = thb : 2/16 in

Ha = hb : 3,6758 in

Jumlah stage : 2 buah

53. KONDENSOR I (E-125)

Fungsi : Mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi I

Type : Shell and tube

T1 = 108,0645 oC = 226,5161 oF T2 = 108,0645 oC = 226,5161 oF

t1 = 30 oC = 86 oF

t2 = 45 oC = 113 oF

Dasar perancangan :

1. Rd minimal = 0,003 Jam ft2 oF/BTU

2. ΔP uap maksimal = 2 psi

3. ΔP air maksimal = 10 psi

4. Dicoba menggunakan bahan dengan ukuran ¾ in OD 16 BWG PT 1 in

1. Neraca massa dan panas

Dari neraca massa dan panas didapatkan :

Massa uap masuk (m) = 26,5413 kg/jam = 58,5153 lb/jam

Massa air masuk (M) = 33,6329 kg/jam = 74,1479 lb/jam

Panas yang diserap oleh air (Q) = 905650 BTU/jam

Suhu air masuk (t1) = 30 oC = 86

oF

Suhu air keluar (t2) = 45 oC = 113

oF

Suhu bahan masuk (T1) = 108,0645 oC = 226,5161

oF

Suhu bahan keluar (T2) = 108,0645 oC = 226,5161

oF

2. Logaritmic mean temperature (ΔTLMTD)

Page 334: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ΔTLMTD = 5364,126

5161,140

5161,113ln

5161,1405161,113

ln2

1

21

t

t

tt oF

t = ΔTLMTD x FT = 126,5364 x 1 =126,5364 oF

3. Menghitung suhu Calloric

Tc = (T1 + T2)/2

= 226,5161 oF

tc = (t1 + t2)/2

=99,5 oF

4. Merancang jumlah pipa

Menentukan harga UD trial.

Dari tabel 8, Kern hal 840 didapat UD = 75-150

Dicoba UD = 75 BTU/jam ft 2 o

F

4297,955364,126.75

905650

. tUD

QA

Menentukan ukuran pipa.

Diambil ukuran pipa 1” OD, 16 BWG, l= 16 ft, susunan Δ (tabel 10,hal 843,

Kern)

a” = 0,1963 ft/ft2

Nt = buahla

A3839,30

16.1963,0

4297,95

".

Ntstandar = 26

IDS = 8

n = 4

UDkoreksi = 6459,877526

3839,30

standardNt

hitungNt xxUDtrial (memenuhi)

Kesimpulan sementara Shell and Tube (type HE : 1 – 2)

Shell Tube IDs = 8

n’ = 1

B = 8

de = 0,95 (gbr 28, Kern)

N + 1 = 24

do = ¾ in

di = 0,62 in

c’ = 1- ¾ = ¼

n = 2

l = 16 ft

Page 335: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

a’ = 0,302 in2

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 26

PT = 1

Evaluasi Perpindahan Panas

Bagian Shell Bagian tube

5. as = 144.'.

'..

Ptn

BcIDs

= 21111,0144.1.1

8.4/1.8ft

Gs = 2

s ft0,1111

lb/jam5135,58

a

M

= 526,6211 lb/jft2

- Nres = 42,2.011,0

6211,526.95,0

42,2.

.Gsde

= 1566,1470

6.-

7. Trial ho antara 150-300

ho trial = 210 BTU/j ft2o

F

tw = tc + )( tcTctrialhohio

trialho

)5,995161,226(2101333,314

2105,99

= 150,4 oF

tf = 2

)( twTc= 188,4533

oF

sf = 1,7002 (tabel 6 Kern)

kf = 0,0898 (tabel 4 Kern)

f = 0,13 (fig. 14 Kern)

ho koreksi (gbr 12.9 hal 274)

4167,052.16

5135,58

."

3/23/2Ntl

MG

ho = 230

ho koreksi > ho trial (memenuhi)

5’. at = 20273,0144.2

26.1963,0

144.

'.ft

n

Nta

- Gt = m/at

= 0273,0

/1479,74 jamlb

= 2719,6365 lb/jamft2

NRet=42,2.43,0

6365,2719).12/62,0(

42,2.

.Gtdi

= 135,0322

6’.-

7’. ύ = .3600

Gt

5,62.3600

6365,2719

= 0,0121

hi = 380 (fig. 25 Kern hal 835)

hi koreksi = η x hi

= 1 x 380 = 380

hio = hi. di/do

= 380(0,62/0,75) = 314,1333

Uc = 2301333,314

230.1333,314.

hohio

hohio

= 133,7812 Btu/jam ft2˚F

Page 336: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Rd = UdkoreksiUc

UdkoreksiUc

.

= 0039,06459,87.7812,133

6459,877812,133 Jam ft

2 oF/BTU

Rd > Rd ketetapan (0,0039 > 0,003) maka memenuhi

Evaluasi Pressure Drop

Bagian Shell Bagian tube

NRes = 1566,1470

f = 0,003 (fig. 29 Kern hal 839)

ΔPs = 2

1x

tsgde

NIDsGsf

...10.22,5

)1.(..10

2

= 1.0062,0.12/95,010.22,5

24.8.6211,526.003,0

2

110

2

x

= 0,0031 psi (<2 psi memenuhi)

Nret = 135,0322

f = 0,004 (fig. 26 kern hal 836)

ΔPt = tsgdi

lnGtf

...10.22,5

...10

2

= 1.1.12/62,0.10.22,5

16.2.6365,2719.004,010

2

= 0,0004 psi

ΔPn = 1442

4 2

gc

v

s

n

gc

v

2

2

(fig 27 Kern hal 837)

= 0,0012

ΔPn = 144

5,620012,0

1

2.4xx = 0,0042

ΔP = ΔPn + ΔPt

= 0,0042 + 0,0004

= 0,0045 psi (< 10 psi memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Mengembunkan produk atas yang keluar dari kolol distilasi I

Dimensi

IDS : 8 in

do : ¾ in

di : 0,62 in

n’ : 2

Nt : 26 buah

54. AKUMULATOR (F-126)

Fungsi : Menampung sementara distilat dari kolom distilasi I

Page 337: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Type : Silinder horisontal, tutup samping berbentuk standar dished

Jumlah : 1 buah

Dasar Perhitungan:

P = 1 atm = 14,7 psia

Residence time = 10 menit (Ulrich tabel 4-27 hal 249)

Bahan konstruksi = Carbon steel SA-135 Grade A

Pengelasan = Double Welded Butt Joint dengan E = 0,85

Allowable stress f = 18750 psi (Brownell)

1. Menentukan Volume tangki

Rate massa (Q) = 26,5413 kg/jam = 585,135 lb/jam

ρdestilat = 61,5776 lb/ft3

Rate Volumetrik = jamftftlb

jamlb/5053,9

/5589,61

/135,585 3

3

VL = menitxmenit

jamx

jam

ft10

60

15053,9

3

= 1,5842 ft3

VT = 80 % Vtangki

VT = 8,0

5842,1= 1,9803 ft

3

2. Menentukan dimensi tangki

VT = V silinder + V tutup

1,9803 = 32 )000049,0(24

dilsdi

1,9803 = 1,1775 di3+ 9,8 . 10

-5 di

3

di = 1,1892 ft = 14,2700 in

3. Menentukan tinggi tangki yang terisi liquid

VL = V1 + V2

1,5842 = 0,0847 di3 + π/4 di

2 H

1,5842 = 0,0847 (1,1892)3 + π/4 (1,1892)

2 H

H = 1,2988 ft = 15,5857 in

4. Menentukan tekanan design

Page 338: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tekanan hidrostatik (Pb) = 144

)1(H = psi1277,0

144

)12988,1(5589,61

Tekanan design (Pi) = tekanan operasi + tekanan hidrostatik

= 14,7 + 0,1277 = 14,8277 psia = 0,1277 psig

5. Menentukan tebal tangki

ts = cpifE

pixdi

)6,0(2

= 16

1

)1277,06,08,018750(2

2700,141277,0

xx

x

= 0,0626 x 16

16

= 16

001,1

16

3

do = di + 2ts

= 14,2700 + 2(3/16) in

= 14,645 in

Do standart = 16 (tabel 5.7. Brownel hal 89)

di = do + 2ts

= 16 – 2(3/16)

= 15,625 in = 1,3021 ft

Maka tinggi shell = 1,5 di

= 1,5 x 15,625

= 24,9375 in = 2,0781 ft

6. Menentukan tebal tutup bawah dan atas

Thb & Tha = 16

1

1277,01,08,018750

625,231277,0885,0

1,0

885,0

xx

xxc

pifE

xpixdi

= 0,0626 x 16

16

= 16

0019,1

16

3

7. Menentukan tinggi tangki

Page 339: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tinggi tutup (h) = 0,169 di

= 0,169 x 15,625

= 2,6406 in = 0,2200 ft

Maka tinggi tangki = 2ha + Ls

= 2(0,2200) + 1,9688

= 2,4088 ft = 28,9056 in

Spesifikasi alat :

Nama alat : Akumulator distilat

Type : Silinder horisontal, tutup samping standar dished

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-135 Grade A

Dimensi :

di : 15,625 in

do : 14,645 in

ts : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

55. POMPA (L-127)

Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator ke storage

Jumlah : 1 buah

Jenis : sentrifugal

Bahan : cast iron

Proses berlangsung secara kontinyu

ρ= 61,5776 lb/ft3

μ = 8,7733.10-4

lb/ft.detik

Rate volumetrik = 3/5589,61

/1350,585

ftlb

jamlb

= 9,5053 ft3/jam x

menit

jam

60

1x 7,481 gal/ft

3= 1,1852 gpm

1. Perhitungan diameter pipa

Dianggap alirannya turbulen , untuk menentukan diameter pipa digunakan

fig.14.2 Peter-Timerhausse ed. 4 hal 498 maka didapatkan Do ¾ in sch. 40

Dari tabel 11 Kern hal 844 diperoleh:

Page 340: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Do = 2,38 in = 0,1983 ft

A = 3,35 in2 = 0,0233 ft

2

maka:

v = 3600detik

1jamx

ft0233,0

/jamft5053,92

3

= 0,1135 ft/detik

NRe = μ

ρ.D.v =

410.3733,8

1135,0.1983,0.5589,76

= 1579,4431 (> 1200 turbulen)

Jadi benar jika alirannya turbulen.

2. Perhitungan power pompa

0)()(..2

1 1221

2

1

2

2 WsFPP

zzgc

gvv

gc

diasumsikan :

α = 1

v1 = 0

z2-z1 = 30 ft

P2 = P1

Sehingga :

000302,32

8,9)01137,0(

2,32.1.2

1 2 Ws

-Ws = 9,1306 ft.lbf/lbm.detik

m = 26,5413 Kg/jam x 2,2046 lb/jam x 1 jam/3600 detik

= 0,0163 lb/detik

WHP = -Ws . m

= 9,1306 ft.lbf/lbm.detik . 0,0163 lb/detik

= 0,1484 ft.lbf/lbm x lbm550ft.lbf/

1HP

= 0,0003 HP

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa

η P = 20 %

Page 341: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BHP = P

WHP= HP0013,0

2,0

0003,0

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor

ηm = 80%

Daya Pompa actual = m

BHP

= 8,0

0013,0= 0,0017 HP

Jadi dipakai pompa berdaya 0,5 HP

Spesifikasi alat :

Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator ke storage

Jenis : Sentrifugal

Bahan : Cast iron

Di opt pipa : ¾ in sch. 40

Daya : 0,5 HP

Jumlah : 1 buah

56. REBOILER I (E-128)

Fungsi : Memanaskan produk bawah dari kolom distilasi I

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

Dasar Perancangan:

Campuran liquida masuk pada shell (fluida panas) dan steam masuk bagian

tube(pemanas).

Mengggunakan pipa ¾ in OD 14 BWG dengan l =16 ft. PT =1, susunan segitiga.

t1 =264,9582 0F t2 =269,0978 0F

t1 = 302 0F t1 = 302 0F

Dari tabel didapat:

OD = ¾ in a’ = 0,268 in2

ID = 0,548 in a” = 0,1963 ft2/ft

Rd min = 0,003 jam ft2 o

F/BTU

Page 342: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Ps = diabaikan

Pt max = 2 psi

1. Dari neraca panas didapatkan:

Q = qs + qv = m.Cp.(t2-t1) + 0,8.m.(hg-hi) = m.λ

qs = m.Cp.(t2-t1)

= 8869,9508.1.(269,0976 – 264,9582)

= 36718,4030 BTU/jam

qv = 0,8. m.(hg-hl)

= 0,8 . 8869,9508. (410 - 250)

= 4683334,0053 BTU/jam

Q = 36718,4030 + 4683334,9508

= 4720052,4083 BTU/jam

Q = M λ

M = Q/ λ

= jamlb /8629,51946,908

834720052,40

2. Logaritmic mean temperature (ΔTLMTD)

ΔTLMTD = 9311,34

0418,37

9022,32ln

0418,379022,32

ln2

1

21

t

t

tt oF

Ft = 1

ΔT = Ft x ΔTLMTD = 1 x 34,9311 = 34,9311 oF

3. Menghitung suhu Calloric

Tc = (T1 + T2)/2

= 302 oF

tc = (t1 + t2)/2

= 267,0280 oF

4. Trial Heat Flux (Q/A)

Q/A = 11000 BTU/jam.ft2

A = 0957,42911000

4083,4720052

/ AQ

Qft

2

Page 343: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dimana :

I = 16 ft

a” = 0,1963 (tabel 10 Kern hal 843)

Nt = 6199,13616.1963,0

0957,429

".la

A

Nt standart = 124 (tabel 9 Kern hal 841)

UD =txIxxa"Nt

Q

standart

= 5155,609311,34161963,0124

834720052,40

xxxBTU/jam.ft

2 oF

Kesimpulan sementara Shell and Tube (type HE : 1 – 2)

Bagian Shell Bagian Tube

IDs = 15 ¼

n’ = 1

B = 15

de = 0,95

N + 1 = 12,8

do = ¾

di = 0,548

c’ = ¼

n = 2

l = 16

a’ = 0,268

a” = 0,1963

Nt = 124

PT = 1

Evaluasi Perpindahan Panas (Rd)

Bagian Shell Bagian Tube

5. -

6. -

7. Trial ho antara 150-300

ho trial = 150 BTU/j ft2 o

F

tw=tc+ )( tcTctrialhohio

trialho

= )0280,267302(1501500

1500280,267

= 270,2073 oF

tf = 2

)( twTc=3,1793

oF

T = tw – tc

= 3,1793 oF

Dari fig 15.11 Kern didapatkan :

5’.at=

21154,0144.16.2

124.268,0

144.

'.ft

n

Nta

- Gt = m/at

= 1154,0

/8629,5194 jamlb

= 45020,4775 lb/jamft2

-NRet = 42,2.014,0

4775,45020.548,0

42,2.

.Gtdi

= 64669,3203

Page 344: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

hs = 40

hv = 250

ho =

hv

Qv

hs

Qs

Q

= 240,1904

ho koreksi > ho trial (memenuhi)

6’.-

7’. Untuk steam

hio = 1500 BTU/jam.ft2 oF

Uc = 1904,2401500

1904,240.1500.

hohio

hohio

= 207,0380 Btu/jam ft2˚F

Rd = UdkoreksiUc

UdkoreksiUc

.

= 0117,05155,60.0380,207

5155,600380,207 Jam ft

2 oF/BTU

(Rd > Rd min, memenuhi)

Evaluasi Pressure Drop

Bagian Shell Bagian tube

ΔPs diabaikan karena gas bergerak secara

beraturan

Nret = 64669,3203

f = 0,00016 (fig. 26 hal 836 Kern)

ΔPt = tsgdi

lnGtf

...10.22,5

....2/110

2

= 1.12/548,0.10.22,5

16.2.5808,45259.00016,0.5,010

2

= 0,0041 psi

ΔPn = 1442

4 2

gc

v

s

n

gc

v

2

2

(fig 27 Kern hal 837)

= 0,0612

ΔPn = 144

5,620612,0

1

2.4xx = 0,2125 psi

ΔPt = ΔPn + ΔPt

= 0,2125 + 0,0041

= 0,2166 psi (< 2 psi memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Memanaskan produk bawah dari kolom distilasi I

Dimensi

Page 345: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

IDS : 15 ¼ in

do : ¾ in

di : 0,548 in

n : 2 in

Nt : 124 buah

57. POMPA (L-129)

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan dari reboiler ke reactor II

Type : Pompa centrifugal

Jumlah : 1 buah

Dasar perencanaan :

Kapasitas : 4017,1734 kg/jam = 8856,2605 lb/jam

C6H5CH3 : 54,8726 lb/ft3

C6H5CH3 : 0,68 cp = 0,00008 lb/ft.det

f) Menghitung dimensi pipa

Q = massa

= 8726,54

2605,8856

= 161,3696 ft3/jam = 0,0448 ft

3/dtk

Aliran fluida adalah turbulen, maka digunakan :

IDopt = 3,9 x ( Qf )0,45

x ( ρ )0,13

(Timmerhouse , hal 496 )

= 3,9 x (0,0446 ft3/detik)

0,45 x (54,8726lb/ft

3)0,13

= 1,6233 in

Standarisasi (table 11, Kern hal 844) :

IDS nominal = 2 in Sch 80

OD = 2,4 in = 0,2 ft

ID = 1,939 in = 0,1616 ft

A = 2,95 in2 = 0,0205 ft

2

g) Kec. Aliran fluida dalam pipa (v)

V= A

Q

V = 0,0205

0,0446

Page 346: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 2,1898 ft/s = 7883,3962 ft/jam

Pengecekan jenis aliran

NRe = IDV

= lb/ft.s 0,00008

ft 0,1616ft/s 2,1898lb/ft 54,8726 3

= 242692,0768 > 2100 ( aliran turbulen 1)

Direncanakan : bahan pipa comercial steel (Geankoplis fig. 2.10-3 )

ε = 4,6 x 10-5

m = 0,000151 ft

D

= ft 0,1065

m 10 x 4,6 -5

= 0,0014

Diperoleh : f = 0,005 ( Fig. 2.10-3 hal 88: Geankoplis)

h) Perhitungan panjang pendek pipa ekivalen

Direncanakan :

Panjang pipa lurus dianggap : 10 m = 32,8084 ft

7) Digunakan 4 buah elbow 900 (dari table 2.10-1, hal 93: Geankoplis)

Le/D = 35 in

Le = 4 x 35 x 0,1616 = 22,6207 ft

8) Digunakan 1 buah globe valve, Le/D = 300

Le = 1 x 300 x 0,1616 = 48,4731 ft

9) Digunakan 1 gate valve, Le/D = 9

Le = 1 x 9 x 0,1616 = 1,4542 ft

Panjang ekivalen (Le) = 22,6207 ft + 48,4731 ft + 1,4542 ft

= 105,3564 ft

i) Menghitung kehilangan friksi

Friktion loss pada elbow 900 dan valve :

1) Terdapat 4 buah elbow 900, Kf = 0,75 (Geankoplis,tbl 2.10-1,93)

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 0,75 x 174,3212

1898,2 2

xx

= 0,2236 ft.lbf/lbm

2) Terdapat 1 buah gate Valve, Kf = 0,17

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

1898,2 2

xx

Page 347: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,0127 ft.lbf/lbm

Terdapat 1 buah globe Valve, Kf = 6

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

1898,2 2

xx

= 0,4471ft.lbf/lbm

Total Hf = 0,2236 ft.lbf/lbm + 0,0127 ft.lbf/lbm + 0,4471ft.lbf/lbm

= 0,6864 ft.lbf/lbm

Contration losses pada tank exit :

Hc = gcxx

Vx

A

Ax

2155,0

2

2

1 = 174,3212

1898,20155,0

2

xxxx

= 0,0410 ft.lbf/lbm

Expantion loss entrance tank :

Hex = gcxx

Vx

A

A

21

2

2

1 = 174,3212

1898,201

2

xxx

= 0,0745 ft.lbf/lbm

Kehilangan pada pipa :

Ff = gcxx

Vx

di

Lxf

24

2

= 174,3212

1898,2

1616,0

3564,150007,04

2

xxxxx

= 1,3217 ft.lbf/lbm

Sehingga total frition loss yang terjadi pada system perpiaan :

F Hc + Hex + Ff

= 0,0410 ft.lbf/lbm + 0,0745 ft.lbf/lbm + 1,3217 ft.lbf/lbm

= 2,1206 ft.lbf/lbm

j) Menentukan daya motor

Direncanakan :

Z = 15 ft

P = 0 karena P1 = P2 = 1 atm

Berdasarkan persamaan Bernoulli (Geankoplis, persm.2.7-2.8,hal 97)

02

2

WsFP

gc

Zg

gc

V

Page 348: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Wsxx

5314,41

1

174,34

158,9

174,3212

1898,2 2

-Ws = 6,7668 ft.lbf/lbm = 20,2260 Kg/jam

WHP = 550

x Q x Ws

WHP = 550

8726,54 x 0,0216x 20,2260= 0,0905 Hp

Kapasitas pompa = 3

3

/8726,54min/60

/481,7/2605,8856

ftlbxjam

ftgalxjamlb= 20,1235 gpm

p 20% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

BHP = pompa

WHP

BHP = 2,0

0905,0 = 0,4523 Hp

m 80% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

Daya motor = 8,0

4523,0= 0,5654 ~ 1 Hp

Spesifikasi alat :

Nama : Pompa reboiler

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan dari reboiler ke reactor II

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 20,1235 gpm

Power motor : 1 Hp

Jumlah : 1 buah

58. REAKTOR II (R-130)

Fungsi : Untuk mereaksikan antara benzentrichloride dan H2O dan membentuk

asambenzoat dan HCl

Type : Bejana tegak dengan tutup atas berbentuk standart dished dan tutup

bawah berntuk conis

Dasar perhitungan :

Page 349: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Suhu : 100 0C

Tekanan : 1,4 atm = 20 psia = 5,3 psig

Direncanakan :

Bahan : High allow steel Sa 240 grade M type 316

f : 18750

E : 0,80

C : 1/16

Perhitungan :

airtasambenzoa

= 84,2486 + 62,1603

=146,4059 lb/ft3

campuran21

1

mm

m 1 +

21

2

mm

m 2

= 1603,620272,4785

1603,622486,84

0272,4785

2486,84xx

= 80,7016 lb/ft3

Bahan yang masuk = 4785,0285 kg/jam = 10549,0739 lb/jam

Rate volumetric = jftm

/7170,1307016,80

1260,10550 3

Lama operasi : ½ jam

a) Menetukan volume reactor

V liquid = 130,7170 ft3/jam x ½ jam = 65,3585 ft

3

Vraung kosong = 20% x 70,4504 ft3 = 13,0717ft

3

V total = 78,4302 ft3 + 13,0717 ft

3

= 78,4302 ft3

V vessel = 8,0

4302,7898,0378 ft

3

b) Menghitung diameter vessel

Jika Ls = 1,5 di

V reactor = V1 + V2 + V3

Page 350: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

VT = 3di0,0847

4

Ls2diπ

60tg24

3diπ

VT = 3di0,0847

4

di1,52

diπ

60tg24

3diπ

98,0378 ft3 = 1,3377 di

3

di3 = 73,2883 ft

di = 4,848 ft = 50,2180 in

Ls = 1,5 x 50,2180 in

= 75,3270 in = 6,2773 ft

c) Menghitung Tebal Dinding Silinder (Ts)

ts = C0,6.Pif.E2

dixPi

= 16 3,5.0,60,8.187502

0960,505,3 1

= 0,008916

3in

Standarisasi :

do = di + 2 ts

= 50,2180 + (2x 3/16)

= 50,5930 in

Dari table 5-7 Brownell and Young, hal 90 diperoleh:

do = 54

icr = 3,25

r = 54

Maka :

di = do – 2 ts

= 54 – (2 x 3/16)

= 53,625 in

d) Menghitung dimensi tutup atas (Tha)

Dimensi tutup atas dan tutup bawah

r = di = 53,625 in

Page 351: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tebal tutup atas :

tha = CPi0,1Ef

rPi0,885

= 16

1

3,50,18,0750.81

625,533,50,885

= 0,001016

3in

Tinggi tutup :

Table 5.6 hal 88 Brown and Young, diperoleh :

Sf = 2

Icr = 9/16

Maka:

a = indi

8125,262

625,53

2

AB = inicrdi

25,265625,02

625,53

2

BC = r – icr = 53,625 – 0,5625 = 53,0625 in

AC = ((BC)2 –(AB)

2)0.5

= ((53,0625)2 –(26,25)

2)0.5

= 46,1147 in

b = r –Ac

= 53,625 – 46,1147 = 7,5103 in

OA = ts +b + sf

= 16

3+ 7,5103 + 2

= 9,6978 in = 0,8081 ft

Jadi tinggi tutup atas= 9,6978 in = 0,8081 ft

e) Menghitung dimensi tutup bawah (Thb)

thb = Cα2

1cosP0,6EF2

D.P (Brownwl and Young, Hal 259)

Page 352: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 16

1

20121cos3,50,68,0875012

625,53.3,5

= 0,0786 in ~ in16

3

Dari Brownell and Young table 5.6 hal 88 untuk ts =3/16 in, maka sf =

1,5-2, diambil harga sf = 2 in

- Tinggi tutup bawah (hb)

b = 60tg

625,532

1

α2

1tg

di2

1

19,4802 in

hb = b + sf = 19,4802 in +1,5 in = 20,9802 in

- Menetukan tinggi silinder (Ls)

Ls = 1,5 x di

= 1,5 x 50,2180

= 75,3270 in

f) Menghitung tinggi reactor

Tinggi reactor = Ls + ha + hb

= 75,3270 + 9,6978 + 20,9802

= 106,0050 in

i. PENGADUK

Perencanaan pengadukan :

- Jenis pengadukan : Proppeller with 3 blades

- Bahana impeller : High allow Steel Sa 240 grade M Type 316

- Bahan poros pengaduk : Hot Roller SAE 1020

Direncanakan

Data dari G.G Brown hal 507, dan Geankoplis tbl 34.1 hal 144 diperoleh data

sebagai berikut :

Dt/Di = 0,3- 0,5

Zi/Di = 0,75 – 1,3

Zl/Di = 0,25

W/Di = 0,10

Page 353: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dimana :

Dt = diameter dalam silinder

Di = diameter impeller

Zi = tinggi impeller dari dasar tangki

Zl = tinggi liquid dalam silinder

W = lebar baffle (daun) impeller

a. Menetukan diameter impeller

Dt/Di = 0,3

Di = Dt/0,3

Di = (53625)/0,3 = 16,0875 in = 1,3406 ft

b. Menentukan tinggi impeller dari dasar tangki

Zi/Di = 0,9

Zi = 0,9 x Di

Zi = 0,9 x 19,6875 = 16,0875 in = 1,2066 ft

c. Menetukan panjang impeller

L/Di = ¼

L = ¼ . Di

L = ¼ x 16,0875 = 4,0219 in

d. Mentukan lebar impeller

W/Di = 0,10

W = 0,10 x Di

W = 0,10 x 16,0875 = 2,7349 in = 0,2279 ft

e. Menetukan tebal blades

J/Dt = 1/12

J = 1/12 x Di

J = 1/12 x 16,0875 = 5,4688 in = 0,4557 ft

f. Menentukan jumlah pengaduk

n = 22xDi

liquidH

= 26406,12

2471,4

x= 1,1815 ~ 1 buah

Page 354: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menentukan daya pengaduk

Kecepatan putar (n) = 400 rpm = 6,667 rps (Perry, 6ed , hal 19-16)

Untuk menentukan alirannya menggunakan rumus :

Nre = μ

ρ2

Dn

= densitas bahan = 80,7016 lb/ft

D = Diameter impeller = 1,3406 ft

n = Putaran pengadukan, ditetapkan n= 400 rpm = 6,667 rps

= Viskositas bahan = 0,0005 lb/ft.min

Nre = 2805,19339167016,80

26406,1667,6

0,0005

Jika Nre > 10.000, maka alirannya merupakan aliran turbulent, jadi :

gc

Da.n.ρ.NP

53p (Geankoplis, hal 145)

Dimana :

P = daya pengaduk (lbf.ft/dt)

Np = power num

n = kecepatan putaran = 400 rpm = 6,667 rps

Di = diameter impeller =1,3406 ft

ρ = density = 80,7016 lb/ft

gc = gravitasi = 32,174 lb.ft/dt2.lbf

32,17

.1,3406 667,6.80,7016.5,1 53,

P

P = 4827,6707 lb.ft/dt

= 4827,6707 /550

= 8,776 Hp ~ 9 Hp

Jika effisiensi motor 80% (Peters and timmerhaus,fig 14-38, hal 521)

P = 8,0

911,25 Hp ~ 12 Hp

Menetukan poros pengaduk

Page 355: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1. Menentukan diameter poros

T = 16

3DxSx (Hesses, persm 16-1 hal.465)

Dimana : T = momen punter (lb/in) = N

H.63025

S = maksimum design, bearing stress yang diijinkan (lb/in2)

D = diameter poros (in)

Dimana : H : Daya motor pada poros = 1 Hp

N : Putaran pengaduk = 50 rpm

Sehingga : τ = 50

163025

= 1260,5 lb/in

Bila menggunakan Hot Roller Steel SAE 1020 (mengandung 20% carbon),

dengan batas = 36000lb/in2 maka :

S = 20 % x 3600 lb/in2 = 7200 lb/in

2

Jadi :

D =

3/1

s

16=

3/1

720014,3

5,126016

= 0,9626 in = 0,0802 ft

2. Panjang Poros

L = h + l – Zi

Dimana : L = panjang poros (ft)

l = panjang poros diatas bejana tangki

h = tinggi silinder + tinggi tutup atas

= (75,3270 in + 9,6978 in) = 85,0248 in

Maka : L = (85,0248 + 4,0219) – 14,4788

= 74,5679 in = 6,2140 ft

Spesifikasi alat :

Fungsi : Untuk mereaksikan antara benzentrichloride dan

H2O dan membentuk asambenzoat dan HCl

Bahan : High alloy steel SA 240 grade M type 316

Page 356: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diameter luar tangki : 54 in

Diameter dalam tangki : 53,625 in

Tinggi tangki : 106,0050 in

Tebal tangki : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Tinggi tutup atas (ha) : 9,6978 in

Tinggi tutup bawah (hb) : 20,9802 in

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan dimensi pengaduk :

Type : Proppeller with 3 blades

Di : diameter impeller : 16.0875 in = 1,3406 ft

Zi : tinggi impeller dari dasar bejana : 14,4788 in = 1,2066 ft

W : lebar impeller : 2,7349 in = 0,2279 ft

L : Panjang impeller : 4,0219 in = 0,3352 ft

J : tebal blades : 1,3406 in = 0,1117 ft

n : jumlah pengaduk : 1 buah

Daya : 1 Hp

Diameter poros : 0,9626 in = 0,0802 ft

Panjang poros : 74,5379 in = 6,2140 ft

59. COOLER (E-131)

Fungsi : Mendinginkan liquid yang akan masuk ke reaktor II

Type : DPHE

Dasar perencanaan :

Faktor kekotoran gabungan minimal (Rd) = 0,004 J.ft2.0f/Btu

a). Neraca massa dan neraca panas

Dari App. A dan App. B diperoleh :

Massa bahan masuk = 4017,1734 kg/jam = 8856,3409 lb/jam

Massa steam masuk = 1662,9679 Kg/jam = 3666,2122 lb/jam

Q = 14927,9010 kkal/jam = 592387,0310 Btu/jam

ρ C6H5CH3 = 54,1225 lb/ft3

ρ C6H5CCl3 = 54,8492 lb/ft3

Page 357: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ρ H2O = 62,4300 lb/ft3

m C6H5CH3 = 0,0017 lb/jam

m C6H5CCl = 8856,3363 lb/jam

m H2O = 0,0029 lb/jam

ρcampuran = 321

1

mmm

m 1 +

321

2

mmm

m 2 +

321

3

mmm

m 3

= 0029,03363,88560017,0

0017,0x 54,1225 +

0029,03363,88560017,0

3363,8856x

54,8492 + 0029,03363,88560017,0

0029,0 x 62,4300

= 54,8492 lb/ft3

b). Menentukan tLMTD

T1 = 131,721 0C = 269,0978

oF

T2 = 115 0C = 239

oF

t1 = 30 0C = 86

oF

t2 = 45 0C = 113

oF

t1 =T1 - t2 = 156,0978 oF

t2 = T2 - t1 = 153 oF

tLMTD =

2

1

21

lnt

t

tt

1530978,156ln

1530978,156154,5437

oF

t = Ft x tLMTD

= 1 x 154,5437 0F

= 154,5437 0F

c). Menentukan suhu kolorik

Tc = ½ x (T1 + T2) = ½ x (131,721 + 115) = 254,0489 0F

tc = ½ x (t1 +t2) = ½ x (30 + 45) = 99,5 0F

d). Trial ukuran DPHE

Dicaba ukuran DPHE : 2” x 1 1/4“ IPS Sch 40 dengan aliran steam di bagian

pipa (kern tabel 6.2,hal: 110 dan tabel 2.2 hal: 844)

Bagian annulus Bagian pipa (steam)

Page 358: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Aan = 1,19 in2 do = 1,66 in

de = 0,915 in di = 1,380 in

de’ = 0,4 in ap = 1,5 in 2

a” = 0,435 ft2/ft

Evaluasi perpindahan panas

Bagian annulus Bagian pipa(steam)

e).Gan = 6750,1071691

144

19,1

3409,8856

ana

mlb/ft

2.jam

Pada tc = 99,5 0F

Didapatkan 0,53 cp (kern fig 15 hal 823)

Nre an = 42,253,0

501071691,6712

915,0

42,2 x

xdexGan

= 63711,5938

f). JH = 180 Btu/h0f ft

2 (kern fig 24 hal 838)

g). Pada tc = 99,5 0F

k = 0,087 Btu/ j ft2 (kern, tabel 4 hal 800)

Cp = 0,56 Btu/ j ft2

(kern, fig. 3 hal 804)

ho = JH x 3

1

k

Cpxx

de

k

= 180 x 3

1

087,0

53,042,256,0

12915,0

087,0 xxx

= 415,0865 Btu/j ft2 0F

tw = tc+ )( tcTchohio

ho

= 99,5 + 0261,3291500

0865,415 + (254,0489 – 99,5)

= 254,2656 0F

e’). Gp =

144

5,1

2122,3666

pa

M

= 351956,3743 2jamft

lb

Pada Tc = 254,0489 0F

Didapatkan 0,18 cp

Nre p = 42,2

dixGp

42,218,0

3743,35195612

380,1

x

x

= 92917,7756

f’). JH = -

g’) Harga koefisien perpindahan

panas untuk steam :

hio = 1500 Btu/jam ft2 0

f

h). Uc = 1183,3250865,4151500

0865,4151500x

hohio

hioxho Btu/j ft

2 0F

i). Rd = D

D

UcxU

UUc

Page 359: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

0,004 = D

D

Ux

U

1183,325

1183,325

UD = 141,3267 Btu/j ft2 0F

j). Q = UD.A. tLMTD

A = LMTD t DU

Q = 21225,27

5437,1543267,141

0310,592387ft

x

L = ftftft

ft

a

A3506,62

/435,0

1225,27

" 2

2

Mencari ℓ ekonomis

ℓ n =

l2x

L

(buah)

Lb =

n.2ℓ

(ft)

Abaru

=L.a”

(ft2)

UD bru=

LMTDtAbarux

Q

Rd hit=

brUcxU

brUUc

D

D

% OD

12 3 72 31,3200 122,3862 0,0051 27,3763

16 2 64 27,8400 137,6845 0,0042 4,6795

20 2 80 34,8000 110,1476 0,0060 50,0732

Dipilih DPHE dengan panjang pipa 16 ft dan jumlah hair pain 2 buah

Evaluasi penurunan tekanan ( P )

Bagian annulus Bagian pipa (steam)

1. NRean = 42,253,0

6750,107169112

4,0

42,2

,

x

xxGande

= 27852,0629

f = 0,0035 + 42,0

27852,0629

264,0

= 0,0071

2. 1442

4'2

2

xdeg

LfGanPl

144

8492,54

124,08492,5410.18,42

3506,626750,10716910071,04

28

2

xxx

xxx

= 9,2236 psi

3. V = Gan/ (3600xρ)

1. NRe p = 42,2

dixGp

42,218,0

3743,35195612

380,1

x

x

= 92917,7756

f = 0,0035 + 42,0

92917,7756

264,0

= 0,0057

2. Pp = 1442

42

2

xdig

LfGp+

2

1

2

1

144

8492,54

12

38,18492,5410.18,42

3506,623743,3519560057,04

28

2

x

xx

xx

= 1,1075 psi

Page 360: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 8492,543600

6750,1071691

x

= 5,4275

1442

2

gc

VnPn

= 2144

8492,54

2,332

4275,5 2

x

= 0,3380 psi

4. Pan ( )PlPn

= (0,3380 + 9,2236)

= 9,5616 psi

Pan < 10 psi (memenuhi)

Pp < 2 psi (memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Mendinginkan liquid yang akan masuk ke reaktor II

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 2

L : 62,3506 ft

ℓ : 16 ft

60. TANGKI PENCAMPUR (M-132)

Fungsi : Untuk mencampur antara katalis ZnCl2 dengan H2O

Type : Bejana tegak dengan tutup atas berbentuk standart dished dan tutup

bawah berntuk conis

Dasar perhitungan :

Tekanan : 1 atm

Direncanakan :

Bahan : High allow steel SA 240 grade M type 316

f : 18750

E : 0,80

C : 1/16

Perhitungan :

1603,62campuran lb/ft3

Bahan yang masuk = 767,8564 kg/jam = 1692,8162 lb/jam

Page 361: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Rate volumetric = jftm

/2331,271603,62

8162,1692 3

Lama operasi : 1 jam

D. Menetukan Volume Reaktor

- Bahan masuk = 767,8564 kg/jam = 1692,8162 lb/jam

- campuran = 62,1602 lb/ft

Maka : Rate volumetric = campuran

masukbahanmassa=

1602,62

8162,1692

= 27,2331 ft3/jam

V liquid = 27,2331 ft3/jam x 1 jam

= 27,2331 ft3

Diasumsikan volume ruang kosong = 20 %

V total = V liquid + V ruang kosong

= 27,2331 ft3 + 0,2 Vtotal

0,8 Vtotal = 27,2331 ft3

Vtotal = 34,0431 ft3

V ruang kosong = 0,2 x V total

= 0,2 x 34,0431 ft3

= 6,8083 ft3

E. Menetukan dimensi vessel

1. Menghitung diameter Vessel

Diasumsikan Ls = 1,5 di

Vtot = Vtutup bawah + Vsilinder + Vtutup atas

34,0431 ft3 = 3

di0,08474

Ls2

diπ3.0847,0 di

34,0431 ft3 = 3

di0,08474

1,52

diπ3.0847,0 di

34,0431 ft3 = 0,0847 di

3 +1,1775 di

3 + 0,0847 di

3

34,0431 ft3 = 1,3475 di

3

di3 = 25,2626

di = 2,9342 ft = 35,2106 in

Page 362: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

2. Menghitung volume liquid dalam shell

V liquid dlm shell = V liquid - V tutup bawah

= 27,2331 ft3 – 0,0847.(2,9342)

3

= 27,2331 ft3 – 2,1397 ft

3

= 25,0933 ft3

3. Menghitung tinggi liquid dalam tangki

VL = Vtutup bawah + Vsilinder

27,2331 ft3 =

4

Lls2

diπ3.0847,0 di

27,2331 ft3 =

4

Lls2

(2,9342)π)9342,2.(0847,0

27,2331 ft3 = 1,9083 + 6,7586 Lls

Lls = 3,7471 ft = 44,9684 in

4. Menetukan tekanan design (Pi)

Phidrostatis = 144

1) -(Hρ=

144

1603,62 1)-(3,7471

= 1,1858 psia

Pdesign = Poperasi + Phidrostatis

= 14,70 + 1,1858

= 15,8858 psia = 1,1858 psig

5. Menetukan tebal silinder

ts = C0,6.Pif.E2

dixPi

= 16 1858,1.0,60,85.187502

2106,35 1,1858 1

= 0,013 ~ 16

3in

Standarisasi do :

do = di + 2 ts

= 35,2106 in + 2 (3/16)

= 35,5856 in

Page 363: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dari Brownell and young, table 5.7 hal 90, didapatkan ;

do = 36 in

di = do – 2 ts

= 36– 2 (3/16)

= 35,625 in = 2,9688 ft

F. Menetukan dimensi tutup

r = 36 in

icr = 2 ¼ in (Brownell and young, tbl 5-7,hal 90)

sf = 2 in (Brownell and young, tbl 5-6,hal 88)

1. Menetukan tebal tutup atas (tha) dan tutup bawah (thb)

tha = CPi0,1Ef

rPi0,885

= 16

1

1858,10,185,0750.81

6250,351858,10,885

= 0,0648 ~ 16

3 in

a = inDi

8125,172

625,35

2

AB = a –icr = (17,8125– 2,¼ ) = 15,56 in

BC = r – icr = (36– 2,¼ ) = 33,75in

AC = 22 ABBC

= 22 )8125,17()75,33( = 29,9478 in

b = r – AC

= 36– 29,9478 = 6,0522 in (Brownwl and Young, Hal 87)

- Tinggi tutup atas (ha) dan tutup bawah (hb)

ha = 0,169 di = 0,169 x 35,625 = 6,0206 in

Jadi H = hb + Ls + ha

= 6,0206 + 4,2796 + 6,0206

= 16,3209 ft = 195,8506 in

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan dimensi dari vessel :

- Tebal silinder (ts) = 3/16 in

Page 364: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Diameter luar (do) = 36 in

- Diameter dalam (di) = 35,625 in

- Tebal tutup atas (tha) = 3/16 in

- Tebal tutup bawah (thb) = 3/16 in

- Tinggi tutup atas (ha) = 6,0206 in

- Tinggi tutup bawah (hb) = 6,0206 in

- Tinggi reaktor (H) = 195,8506 in

g) Menghitung rancangan pengaduk

Menggunakan pengaduk jenis aksial turbin dengan 6 flat blades, jenis vanet

disc.

Data – data dari Mc. Cabe hal 235, direncanakan :

Da/Dt = 1/3

C/Da = 1

H/Di = 1

W/Da= 1/5

L/Da = ¼

Dimana : Dt = diameter dalam silinder

Da = diameter impeller

H = tinggi larutan dalam silinder

C = tinggi impeller dari dasar tangki

W = tinggi blade

L = lebar blade

J = Buffle

Maka untuk :

Da = Dt x 1/3 = 2,9342 x 1/3 = 0,8803 ft

C = Da x 1 = 0,8803 x 1 = 0,8803 ft

H = Dt x 1 = 2,9342 x 1 = 2,9342 ft

W = Da x 1/5 = = 0,8803 x 1/5 = 0,1496 ft

L = Da x 1/4 = = 0,8803 x 1/4 = 0,2201 ft

J = Dt x 1/12 = 2,9342 x 1/12 = 0,0734 ft

Kecepatan putaran jenis paddle 20 – 150 rpm (Satuan operasi, hal 15)

Page 365: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kecepatan putar (n) = 150 rpm = 2,5 rps

Untuk menentukan alirannya menggunakan rumus :

Nre = μ

ρ2Dan

= 8027,6727

Jika Nre > 10.000, maka untuk menentukan daya pengaduk menggunakan

rumus :

gc

Da.n.ρ.pNP

53

(Geankoplis, hal 145)

Dimana : P = daya pengaduk (lbf.ft/dt)

Np = power num

n = kecepatan putaran

Dt = diameter tangki

ρ = density

gc = gravitasi

Jadi : P = 115,1595 lbf.ft/dt = 0,0203 Hp ~ 0,5 Hp

Jika effisiensi motor 80% (Peters and timmerhaus,fig 14-38, hal 521)

P = 8,0

5,00,625 Hp ~ 1 Hp

Menetukan poros pengaduk

1. Menentukan diameter poros

T = 16

3DxSx (Hesses, persm 16-1 hal.465)

Dimana : T = momen punter (lb/in) = N

H.63025

S = maksimum design, bearing stress yang diijinkan (lb/in2)

D = diameter poros (in)

Dimana : H : Daya motor pada poros = 1 Hp

N : Putaran pengaduk = 150 rpm

Sehingga : τ = 150

163025

Page 366: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 3781,5 lb/in

Bila menggunakan Hot Roller Steel SAE 1020 (mengandung 20% carbon),

dengan batas = 36000 lb/in2 maka :

S = 20 % x 3600 lb/in2 = 7200 lb/in

2

Jadi : D =

3/1

s

16=

3/1

720014,3

5,378116

= 1,388 in

2. Panjang Poros

L = h + l – Zi

Dimana : L = panjang poros (ft)

h = tinggi silinder + tinggi tutup atas

l = panjang poros diatas bejana tangki

Zi = jarak impeller dari dasar tangki

Maka : h = 51,3556 in + 6,0206 in = 57,3762 in

L = (57,3762 + 2,6408) – 9,5069

= 50,5102 in = 4,2092 ft

Spesifikasi alat

Bahan : High alloy steel

Diameter tangki : 35,625 in

Tinggi tangki : 51,3556 in

Tebal tangki : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Daya pengaduk : 1 Hp

61. HEATER (E-133)

Fungsi : Memanaskan katalis yang akan masuk ke reaktor II

Type : DPHE

Dasar perencanaan :

Faktor kekotoran gabungan minimal (Rd) = 0,0039 J.ft2.0f/Btu

a). Neraca massa dan neraca panas

Page 367: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dari App. A dan App. B diperoleh :

Massa bahan masuk = 767,8564 kg/jam = 1692,8316 lb/jam

Massa steam masuk = 58,6079 Kg/jam = 129,2082 lb/jam

Q = 29602,3290 kkal/jam = 178223,2620 Btu/jam

ρ ZnCl2 = 66,0488 lb/ft3 ρ H2O = 62,4300 lb/ft

3

m ZnCl2 = 61,9944 lb/jam m H2O = 1630,8372 lb/jam

maka : ρ campuran = 62,5625 lb/ft3

b). Menentukan tLMTD

T1 = T2 = 150 0C =302

oF

t1 = 30 0C = 86

oF

t2 = 115 0C = 239

oF

t1 =T1 - t2 = 63 oF

t2 = T2 - t1 = 216 oF

tLMTD =

2

1

21

lnt

t

tt

21663ln

21663124,1738

oF

Ft = 1 (isothermal)

t = Ft x tLMTD

= 1 x 124,1738 0F = 124,1738

0F

c). Menentukan suhu kolorik

Tc = ½ x (T1 + T2) = ½ x (302 + 302) = 302 0F

tc = ½ x (t1 +t2) = ½ x (86 + 239) = 162,5 0F

d). Trial ukuran DPHE

Dicoba ukuran DPHE : 2” x 1 1/4“ IPS Sch 40 dengan aliran steam di bagian

pipa (kern tabel 6.2,hal: 110 dan tabel 2.2 hal: 844)

Bagian annulus Bagian pipa (steam)

Aan = 1,19 in2 do = 1,66 in

de = 0,915 in di = 1,380 in

de’ = 0,4 in ap = 1,5 in 2

a” = 0,435 ft2/ft

Page 368: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Evaluasi perpindahan panas

Bagian annulus Bagian pipa(steam)

e).Gan= 8462,204846

144

19,1

8316,1692

ana

mlb/ft

2.jam

Pada tc = 162,5 0F

Didapatkan 0,41 cp (kern fig 15 hal 823)

Nrean = 42,241,0

8426,20484612

915,0

42,2 x

xdexGan

= 15742,3624

f). JH = 90 Btu/h0f ft

2 (kern fig 24 hal 838)

g). Pada tc = 162,5 0F

k = 0,087 Btu/ j ft2 (kern, tabel 4 hal 800)

Cp = 0,53 Btu/ j ft2 (kern, fig. 3 hal 804)

ho = JH x 3

1

k

Cpxx

de

k

= 90 x 3

1

087,0

41,042,253,0

12915,0

087,0 xxx

= 206,8981 Btu/j ft2 0F

tw = tc + )( tcTchohio

ho

=162,5+9207,1601500

8981,206+(302– 162,5)

= 302,1212 0F

e’). Gp =

144

5,1

2082,129

pa

M

= 12403,9892 2jamft

lb

Pada Tc = 302 0F

Didapatkan 0,15 cp

Nrep=42,2

dixGp

42,215,0

9892,1240312

380,1

x

x

= 3929,6385

f’). JH = -

g’) Harga koefisien perpindahan

panas untuk steam :

hio = 1500 Btu/jam ft2 0

f

h). Uc = 181,81948981,2061500

8981,2061500x

hohio

hioxho Btu/j ft

2 0F

i). Rd = D

D

UcxU

UUc

Page 369: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

0,0039 = D

D

U

U

.8194,181

8194,181

UD = 106,3834 Btu/j ft2 0F

j). Q = UD.A. tLMTD

A = LMTD t DU

Q = 24915,13

1738,1243834,106

2620,178223ft

x

L = fta

A0150,31

435,0

4915,13

"

Mencari ℓ ekonomis

ℓ n =

l2x

L

(buah)

Lb =

n.2ℓ

(ft)

Abaru

=L.a”

(ft2)

UD bru=

LMTDtAbarux

Q

Rd hit=

brUcxU

brUUc

D

D

% OD

12 2 48 20,8800 68,7391 0,0090 131,9948

16 1 32 13,9200 103,1086 0,0042 7,6550

20 1 40 17,4000 82,4869 0,0066 69,8249

Dipilih DPHE dengan panjang pipa 16 ft dan jumlah hair pain 1 buah

Evaluasi penurunan tekanan ( P )

Bagian annulus (khlorin) Bagian pipa (steam)

1. NRean = 42,241,0

8462,20484612

4,0

42,2

,

x

xxGande

= 6881,9071

f = 0,0035 + 42,0

6881,9071

264,0

= 0,01

2. 1442

4'2

2

xdeg

LfGanPl

144

5625,62

124,05625,6210.18,42

0150,318462,20484601,04

28

2

xxx

xxx

= 0,2064 psi

3. V = Gan/ (3600xρ)

1. NRe p = 42,2

dixGp

42,213,0

9892,1240312

380,1

x

x

= 3929,6385

f = 0,0035 + 42,0

3929,6385

264,0

= 0,0117

2. Pp = 1442

42

2

xdig

LfGp+

2

1

2

1

144

5625,62

12

38,15625,6210.18,42

0150,319892,124030117,04

28

2

x

xx

xx

= 0,0012 psi

Page 370: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 5625,623600

8462,204846

x

= 0,9095

1442

2

gc

VnPn

= 1144

5625,62

2,332

9095,0 2

x

= 0,0054 psi

4. Pan ( )PlPn

= (0,0054 + 0,2064)

= 0,2188 psi

Pan < 10 psi (memenuhi)

Pp < 2 psi (memenuhi)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Memanaskan katalis sebelum masuk reaktor II

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 1

L : 31,0150 ft

ℓ : 16 ft

62. TANGKI PENAMPUNG II (F-134)

Fungsi : Menyimpan hasil dari reactor II

Type : Tangki silinder dengan bagian atas berbentuk standart dish dengan

sudut puncak 120 o dan bagian bawah flat (datar)

Dasar perancangan :

Suhu : 30 oC

Massa bahan masuk : 2562,3753 Kg/jam = 5649,0638 lb/jam

Densitas produk : 80,7016 lb/ft3

Bahan : Carbon steel SA 240 Grade M Type 316

f allowble : 18750 psi (Brownell and Young, hal : 342)

Faktor korosi (C) : 1/16 in

Type pengelasan : double welded butt joint (E = 0,8)

bahan : 80,7016 lb/ft

Jumlah storage : 1 buah

Perhitungan :

Page 371: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

a). Menghitung volume tangki

Rate volumetric = massa

= 7016,80

0638,5649= 69,9994 ft

3/jam

Vliquid = rate volumetrik x waktu tinggal

= 69,9994 ft3/jam x 24 jam

= 1679,8957 ft3

Dari Vilbrant table 2.2 untuk storage ditetapkan faktor keamanan 20 %VT

VT = VL + VRK

VT = VL + 0,2 VT

0,8 VT = 1679,8957 ft3

VT = 2099,9821 ft3

VT = 3628769,1303 in3

b). Menentukan dimensi tangki

Volume storage = V silinder + Volume tutup standar dish

Volume storage = 32 0847,04

1diLsxdix

2099,9821 ft3

= 32 0847,04

1diLsxdix

2099,9821 ft3 = 1,5708 di

3 + 0,0847di

3

di3 = 1268,4882

di = 10,8250 ft = 129,9003 in

c). Menentukan tinggi liquid dalam tangki (Lls)

V liquid = V liquid dalam silinder + V tutup bawah

1679,8957 ft3

= 4

di2Ls + 0

1679,8957 ft3

= 4

(10,8250)2 x Ls + 0

L s = 18,2633 ft = 219,1591 in

d). Menentukan tekanan design

Page 372: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

P design = P operasi + P hidrostatik

P hidrostatik = ρ (H-1) / 144

= 80,7016 lb/ft3 (18,2633 ft – 1)/144

= 9,6748 psia

P design = 14,7 psia+ 9,6748 psia

= 24,3708 psia = 9,6748 psig

e). Menentukan tebal tangki (ts)

ts = CPifE

Pidi

6,02

= 16

1

6748,96,08,0187502

9003,1296748,9

xx

x

= 0,1044 16

3 in

Standarisasi do :

do = di + 2ts

= 129,9003 ft + 2(3/16) = 130,2753 in

Dari tabel 5-7 brownell dan young hal : 90, didapatkan :

do = 132 in = 11 ft

di baru = do – 2ts

= 132 – 2(3/16)

= 131,6250 in = 10,9688 ft

f). Cek hubungan antara Ls dengan di

VT = V silinder + Vtutup atas

VT = 32 0847,04

1diLsxdix

3628769,1303 in3= 32 )6250,,167.(0847,0

4

1Lsxdix

3628769,1303 in3= 13600,2354 in

2 Ls + 193151,7125 in

3

Ls = 252,6164 in = 21,0504 ft

Ls/di = 6250,131

6164,252

Page 373: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 1,9192 > 1,5 (memenuhi)

Ls = 1,5 x di baru

= 1,5 x 131,6250 = 197,4375 in

g). Menentukan tinggi tutup atas (ha)

ha = 0,169. di

= 0,169. 131,6250

= 22,2446 in = 1,8536 ft

h). Menentukan tebal tutup atas (tha)

r = 132 in

icr = 8 3/8 in (Brownell and young, tbl 5-7,hal 90)

sf = 2 in (Brownell and young, tbl 5-6,hal 88)

Bentuk tutup atas standart dish

tha = CPi0,1Ef

rPi0,885

= 16

1

6748,90,18,087501

6250,1316748,90,885 x

= 0,1001 in~ 16

3 in (Brownwl and Young, Hal 87)

i). Menentukan tinggi storage (H)

Tinggi storage = Tinggi silinder + tinggi tutup atas

= 197,4375 in + 22,2446 in

= 219,6821 in = 18,3061 ft

Spesifikasi alat :

Nama alat : Storage dari rector II

Fungsi : Menyimpan bahan baku dari reactor II dalam bentuk liquid selama 1

hari.

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standart

dish dan tutup bawah datar .

Bahan : High Low alloy stell SA 240 grade M tipe - 316

Dimensi : di = 131,6250 in

ts = 3/16 in

Page 374: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

tha = 3/16 in

Ls = 197,4375 in

Tinggi storage = 219,6821 in = 18,3061 ft

Jumlah :1 buah

63. POMPA (L-135)

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan dari storage ke destilasi II

Type : Pompa centrifugal

Jumlah : 1 buah

Dasar perencanaan :

Kapasitas : 2562,3753 kg/jam = 5649,0638 lb/jam

Campuran : 80,7016 lb/ft3

C6H5CH3 : 0,72 cp = 0,00008 lb/ft.det

k) Menghitung dimensi pipa

Q = massa

= 7016,80

0638,5649

= 69,9994 ft3/jam = 0,0194 ft

3/dtk

Aliran fluida adalah turbulen, maka digunakan :

IDopt = 3,9 x ( Qf )0,45

x ( ρ )0,13

(Timmerhouse , hal 496 )

= 3,9 x (0,0194 ft3/detik)

0,45 x (80,7016 lb/ft

3)0,13

= 1,1720 in

Standarisasi (table 11, Kern hal 844) :

D nominal = 1 ¼ in Sch 80

OD = 1,7 in = 0,1383 ft

ID = 1,278 in = 0,1065 ft

A = 1,28 in2 = 0,0089 ft

2

l) Kec. Aliran fluida dalam pipa (v)

V= A

Q=

0,0089

0,0194

= 2,1889 ft/s = 7879,9762 ft/jam

Pengecekan jenis aliran

Page 375: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

NRe = IDV

= lb/ft.s 0,00008

ft 0,1065ft/s 2,1889lb/ft 80,7016 3

= 159889,5911 > 2100 ( aliran turbulen 1)

Direncanakan : bahan pipa comercial steel (Geankoplis fig. 2.10-3 )

ε = 4,6 x 10-5

m = 0,00045 ft

D

= ft 0,1065

m 10 x 4,6 -5

= 0,0014

Diperoleh : f = 0,006 ( Fig. 2.10-3 hal 88: Geankoplis)

m) Perhitungan panjang pendek pipa ekivalen

Direncanakan :

Panjang pipa lurus dianggap : 10 m = 32,8084 ft

- Digunakan 4 buah elbow 900 (dari table 2.10-1, hal 93: Geankoplis)

Le/D = 35 in

Le = 4 x 35 x 0,1065 = 14,9094 ft

- Digunakan 1 buah globe valve, Le/D = 300

Le = 1 x 300 x 0,1065 = 31,9487 ft

- Digunakan 1 gate valve, Le/D = 9

Le = 1 x 9 x 0,1065 = 0,9585 ft

Panjang ekivalen (Le) = 32,8084 +14,9094 ft + 31,9487 ft + 0,9585 ft

= 80,6250 ft

n) Menghitung kehilangan friksi

Friktion loss pada elbow 900 dan valve :

1) Terdapat 4 buah elbow 900, Kf = 0,75 (Geankoplis,tbl 2.10-1,93)

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 0,75 x 174,3212

1889,2 2

xx

= 0,2234 ft.lbf/lbm

2) Terdapat 1 buah gate Valve, Kf = 0,17

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

1889,2 2

xx

= 0,0127 ft.lbf/lbm

3) Terdapat 1 buah globe Valve, Kf = 6

Page 376: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Hf = Kf xgcxx

V

2

2

= 1 x 1 x 174,3212

1889,2 2

xx

= 0,4467 ft.lbf/lbm

Total Hf = 0,2234 ft.lbf/lbm + 0,0127 ft.lbf/lbm + 0,4467 ft.lbf/lbm

= 0,0,6228 ft.lbf/lbm

Contration losses pada tank exit :

Hc = gcxx

Vx

A

Ax

2155,0

2

2

1 = 174,3212

1889,20155,0

2

xxxx

= 0,0410 ft.lbf/lbm

Expantion loss entrance tank :

Hex = gcxx

Vx

A

A

21

2

2

1 = 174,3212

1889,201

2

xxx .

= 0,0745 ft.lbf/lbm

Kehilangan pada pipa :

Ff = gcxx

Vx

di

Lxf

24

2

= 174,3212

1889,2

1065,0

6250,80007,04

2

xxxxx = 1,3529 ft.lbf/lbm

Sehingga total frition loss yang terjadi pada system perpiaan :

F Hc + Hex + Ff

= 0,0410 ft.lbf/lbm + 0,0745 ft.lbf/lbm + 1,3529 ft.lbf/lbm

= 2,1511 ft.lbf/lbm

o) Menentukan daya motor

Direncanakan :

Z = 15 ft

P = 0 karena P1 = P2 = 1 atm

Berdasarkan persamaan Bernoulli (Geankoplis, persm.2.7-2.8,hal 97)

02

2

WsFP

gc

Zg

gc

V

Page 377: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Wsxx

1511,21

1

174,34

158,9

174,3212

1889,2 2

-Ws = 6,7972 ft.lbf/lbm = 20,3169 Kg/jam

WHP = 550

x Q x Ws

WHP = 550

7016,80 x 0,0216x 20,3169

= 0,0394 Hp

Kapasitas pompa = 3

3

/7016,80min/60

/481,7/0638,5649

ftlbxjam

ftgalxjamlb= 9,4077 gpm

p 20% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

BHP = pompa

WHP

BHP = 2,0

0394,0 = 0,1971 Hp

m 80% (fig. 14-37 Timmerhouse hal 520)

Daya motor = 8,0

1971,0= 0,2463 ~ 0,5 Hp

Spesifikasi alat :

Nama : Pompa

Fungsi : Untuk mengalirkan bahan dari tangki penampung II ke destilasiII

Tipe : Pompa centrifugal

Bahan : Commercial steel

Kapasitas : 9,4077 gpm

Power motor : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

64. HEATER (E-136)

Fungsi : Memanaskan liquid yang akan masuk ke kolom distilasi II

Type : DPHE

Dasar perencanaan :

Faktor kekotoran gabungan minimal (Rd) = 0,0039 J.ft2.0f/Btu

Page 378: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

a). Neraca massa dan neraca panas

Dari App. A dan App. B diperoleh :

Massa bahan masuk = 2562,3753 kg/jam = 5649,0638 lb/jam

Massa steam masuk = 3932,2719 Kg/jam = 8669,1811 lb/jam

Q = 16452,6557 kkal/jam = 65289,4191 Btu/jam

ρ C6H5CH3 = 54,1188 lb/ft3

ρ H2O = 62,4300 lb/ft3

ρ C6H5COOH = 82,4049 lb/ft3

ρ C6H5CCl3 = 54,8492 lb/ft3

ρ ZnCl2 = 66,0488 lb/ft3

m C6H5CH3 = 0,0017 lb/jam

m H2O = 19,8416 lb/jam

m C6H5COOH = 5459,4754 lb/jam

m C6H5CCl3 = 107,7508 lb/jam

m ZnCl2 = 61,9944 lb/jam

maka :

ρ campuran = 81,6296 lb/ft3

b). Menentukan tLMTD

T1 = T2 = 150 0C =302

oF

t1 = 115 0C = 239

oF

t2 = 132,5045 0C = 270,5081

oF

t1 =T1 - t2 = 31,4919 oF

t2 = T2 - t1 = 63 oF

tLMTD =

2

1

21

lnt

t

tt

634919,31ln

634919,3145,4397

oF

Ft = 1 (isothermal)

t = Ft x tLMTD

= 1 x 49,4397 0F = 49,4397

0F

c). Menentukan suhu kolorik

Tc = ½ x (T1 + T2) = ½ x (302 + 302) = 302 0F

Page 379: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

tc = ½ x (t1 +t2) = ½ x (239 + 270,5081) = 254,7541 0F

d). Trial ukuran DPHE

Dicaba ukuran DPHE : 2” x 1 1/4“ IPS Sch 40 dengan aliran steam di bagian

pipa (kern tabel 6.2,hal: 110 dan tabel 2.2 hal: 844)

Bagian annulus Bagian pipa (steam)

Aan = 1,19 in2 do = 1,66 in

de = 0,915 in di = 1,380 in

de’ = 0,4 in ap = 1,5 in 2

a” = 0,435 ft2/ft

Evaluasi perpindahan panas

Bagian annulus Bagian pipa(steam)

e).Gan= 1902,683584

144

19,1

0638,5649

ana

mlb/ft

2.jam

Pada tc = 254,7541 0F

Didapatkan 0,19 cp (kern fig 15 hal 823)

Nre an = 42,219,0

2683584,19012

915,0

42,2 x

xdexGan

= 113360,7971

f). JH = 200 Btu/h0f ft

2 (kern fig 24 hal 838)

g). Pada tc = 254,7541 0F

k = 0,087 Btu/ j ft2 (kern, tabel 4 hal 800)

Cp = 0,53 Btu/ j ft2 (kern, fig. 3 hal 804)

ho = JH x 3

1

k

Cpxx

de

k

= 200 x 3

1

087,0

19,042,253,0

12915,0

087,0 xxx

= 213,0685 Btu/j ft2 0F

tw = tc+ )( tcTchohio

ho

=254,7541+0685,2131500

0685,213+(302– 254,7541)

= 302,1224 0F

e’). Gp =

144

5,1

1811,8669

pa

M

= 832241,3871 2jamft

lb

Pada Tc = 302 0F

Didapatkan 0,13 cp

Nrep=42,2

dixGp

42,213,0

3871,83224112

380,1

x

x

= 304220,4689

f’). JH = -

g’) Harga koefisien perpindahan

panas untuk steam :

hio = 1500 Btu/jam ft2 0

f

Page 380: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

h). Uc = 186,56530685,2131500

0685,2131500x

hohio

hioxho Btu/j ft

2 0F

i). Rd = D

D

UcxU

UUc

0,0039 = D

D

U

U

.5653,186

5653,186

UD = 107,9907 Btu/j ft2 0F

j). Q = UD.A. tLMTD

A = LMTD t DU

Q = 23052,13

4397,459907,107

4191,65289ft

x

L = fta

A5866,30

435,0

3052,13

"

Mencari ℓ ekonomis

ℓ n =

l2x

L

(buah)

Lb =

n.2ℓ

(ft)

Abaru

=L.a”

(ft2)

UD bru=

LMTDtAbarux

Q

Rd hit=

brUcxU

brUUc

D

D

% OD

12 2 48 20,8800 68,8140 0,0092 135,1764

16 1 32 13,9200 103,2210 0,0043 10,9718

20 1 40 17,4000 82,5768 0,0067 73,0741

Dipilih DPHE dengan panjang pipa 16 ft dan jumlah hair pain 1 buah

Evaluasi penurunan tekanan ( P )

Bagian annulus Bagian pipa (steam)

1. NRean = 42,219,0

1902,68358412

4,0

42,2

,

x

xxGande

= 49556,6326

f = 0,0035 + 42,0

49556,6326

264,0

= 0,0063

2. 1442

4'2

2

xdeg

LfGanPl

1. NRe p = 42,2

dixGp

42,213,0

3871,83224112

380,1

x

x

= 304220,4689

f = 0,0035 + 42,0

9304220,468

264,0

Page 381: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

144

6296,81

124,06296,8110.18,42

5866,301902,6835840063,04

28

2

xxx

xxx

= 1,1024 psi

3. V = Gan/ (3600xρ)

= 6297,813600

1902,683584

x

= 2,3262

1442

2

gc

VnPn

= 1144

6296,81

2,332

3262,2 2

x

= 0,0462 psi

4. Pan ( )PlPn

= (0,0462 + 1,1024)

= 1,1486 psi

Pan < 10 psi (memenuhi)

= 0,0048

2. Pp = 1442

42

2

xdig

LfGp+

2

1

2

1

144

6296,81

12

38,16296,8110.18,42

5866,304689,3042200048,04

28

2

x

xx

xx

= 1,7353 psi

Pp < 2 psi (memenuhi)

Spesifikasi Heater :

Fungsi : Memanaskan liquid sebelum masuk ke kolom distilasi II

Type : DPHE, 2 x 1 ¼ in Sch 40

n : 1

L : 30,5866 ft

ℓ : 16 ft

65. SCRUBER II (D-137)

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Tipe : Vertical tray tower

Bahan : High Alloy Steel SA 240 Grade M type 316

Jumlah : 1 buah

Dasar Perancangan :

Massa gas masuk : 2222,6519 kg/jam

Tekanan operasi : 1 atm = 14,7 psia

Suhu gas masuk : 115 0C = 239,0 F

Suhu gas keluar : 48,5079 0C = 119,3143 F

Volume gas keluar :

Page 382: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

P.V = n. R .T

V = P

TRn ..

1

0,23910.057,825,36 3 xx715,8242 m

3/jam = 0,1988 m/s

HCl pada 30 0C = 1495,8447 kg/m

3

BM gas = 2222,6519/ 36,5 = 60,9007 g/mL

gas pada 100 0C =

PoxTix

PixToxgasBM

359

= 13143,119359

10,2395,36

xx

xx= 0,3398

Usg = Ksb

5,0

g

gL (pers. 4-87 Ulrich, hal:197)

Usg = 0,04 x

5,0

3846,0

3398,08447,1495= 2,6537 m/s

D =

5,0

..

.4

Usgg

V (pers. 4-88 Ulrich, hal:197)

D =

5,0

6537,2.3398,0.14,3

1988,0.4= 0,5300 m = 20,8670 in

- Jumlah Stage (N) = 2

- Menetukan tinggi scruber

Hg = (N.Ht)/ s

Ht = 0,5 . D 0,3

= 0,5 x (0,5300)0,3

= 0,4133 m = 16,2714 in

Dari fig. 4-31 Ulrich hal:196 diperoleh :

(m.M. L)/ L = (1,7839 x 18 x 0,075)/ 1495,9962 = 0,0016

s = 0,3

Hg = (2 x 0,48147)/ 0,3

= 3,2098

- Menetukan tebal silinder:

f = 18750

E = 0,8 (double welded butt join)

C = 1/16

Page 383: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ts = 16

1

).6,0.(.2

.

PiEf

diPi

= 16

1

)7,14.6,08,0.18750(.2

8670,207,14 x

= 0,0727 in ~ 16

2

Standarisasi do :

Do = di + 2 ts

= 20,8670 in + (2 x 16

2)

= 21,1170 in ~ 22 in

Do standar : 22 in

Standarisasi Di

Di = Do – 2 x ts

= 22 in – (2 x 16

2)

= 21,75 in

- Menetukan tebal tutup

Tutup atas dan bawah berbentuk standart dished

tha = thb = 16

1

.1,0.

..885,0

PiEf

rPi

= 16

1

7,141,08,018750

75,217,14885,0

xx

xx

= 0,0719 in ~ 16

3

tha = thb = 16

3in

Menetukan tinggi tutup atas dan bawah :

Ha = hb = 0,169.Di

= 0,168 x 21,75

= 3,6758 in

Spesifikasi alat :

Page 384: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Nama alat : Scrubber

Fungsi : Memisahkan HCl yang terikut dalam campuran gas keluar

Type : Vertical tray tower

Bahan : High Allloy Steel SA 240 Grade M type 316

ts : 2/16 in

Do : 22 in

di : 21,5222 in

tha = thb : 3/16 in

Ha = hb : 3,6758 in

Jumlah stage : 2 buah

66. DESTILASI II (D-140)

Fungsi : Untuk memisahkan asam benzoat dari toluen, benzentrichlorid, air dan

zink khlorid

Type : Sieve tray

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 135 Grade B

Bentuk : Silinder tegak tutup atas dan tutup bawah standard dished

Feed rate : 2562,3753 Kg/jam

Bottom rate : 37,1228 Kg/jam

Distilat rate : 2525,2525 Kg/jam

Dari neraca panas diperoleh:

Aliran liquid bagian atas (L) = 0,3290 Kgmol/jam

= 0,7254 lbmol/jam

Aliran uap bagian atas (V) = 23,7581 Kgmol/jam

= 52,3775 lbmol/jam

Aliran liquid bagian bawah (L’) = 0,6185 Kgmol/jam

= 1,3636 lbmol/jam

Aliran uap bagian bawah (V`) = 21,5235 Kgmol/jam

= 47,4511 lbmol/jam

Tahap perancangan:

1. Perancangan kolom distilasi

2. Jumlah plate yang dibutuhkan untuk mendapatkan hasil yang dikehendaki

Page 385: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3. Ukuran diameter kolom

4. Menentukan type tray

5. Menentukan detail tray

Perhitungan:

Dari neraca panas:

Rm = 0,0094

10094,0

0094,0

1Rm

Rm= 0,0093

Dari fig. 11.7-3 Geankoplis ha 688, didapatkan

35,0actN

Nm

1. Menentukan jumlah plate

Penentuan jumlah plate minimum (Nm) dengan menggunakan metode Fenske

(persamaan 11.7-12 Geankoplis 3th

, hal 683)

Relative volality ( ) dari light key, dihitung dari temperatur dew point top dan

bubble point bottom, dimana:

LK = ( LD x LW)1/2

= (2,7709 x 3,0096)

1/2

= 2,8878

Nm =avL,

LWHWHDLD

α log

.W).W/X.D).(X.D/X(Xlog

= 8878,2log

)]2843,0.0176,0/2843,0.0001,0).(9702,20.0136,0/9702,20.0097,0log[(

= 4,6793 5

N

N

N

NN minmin

1

35,01

min

N

NN

N – 5 = 0,35 (N + 1)

N – 5 = 0,35 N + 0,35

N = 8,2308 8 buah

Page 386: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jumlah plate actual ditentukan dengan Gilliand Corelation antara plate actual

dengan refluks minimal dan plate teoritis, sehingga:

N = 8

2. Menentukan letak umpan masuk

Penentuan letak umpan masuk menggunakan metode Kirk Bride’s (persamaan

11.7-21, Geankoplis 3th

halaman 687 )

])log[(206,0logHD

LW

LF

HF

X

X

D

Wx

X

X

Ns

Ne

=0136,0

0175,0

2525,2525

1228,37

0235,0

0097,0log206,0

= -0,4452

6407,0Ns

Ne

Ne + Ns = 8

0,6407Ns + Ns = 8

Ns = 4,8759 5

Ne + Ns = 8

Ne = 3

Jadi feed masuk pada plate ke -3 dari atas atau ke- 5 dari bawah.

3. Menghitung BM rata – rata

Enriching

Bagian atas

BM Liquid = XD1.BMD1+XD2.BMD2+XD3.BMD3.+XD4.BMD4

= (3,9735E-7 x 92) + (0,0236 x 18) + (0,9645 x122) +

(0,0199 x 195,5)

= 120,4212 lb/lbmol

BM Uap = YD1.BMD1+YD2.BMD2+YD3.BMD3+YD4.BMD4

= (6,2794E-7 x 92) + (0,0585 x 18) + (0,9309 x 122) +

(0,0106 x 195,5)

= 116,7018 lb/lbmol

Bagian Bawah

Page 387: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BM Liquid = XF1.BMF1+XF2.BMF2+XF3.BMF3+XF4.BMF4+XF5.BMF5

= (3,9599E-7 x 92) + (0,0235 x 18) + (0,9550 x 122) +

(0,0118 x 195,5) + (0,0097 x 136,5)

= 120,5568 lb/lbmol

BM Uap = YF1.BMF1+YF2.BMF2+YF3.BMF3+YF4.BMF4+YF5.BMF5

= (7,0942E-7 x 92) + (0,0676 x 18) + (0,9200 x 122) +

(0,0120 x 195,5) + (0,0004 x 136,5)

= 115,8630 lb/lbmol

Exhausting

Bagian Atas

BM Liquid = BM liquid bagian bawah enriching

= 120,5568 lb/lbmol

BM Uap = BM uap bagian bawah enriching

= 115,8630 lb/lbmol

Bagian Bawah

BM Liquid = XB1.BMB1+XB2.BMB2+XB3.BMB3+XB4.BMB4+XB5.BMB5

= (2,9599E-7 x 92) + (0,0176 x 18) + (0,2568 x 122) +

(0,0001 x 195,5) + (0,7256 x 136,5)

= 130,5531 lb/lbmol

BM Uap = YB1.BMB1+YB2.BMB2+YB3.BMB3+YB4.BMB4+YB5.BMB5

= (9,9622E-7 x 92) + (0,1065 x 18) + (0,8642 x 122) +

(0,0002 x 195,5) + (0,0936 x 136,5)

= 120,1484 lb/lbmol

4. Perhitungan beban distilasi

Uap liquid

lbmol/jam BM lb/jam lbmol/jam BM lb/jam

Enriching

Atas 52.3775 116.7018 6112.5505 0.7254 120.4212 87.3569

Bawah 52.3775 115.8630 6068.6131 0.7254 120.5568 87.4552

Exhausting

Atas 47.4511 115.8630 5497.8284 1.3636 120.5568 164.3945

Bawah 47.4511 120.1484 5701.1802 1.3636 130.5531 178.0258

Perhitungan beban distilasi terletak pada exhausting bagian bawah

Page 388: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

L = 178,0258 lb/jam, BM = 130,5531 lb/lbmol

V = 5701,1802 lb/jam, BM = 120,1484 lb/lbmol

Densitas campuran:

To = 298,15 K

Ti = Suhu feed masuk Kolom distilasi = 405,6545 K

Vo = 359 (volume udara dalam keadaan standar)

Pi = Po = 1 atm

V = 3/2460,016545,405359

115,2981484,120ftlb

xx

xx

VoxTixPo

BMxToxPi

toluen = 54,1188 lb/ft3

air = 62,43 lb/ft3

asambenzoat = 82,4049 lb/ft3

benzentrichlorid = 54,8492 lb/ft3

zinkchlorid = 66,0488 lb/ft3

L = (3,9599E-7 x 54,1188) + (0,0235 x 62,43) + (0,9550 x 82,4049)+

(0,0118 x 54,8492) + (0,0097 x 66,0488)

= 62,8459 lb/ft3

Volumetrik flow rate :

QV =ik

jamx

V

V det3600

1

= ikftik

jamx

ftlb

jamlbdet/4381,6

det3600

1

/2460,0

/1802,5701 3

3

QL = 3

48,7

60

1

ft

galx

menit

jamx

L

L

= gpmft

lbx

menit

jamx

ftlb

jamlb3531,0

48,7

60

1

/8459,62

/0258,17833

Menentukan Surface Tension ( )

=

4

5,18

VL

Page 389: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= cmdyne /7441,385,18

2640,08459,624

5. Menentukan diameter dan tray spacing

G = C )( VLV

C = konstanta Ludwig fig 8-38 hal 56

d = 1,13G

Vm

Misal Lw/d = 60 % didapat Ad = 5% At (Ludwig gbr 8.69 hal 88)

Harga shell = ( x dT/12)h1 (h1= $3,0/ft2)

Harga tray = {(1-0,5) /4 d2)h2 (h2=$1,5/ft

2)

Harga downcomer = (0,6 d T/12)h3 (h3= $0,7 /ft2)

Harga total = harga shell + Harga tray + Harga downcomer

Dengan cara tersebut didapatkan harga pada tabel berikut untuk T=12-24 in

T

(in) C

G

(lb/ft2)

d

(ft)

Harga

shell

($)

Harga

tray

($)

Harga

downcomer

($)

Harga total

($)

12 330 1294.9464 2.3710 22.3350 6.2886 0.42 29.0436

15 470 1844.3176 1.9867 23.3940 4.4154 0.525 28.3344

18 590 2315.2072 1.7732 25.0558 3.5174 0.63 29.2031

20 640 2511.4112 1.7026 26.7302 3.2426 0.70 30.6727

24 690 2707.6152 1.6397 30.8922 3.0076 0.84 34.7398

Diambil T = 15 in dengan d = 1,9867 ft karena harga per unit murah

6. Menentukan type aliran

Karena Lmax = 1,3 x 0,3531 gpm

= 0,3991 gpm

Dari fig. 8.63 hal 96 Ludwig, type aliran adalah Reverse Flow

Evaluasi Hasil Rancangan

1. Pengecekan terhadap liquid head (hd)

Qmax = 1,3 x L = 1,3 x 0,3991 gpm = 0,4509 gpm

Qmin = 0,7 x L = 0,7 x 0,3991 gpm = 0,2793 gpm

d = 1,9867 ft = 23,8410 in

T = 15 in = 1,25 ft

Page 390: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

L = 0,3531 gpm

V = 5701,1802 lb/jam

how max =

3/2

98,2

max

Lw

Q How min =

3/2

98,2

min

Lw

Q

hw = 1,5 – 2 (diambil 2)

hlmax = hw + how max

hlmin = hw + how min

lw/d % 55 60 65 70 75 80

lw (in) 13.1125 14.3046 15.4966 16.6887 17.8807 19.0728

how max 0.0511 0.0482 0.0457 0.0435 0.0415 0.0398

how min 0.0371 0.0350 0.0332 0.0316 0.0302 0.0289

hw (in) 2 2 2 2 2 2

hl max (in) 2.0511 2.0482 2.0457 2.0435 2.0415 2.0398

hl min (in) 2.0371 2.0350 2.0332 2.0316 2.0302 2.0289

Diambil optimalisasi diameter Kolom distilasi sesuai dengan Lw/d 80 %,

maka:

hw- hc = 0,25 in

untuk hw = 1,5 in, maka hc = 1,25 in

untuk hw = 2 in, maka hc = 1,75 in

untuk hc = 1,25 in

Adc = 1656,0144

25,10728,19

144

xlxhc

Ad = 14 % At = 0,14 (0,25 d2) = 0.4338 ft

2

Ap = 0,25 ft2 (karena Adc < Ad)

hd = 0,03 10008,0100

max

xAp

QL in memenuhi

Kesimpulan sementara:

d = 1,9867 ft

T = 15 in

hw = 2 in

hd = 0,0008 in

Page 391: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

2. Pengecekan harga tray spacing

Untuk lw/d = 80 %, pada gambar 8.69 Ludwig didapatkan harga

Wd = 19,5 %d = 4,6490 in

r = d/2 = 1,9867/2 = 0,9934 ft

x = ftWsWdd

3560,012

36490,49934,0

122

Aa = )sin(2 1222

r

xrxrx

= )9934,0

3560,0sin9934,03560,09934,03560,0(2 1222

= 42,1051

Untuk bentuk maka Ao/Aa =0,9065/n2

Sehingga:

n 2.5 3 3.5 4 4.5

Ao 6.1069 4.2409 3.1158 2.3855 1.8849

Untuk n = 4,5 Vo max :

V = dtftVm

/4381,63600.2460,0

1802,5701

3600.

3

Vo max = 1,3 x 6,4381 = 8,3696 ft3/dt

Uo max = 4404,48849,1

3696,8max

Ao

Vft/dt

Ac = At – (2 Ad) = 0,25 d2 – 2 x 0,4338 = 2,2309 ft

2

hp =

22

14,02

14,112Ac

Ao

Ac

Aor

gc

Uo

L

V

=

22

2309,2

8849,11

2309,2

8849,19934,04,0

2,32.2

4404,414,1

8459,62

2460,012

= 1,4187 in

hr = inL

4965,08458,62

2,312,31

hl = how + hw

Page 392: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,0398 + 2

= 2,0398

ht = hp + hr + hl

= 3,9550

hb = ht + hl + hd

= 5,9956

Pengecekan 5,0hwT

hb

5,0215

9956,5

0,3527 0,5 (memenuhi)

3. Pengecekan stabilitas tray dan weeping

Syarat hpm hpw

Uo min = 3910,28849,1

4381,07,0min x

Ao

Vft/det

hpm =

22

14,02

14,112Ac

Ao

Ac

Aor

gc

Uo

L

V

= 0,4114 ft = 4,9362 in

hpw = 0,2 + 0,5 hl

= 0,2 + 0,5(2,0398)

= 1,2199 in

Syarat stabil hpm hpw

4,9362 1,2199 (memenuhi)

4. Pengecekan pada entrainment

Syarat tidak terjadi entraintment e0/e 1 dimana e0 = 0,1

Uc = det/7516,32309,2

3696,8maxft

Ac

V

Tc = T – 2,5(hl)

= 15 – 2,5(2,0398)

= 9,9006 in

Page 393: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

e = 0,22 0186,09006,9

7516,3

7361,38

7322,0

732,32,3

Tc

Uc

eo/e = 10186,0

1,0

= 5,38337 1 (memenuhi)

5. Pelepasan uap dalam downcomer

Syarat pelepasan uap dalam downcomer: wl/wd 0,6 in

wl = )(8,0 hbhwThow

= 0,6695 in

wd = 19,5 % d (Ludwig fig 8.48 , lw/d = 80%).

= 3,9840 in

6,01680,09840,3

6695,0

wd

wl (memenuhi)

Menentukan dimensi kolom

1. Menentukan tinggi kolom

Jumlah tray aktual = 8

Jumlah tray total = tray aktual + 1tray kondensor + 1 tray reboiler

= 8 + 1 + 1

= 10

Jarak antar tray (T) = 15 in

Tinggi shell = (10 x 15 in) = 150 in = 12,5 ft

Diameter kolom distilasi (di) = 1,9867 ft = 23,8410 in

2. Penentuan tinggi tutup atas dan tutup bawah (standard dished)

V dish = 0,0847 di3 = 0,6642 ft

3

Tinggi tutup (la=lb) = 0,169 d = 0,3894 ft

Tinggi tangki total = la + lb + ls

= (0,3894 + 0,3894 + 12,5)ft

= 13,2788 ft = 159,3457in

3. Menentukan volume kolom distilasi

Volume liquid selama waktu tinggal 1 jam

Page 394: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

V liquida = L

F= 3

38876,891

/8459,62

/0638,5649ftjamx

ftlb

jamlb

Kolom distilasi diisi 80% maka:

V kolom = 3595,1128,0

8876,89 ft

3

V liquid dalam shell = V liq – V dish

= 89,8876 – 0,6642 = 89,2234 ft3

Vls = 0,25 di2 hl

hl = 7954,289867,1..25,0

2234,89

25,0 22di

Vls ft

4. Menentukan tekanan design

P design = P operasi

= 14,7 psig

5. Menentukan tebal tangki (ts)

Berdasarkan Brownell & Young hal 254 & 335 bahan yang digunakan Carbon

Steel SA 135 Grade B, F= 12750, C= 1/16

ts =16

1

)6,0(2 piFxE

pixdi

= 16

1

)7,146,08,012750(2

8410,237,14

xx

x

= 16

3

16

16797,0 x

Standardisasi do = di + 2ts = 24,2160 in

Pendekatan ke do = 26 in

di = do – 2ts

= 26 - 2(3/16)

= 25,6250 in = 2,1354 ft

6. Menentukan tebal tutup atas dan bawah standar dished (tha dan thb)

r = d = 25,6250 in =2,1354 ft

Page 395: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

16

3

16

160952,0

16

1

)7,141,085,012750(

6250,257,14885,0

1,0

885,0

x

xx

xx

piFxE

xpixrtha

Spesifikasi alat :

Fungsi : Untuk memisahkan asam benzoat dari toluen, benzentrichlorid, air dan

zink khlorid

Type : Sieve tray

Dimensi ukuran :

Jumlah plate yang dikehendaki : 10 buah

Ukuran diameter kolom : 2,1354 ft = 25,6250 in = 0,6509 m

Jarak antar tray (tray spacing) : 15 in = 1,25 ft = 0,3810 m

Type aliran : Reverse Flow

Tinggi tangki distilasi : 13,2788 ft = 159,3457 in = 4,0474 m

Volume kolom distilasi : 112,3595 ft3 = 194157,216 in

3

Tebal tangki dan tebal tutup atas dan bawah : 3/16 in

P design : 14,7 psig

67. REBOILER (E-141)

Fungsi : Memanaskan produk bawah dari kolom distilasi II

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

Dasar Perancangan:

Campuran liquida masuk pada shell (fluida panas) dan steam masuk bagian

tube(pemanas).

Mengggunakan pipa ¾ in OD 14 BWG dengan l =16 ft. PT =1, susunan segitiga.

t1 = 270,5081 0F t2 =319,4272 0F

t1 = 338 0F t1 = 338 0F

Dari tabel didapat:

Page 396: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

OD = ¾ in a’ = 0,302 in2

ID = 0,62 in a” = 0,1963 ft2/ft

Rd min = 0,003 jam ft2 o

F/BTU

Ps = diabaikan

Pt max = 2 psi

1. Dari neraca panas didapatkan:

Q = qs + qv = m.Cp.(t2-t1) + 0,8.m.(hg-hi) = m.λ

qs = m.Cp.(t2-t1)

= 162,2350.1.(319,4272 – 270,5081)

= 7936,3987 BTU/jam

qv = 0,8. m.(hg-hl)

= 0,8 . 162,2350. (400 - 120)

= 71383,4178 BTU/jam

Q = 7936,3987 + 71383,4178

= 793190,8164 BTU/jam

Q = M λ

M = Q/ λ

= jamlb /7391,9006,880

4793190,816

2. Logaritmic mean temperature (ΔTLMTD)

ΔTLMTD = F

t

t

tt o9127,37

5728,18

4919,67ln

5728,184919,67

ln2

1

21

Ft = 1 : ΔT = Ft x ΔTLMTD = 1 x 37,9127 = 37,9127 oF

3. Menghitung suhu Calloric

Tc = (T1 + T2)/2

= 338 oF

tc = (t1 + t2)/2

= 294,9677 oF

4. Trial Heat Flux (Q/A)

Q/A = 12000 BTU/jam.ft2

Page 397: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

A = 0992,6612000

8164,793190

/ AQ

Qft

2

Dimana : I = 16 ft

a” = 0,1963 (tabel 10 Kern hal 843)

Nt = 0453,2116.1963,0

0992,66

".la

A

Nt standart = 20 (tabel 9 Kern hal 841)

UD =txIxxa"Nt

Q

standart

= 0784,579127,37141963,020

4793190,816

xxxBTU/jam.ft

2 oF

Kesimpulan sementara Shell and Tube (type HE : 1 – 2)

Bagian Shell Bagian Tube

IDs = 8

n’ = 1

B = 8

de = 0,95

N + 1 = 24

do = ¾

di = 0,548

c’ = ¼

n = 4

l = 16

a’ = 0,268

a” = 0,1963

Nt = 20

PT = 1

Evaluasi Perpindahan Panas (Rd)

Bagian Shell Bagian Tube

5. -

6. -

7. Trial ho antara 150-300

ho trial = 150 BTU/j ft2 o

F

tw = tc+ )( tcTctrialhohio

trialho

= )9677,249338(1501500

1509677,294

= 298,8797 oF

tf = 2

)( twTc= 3,9120

oF

T = tw – tc

= 3,9120 oF

Dari fig 15.11 Kern didapatkan :

5’.at= 20093,0144.16.4

20.268,0

144.

'.ft

n

Nta

- Gt = m/at

= 20093,0

/7391,900

ft

jamlb

= 96796,8393 lb/jamft2

-NRet = 42,2.0145,0

8393,96796.548,0

42,2.

.Gtdi

= 134247,1031

6’.-

7’. Untuk steam

hio = 1500 BTU/jam.ft2 oF

Page 398: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

hs = 40

hv = 250

ho =

hv

Qv

hs

Qs

Q

= 163,0149

ho koreksi > ho trial (memenuhi)

Uc = 0149,1631500

0149,163.1500.

hohio

hohio

= 147,0356 Btu/jam ft2˚F

Rd = UdkoreksiUc

UdkoreksiUc

.

= 0107,00784,57.0356,147

0784,570356,147 Jam ft

2 oF/BTU

(Rd > Rd min memenuhi)

Evaluasi Pressure Drop

Bagian Shell Bagian tube

ΔPs diabaikan karena gas bergerak secara

beraturan

Nret = 134247,1031

f = 0,0012 (fig. 26 hal 836 Kern)

ΔPt = tsgdi

lnGtf

...10.22,5

....2/110

2

= 1.12/548,0.10.22,5

16.4.8393,96795.0012,0.5,010

2

= 0,2883 psi

ΔPn = 1442

4 2

gc

v

s

n

gc

v

2

2

(fig 27 Kern hal 837)

= 0,0052

ΔPn = 144

5,620052,0

1

4.4xx = 0,0361 psi

ΔPt = ΔPn + ΔPt

= 0,0361 + 0,2883

= 0,3194 psi (< 2 psi memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Memanaskan produk bawah dari kolom distilasi II

Page 399: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

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

Dimensi

IDS : 8 in

do : ¾ in

di : 0,548 in

n : 4 in

Nt : 20 buah

68. KONDENSOR II (E-142)

Fungsi : Mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi II

Type : Shell and tube

T1 = 127,5570 oC = 261,6062 oF T2 = 127,5570 oC = 261,6062 oF

t1 = 30 oC = 86 oF

t2 = 45 oC = 113 oF

Dasar perancangan :

1. Rd minimal = 0,0029 Jam ft2 oF/BTU

2. ΔP uap maksimal = 2 psi

3. ΔP air maksimal = 10 psi

4. Dicoba menggunakan bahan dengan ukuran ¾ in OD 16 BWG PT 1 in

1. Neraca massa dan panas

Dari neraca massa dan panas didapatkan :

Massa uap masuk (m) = 2560,7184 kg/jam = 5645,4111 lb/jam

Massa air masuk (M) = 97,4913 kg/jam = 214,9312 lb/jam

Panas yang diserap oleh air (Q) = 2651158 BTU/jam

Suhu air masuk (t1) = 30 oC = 86

oF

Page 400: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Suhu air keluar (t2) = 45 oC = 113

oF

Suhu bahan masuk (T1) = 127,5570 oC = 261,6026

oF

Suhu bahan keluar (T2) = 127,5570 oC = 261,6026

oF

2. Logaritmic mean temperature (ΔTLMTD)

ΔTLMTD = F

t

t

tt o7271,161

6026,175

6026,148ln

6026,1756026,148

ln2

1

21

t = ΔTLMTD x FT = 161,7271 x 1 =161,7271 oF

3. Menghitung suhu Calloric

Tc = (T1 + T2)/2

= 261,6026 oF

tc = (t1 + t2)/2

=99,5 oF

4. Merancang jumlah pipa

Menentukan harga UD trial.

Dari tabel 8, Kern hal 840 didapat UD = 75-150

Dicoba UD = 75 BTU/jam ft 2 o

F

5704,2187271,161.75

2651158

. tUD

QA

Menentukan ukuran pipa.

Diambil ukuran pipa 1” OD, 16 BWG, l= 16 ft, susunan Δ (tabel 10,hal 843,

Kern)

a” = 0,1963 ft/ft2

Nt = buahla

A5907,69

16.1963,0

5704,218

".

Ntstandar = 52 IDS = 10 n = 2

UDkoreksi = 3712,1007552

5907,69

standardNt

hitungNt xxUDtrial (memenuhi)

Kesimpulan sementara Shell and Tube (type HE : 1 – 2)

Shell Tube IDs = 10

n’ = 1

do = ¾ in

di = 0,62 in

Page 401: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

B = 10

de = 0,95

N + 1 = 19,2

c’ = 1- ¾ = ¼

n = 2

l = 16 ft

a’ = 0,302 in2

a” = 0,1963 ft2/ft

Nt = 52

PT = 1

Evaluasi Perpindahan Panas

Bagian Shell Bagian tube

5. as = 144.'.

'..

Ptn

BcIDs

= 21736,0144.1.1

10.4/1.10ft

Gs = 2

s ft0,1736

lb/jam4111,5645

a

M

= 32517,5678 lb/jft2

- Nres = 42,2.011,0

5678,32517.95,0

42,2.

.Gsde

= 96705,7645

6.-

7. Trial ho antara 150-300

ho trial = 200 BTU/j ft2o

F

tw = tc + )( tcTctrialhohio

trialho

= )5,996026,261(2004667,335

2005,99

= 157,8663 oF

tf = 2

)( twTc= 209,7344

oF

sf = 0,88 (tabel 6 Kern)

kf = 0,075 (tabel 4 Kern)

f = 0,13 (fig. 14 Kern)

ho koreksi (gbr 12.9 hal 274)

3264,2552.16

4110,5645

."

3/23/2Ntl

MG

ho = 250

ho koreksi > ho trial (memenuhi)

5’.at=20545,0

144.2

52.1963,0

144.

'.ft

n

Nta

- Gt = m/at

= 0545,0

/9312,214 jamlb

= 3941,6827 lb/jamft2

NRet =42,2.43,0

6827,3941).12/62,0(

42,2.

.Gtdi

= 195,7079

6’.-

7’. ύ = .3600

Gt

5,62.3600

6827,3941

= 0,0175

hi = 430 (fig. 25 Kern hal 835)

hi koreksi = η x hi

= 1 x 430 = 430

hio = hi. di/do

= 350 . (0,62/0,75) = 355,4667

Uc = 2504667,355

250.4667,355.

hohio

hohio= 146,7738 Btu/jam ft

2˚F

Rd = UdkoreksiUc

UdkoreksiUc

.

Page 402: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0031,03712,1007738,146

3712,1007738,146

x Jam ft

2 oF/BTU

Rd > Rd ketetapan (0,0031 > 0,0029) maka memenuhi

Evaluasi Pressure Drop

Bagian Shell Bagian tube

NRes = 96705,7645

f = 0,0014 (fig. 29 Kern hal 839)

ΔPs = 2

1x

tsgde

NIDsGsf

...10.22,5

)1.(..10

2

= 1.0036,0.12/95,010.22,5

)2,19.(10.5678,32517.0014,0

2

110

2

x

= 0,0003 psi (<2 psi memenuhi)

Nret = 195,7079

f = 0,0025 (fig. 26 kern hal 836)

ΔPt = tsgdi

lnGtf

...10.22,5

...10

2

= 1.1.12/62,0.10.22,5

16.2.6827,3941.0025,010

2

= 0,0005 psi

ΔPn = 1442

4 2

gc

v

s

n

gc

v

2

2

(fig 27 Kern hal 837)

= 0,009

ΔPn = 144

5,62009,0

1

4.2xx = 0,0313

ΔP = ΔPn + ΔPt

= 0,0313 + 0,0005

= 0,0317 psi (< 10 psi memenuhi)

Spesifikasi alat :

Fungsi : Mengembunkan produk atas yang keluar dari kolom distilasi II

Dimensi

IDS : 10 in

do : ¾ in

di : 0,62 in

n : 2

Nt : 52 buah

69. AKUMULATOR (F-143)

Fungsi : Menampung sementara distilat dari kolom distilasi II

Type : Silinder horisontal, tutup samping berbentuk standar dished

Jumlah : 1 buah

Page 403: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dasar Perhitungan:

P = 1 atm = 14,7 psia

Residence time = 10 menit (Ulrich tabel 4-27 hal 249)

Bahan konstruksi = Carbon steel SA-135 Grade A

Pengelasan = Double Welded Butt Joint dengan E = 0,85

Allowable stress f = 18750 psi (Brownell)

1. Menentukan Volume tangki

Rate massa (Q) = 2560,7184 kg/jam = 5645,4111 lb/jam

ρdestilat = 80,9652 lb/ft3

Rate Volumetrik = jamftftlb

jamlb/7264,69

/9652,80

/4111,5645 3

3

VL = menitxmenit

jamx

jam

ft10

60

17264,69

3

= 11,6211 ft3

VT = 80 % Vtangki

VT = 8,0

6211,11= 14,5263 ft

3

2. Menentukan dimensi tangki :

VT = V silinder + V tutup

14,5263 = 32 )000049,0(24

dilsdi

14,5263 = 1,1776 di3+ 9,8 . 10

-5 di

3

di = 2,3106 ft = 27,7269 in

3. Menentukan tinggi tangki yang terisi liquid

VL = V1 + V2

11,6211 = 0,0847 di3 + π/4 di

2 H

11,6211 = 0,0847 (2,3106)3 + π/4 (2,3106)

2 H

H = 2,5236 ft = 30,2833 in

4. Menentukan tekanan design

Tekanan hidrostatik (Pb) = 144

)1(H

Page 404: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= psi8567,0144

)15236,2(9652,80

Tekanan design (Pi) = tekanan operasi + tekanan hidrostatik

= 14,7 + 0,8567 = 15,5567 psia = 0,8567 psig

5. Menentukan tebal tangki

ts = cpifE

pixdi

)6,0(2

= 16

1

)8567,06,08,018750(2

7269,278567,0

xx

x

= 0,0633 x 16

16 16

3

do = di + 2ts

= 27,7269 + 2(3/16) in

= 28,1019 in

Do standart = 30 (tabel 5.7. Brownel hal 89)

di = do + 2ts

= 30 – 2(3/16)

= 29,625 in = 2,4688 ft

Maka tinggi shell = 1,5 di

= 1,5 x 29,625 = 44,4375 in = 3,7031 ft

6. Menentukan tebal tutup bawah dan atas

th = 16

1

8567,01,08,018750

625,298567,0885,0

1,0

885,0

xx

xxc

pifE

xpixdi

= 0,0640 x 16

16 16

3

7. Menentukan tinggi tangki

Tinggi tutup (h) = 0,169 di

= 0,169 x 29,625

= 5,0066 in = 0,4172 ft

Maka tinggi tangki = 2ha + Ls

= 2(0,4172) + 3,7031

= 4,5376 ft = 54,451 in

Page 405: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Spesifikasi alat :

Nama alat : Akumulator distilat

Type : Silinder horisontal, tutup samping standar dished

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-135 Grade A

di : 29,625 in = 2,4688 ft

do : 28,1019 in

ts : 3/16 in

Jumlah : 1 buah

31. Pompa (L-144)

Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator ke kristalizer

Jumlah : 1 buah

Jeis : Sentrifugal

Bahan : Cast iron

Proses berlangsung secara kontinyu

ρ=4110,5645

)7508,107.8492,54()0281,5460.4040,82()8416,19.43,62()0017,0.1188,54(

= 80,9652 lb/ft3

μ = 8,7733.10-4

lb/ft.detik

Rate volumetrik = 3/9652,80

/4111,5645

ftlb

jamlb

= 69,7264 ft3/jam x

menit

jam

60

1x 7,481 gal/ft

3= 8,6937 gpm

1. Perhitungan diameter pipa

Dianggap alirannya turbulen , untuk menentukan diameter pipa digunakan

fig.14.2 Peter-Timerhausse ed. 4 hal 498 maka didapatkan Do ¾ in sch. 40.

Dari tabel 11 Kern hal 844 diperoleh :

Do = 2,38 in = 0,1983 ft

A = 03,35 in2 = 0,0233 ft

2

maka:

v = 3600detik

1jamx

ft0233,0

/jamft69,72642

3

Page 406: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,8326 ft/detik

NRe = μ

ρ.D.v =

410.3733,8

8326,0.1983,0.9652,80

= 15234,4838 (> 1200 turbulen)

Jadi benar jika alirannya turbulen.

2. Perhitungan power pompa

0)()(..2

1 1221

2

1

2

2 WsFPP

zzgc

gvv

gc

diasumsikan :

α = 1

v1 = 0

z2-z1 = 30 ft

P2 = P1

Sehingga :

000302,32

8,9)08326,0(

2,32.1.2

1 2 Ws

-Ws = 9,1412 ft.lbf/lbm.detik

m = 2560,7184 Kg/jam x 2,2046 lb/jamx 1 jam/3600 detik

= 1,5682 lb/detik

WHP = -Ws . m

= 9,1412 ft.lbf/lbm.detik . 1,5682 lb/detik

= 14,3348 ft.lbf/lbm x lbm550ft.lbf/

1HP

= 0,0261 HP

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-36 hal 520 diperoleh efisiensi pompa

η P = 20 %

BHP = P

WHP

= HP1303,02,0

0261,0

Page 407: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dari Peter & Timerhausse ed.4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi motor

ηm = 80%

Daya Pompa actual = m

WHP

= 8,0

0261,0= 0,1629 HP

Jadi dipakai pompa berdaya 0,5 HP

Spesifikasi alat :

Fungsi : Untuk memompa larutan dari akumulator ke kristalizer

Jenis : Sentrifugal

Bahan : Cast iron

Di opt pipa : ¾ in sch. 40

Daya : 0,5HP

Jumlah : 1 buah

70. KRISTALIZER (X-150)

Fungsi : Untuk memisahkan Kristal asam benzoate dengan mother liquor

Type : Sweson – Walker Crystalizer

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316

Dasar Perencanaan :

Rate masuk :

m C6H5CH3 = 0,0008 kg/jam = 0,0017 lb/jam

m H2O = 8,9100 kg/jam = 19,6432 lb/jam

m C6H5COOH = 2467,4716 kg/jam = 5439,8372 lb/jam

m C6H5CCl3 = 48,8701 kg/jam = 107,7400 lb/jam

C6H5CH3 = 54,1225 lb/ft3

H2O = 62,4300 lb/ft3

C6H5COOH = 82,4049 lb/ft3

C6H5CCl3 = 54,8492 lb/ft3

Perhitungan :

campuran = 81,8011 lb/ ft3

Page 408: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Rate volumetrik (Q)= densitas

kapasitas =

3/8011,81

/2221,5567

ftlb

jamlb

= 68,0580 ft3/jam

Suhu larutan masuk kristalizer = 127,5570 0C = 261,6026

0F

Suhu larutan keluar kristalizer = 30 0C = 86

0F

Suhu air pendingin masuk = 30 0C = 86

0F

Suhu air pendingin keluar = 45 0C = 113

0F

a) Menghitung t LMTD

t LMTD =

2

1

21

lnt

t

tt=

)86133(

)866026,261(ln

)86133()866026,261( = 29,7129

0F

b) Dimensi Sweson – Walker Crystalizer (badger dan Banchero, hal 524)

Diameter (D) = 24 in = 2 ft

Panjang (P) = 10 – 40 ft, diambil panjag tangki kristalizer = 20 ft

Putaran pengaduk = 5 - 30 rpm, diambil = 20 rpm

c) Menentukna jumlah kristalizer berdasarkan jumlah panas

Range UD = 5 – 75 Btu/J.ft2.0F

Diambil UD = 10 Btu/J.ft2.0F

Q = 1411,5791 Kkal/jam = 5601,5693 Btu/jam

A = LMTDD txU

Q =

7129,2910

5693,5601

x= 18,8523 ft

2

A = ½ x x 2 x L

L = 214,3

21

8523,18

xx= 6,0039 ft

Jumlah kristalizer yang dibutuhkan = panjang

L

= ft

ft

20

0039,6= 0,3002 buah ~ 1 buah

d) Menentukan jumlah cristalizer berdasarkan volume liquid

Page 409: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Volume liquid = rate volumertik

Q =V = densitas

kapasitas

8011,81

2221,556730,8706 ft

3/jam

V = ½ x ( )4/( x D2 x L

L = 22)

414,3(

21

8706,30

xx= 19,6628 ft

Jumlah kristalizer yang dibutuhkan = panjang

L

= ft

ft

20

6628,19= 0,9831 buah ~ 1 buah

Spesifikasi alat:

Nama : Kristalizer

Fungsi : Untuk memisahkan Kristal asam benzoat dengan mother liquor

Type : Swenson – Walker Crystalizer

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316

Diameter centrifuge (D) : 2 ft

Panjang centrifuge (P) : 20 ft

Putaran : 20 rpm

Jumlah : 1 buah

71. CENTRIFUGE (H-151)

Fungsi : Untuk memisahkan Kristal asam benzoate dengan mother liquor

Type : Centrifugal basket centrifuge

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316

Dasar Perencanaan :

Rate masuk :

m C6H5CH3 = 0,0008 kg/jam = 0,0017 lb/jam

m H2O = 8,9100 kg/jam = 19,6432 lb/jam

m C6H5COOH = 2467,4716 kg/jam = 5439,8372 lb/jam

m C6H5CCl3 = 48,8701 kg/jam = 107,7400 lb/jam

C6H5CH3 = 54,1225 lb/ft3

Page 410: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

H2O = 62,4300 lb/ft3

C6H5COOH = 82,4049 lb/ft3

C6H5CCl3 = 54,8492 lb/ft3

Perhitungan :

campuran = 81,8011 lb/ ft3

Rate volumetrik (Q)= densitas

kapasitas =

3/8011,81

/2221,5567

ftlb

jamlb = 68,0580 ft

3/jam

Dari Hugot hal 771 pers 35-21 didapat:

Vt = 390 x D2 x H

Dimana :

Vt = Kapasitas maksimal

D = Diameter centrifuge (in)

H = Tinggi centrifuge (in)

Dari Hugot hal 719 tabel 36.2, didapatkan dimensi standart centrifuge adalah:

D = 54 in = 4,5 ft

H = 42 in = 3,5 ft

Putaran = 1000 rpm

Power = 26,4 Hp

Maka : Vt = 390 x (4,5)2 x 3,5 = 27641,2500 ft

3

Kapasitas centrifuge setiap putaran = Vt/ campuran

= 27641,2500/ 81,8011

= 337,9081 lb

Dari Hugot hal 769 didapat waktu cycle pada umumnya antara 2-6 menit.

Ditetapkan waktu cycle 6 menit,sehingga dalam 1 jam terdapat 10 putaran

Kapasitas centrifuge =337,9081 x 10 = 3379,081 lb/jam

Jumlah centrifuge yang dibutuhkan = centrifuge kapasitas

massa rate

= 081,3379

2221,5567= 1,6476 ≈ 2 buah

Spesifikasi alat:

Nama : Centrifuge

Page 411: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Untuk memisahkan Kristal asam benzoat dengan mother liquor

Type : Centrifugal basket centrifuge

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-240 grade M Type 316

Diameter centrifuge (D) : 4,5 ft

Tinggi centrifuge (H) : 3,5 ft

Putaran : 1000 rpm

Power : 26,4 Hp

Jumlah : 2 buah

72. VIBRATION CONVEYOR (J-152)

Fungsi : Untuk mengangkut dan mengeringkan produk Kristal asam benzoat dari

Centrifuge menuju ke Bucket elevator.

Type : Vibrating Conveyor

Dasar perancangan :

Kapasitas = 2362,9346 Kg/jam = 5209,3729 lb/jam

campuran = 81,8011 lb/ ft3

Dengan faktor keamanan 20 % maka kapasitas pemilihan adalah :

Massa yang diangkut = 1,2 x 2362,9346

= 2835,5215 kg/jam

= 6251,2475 lb/jam = 1,7365 lb/s

Karena kapasitas yang diangkut dibawah 32 ton/jam, maka dipilih :

Lebar belt = 14 in

Volume = bahan

kapasitas =

3/8011,81

/3729,5209

ftlb

jamlb= 63,6834 ft

3/jam

Panjang belt (L) = jarak antara belt dengan gudang produk kristal asam benzoate

adalah :

L = 40 m = 131,232 ft = 1574,78400 in

Daya = 0,0027 x m0.82

x 131,232 ft

= 0,0027 x (1,7365)0.82

x 131,232 ft

= 0,5571 hp

Digunakan effisiensi motor 80 % maka :

Page 412: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Daya motor = daya

= 8,0

5571,0= 0,6964 hp 1 hp

Kecepatan belt = 200 ft/menit = 61 m/menit

Spesifikasi peralatan :

Fungsi : Untuk mengangkut dan mengeringkan produk Kristal asam

benzoat dari Centrifuge menuju ke Bucket elevator.

Type : Vibrating Conveyor

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 240 grade A type 410

Dimensi : Panjang = 1574,78400 in

Lebar = 14 in

Kecepatan belt : 200 ft/menit

Daya motor : 1 hp

Kapasitas : 2362,9346 Kg/jam

Jumlah : 1 buah

73. BUCKET ELEVATOR (J-145)

Fungsi : Untuk mengangkut produk Kristal asam benzoat dari Vibrating

Conveyor menuju ke bin produk

Type : Centrifugal-Discharge Bucket on Belt Elevator

Dasar perancangan :

Kebutuhan Kristal asam benzoat = 2362,9346 kg/jam

= 5209,3729 lb/jam

Suhu operasi = 300C

Tekanan = 1 atm

campuran = 81,8011 lb/ ft3

Direncanakan sebuah bucket elevator dengan type “ centrifugal-Discharge Bucket

on Belt Elevator”

Ukuran bucket = (6 x 4x 41/4) in

Backet spacing = 12 in

Tinggi Bucket elevator = 25 ft

Bahan konstruksi = Carbon steel

Perhitungan :

Page 413: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dengan faktor keamana 20 % maka kapasitas pemilihan adalah :

M = 1,2 x 2362,9346= 2835,5215 kg/jam = 3 ton/jam

Dengan data sesuai perancangan, maka diperoleh data-data dari Perry 7th

ed, tabel

21-8 hal 21-5 dalah sebagai berikut :

Kapasitas (untuk 100 lb/jam) = 14 ton /jam

Size of lumps = ¾ = 19 mm

Head shaft = 43 rpm

Bucket speed = 225 ft/menit

Diameter shaft :

Head = 1 15/16 in

Tail = 1 11/16 in

Diameter dari pully :

Head = 20 in

Tail = 14 in

Lebar belt = 7 in

Maka untuk kapasitas 3000 kg/jam = 3 ton/jam diperlukan :

Kecepatan bucket = 2258011,81

100

14

8xx

= 157,1757 ft/menit = 47,9071 m/menit

Daya total = 5,0100

9071,47 = 0,9791 hp

Efisiensi motor = 80 %

Daya motor = 8,0

9791,0= 1,2239 hp 1,5 hp

Spesifikasi peralatan :

Fungsi : Untuk mengangkut produk Kristal asam benzoate dari Vibrating

Conveyor menuju ke bin produk

Type : Centrifugal-Discharge Bucket on Belt Elevator

Kapasitas : 3 ton/jam

Kecepatan : 157,1757 ft/menit

Daya : 1,5 hp

Page 414: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jumlah : 1 buah

74. BIN PRODUK (F-154)

Fungsi : Menampung produk sebelum dikemas

Type : Tangki silinder dengan bagian bawah berbentuk conis dengan sudut

puncak 60 dan bagian atas flat (datar)

Dasar perancangan :

Suhu : 30 C

Massa bahan masuk : 2362,9346 kg/jam = 5209,9346 lb/jam

Densitas produk : 81,8011 lb/ft3

Direncanakan bin digunakan untuk menampung bahan selama 1 jam

Bahan : Carbon steel SA 240 Grade M Type 316

f allowble : 18750 psi (Brownell and Young, hal : 254)

Faktor korosi (C) : 1/16 in

Type pengelasan : double welded butt joint(E = 0,8)

Perhitungan :

a). Menentukan diameter tangki

Bahan yang ditampung = 5209,3729 lb/jam x 1 jam = 5209,3729 lb

Volume bahan = m

= 3lb/ft 81,8011

lb 5209,3729 = 63,6834 ft

3

Volume bahan mengisi 80% dari volume bin, maka :

Volume bin = %80

benzoat asamvolume =

%80

ft 63,6834 3

= 79,6042 ft3

Ls = 1,5 di

Volume bin = Lsdi42/1tg.24

di. 23

79,6042 ft3 = )di5,1(di

430tg.24

di. 2

o

3

79,6042 ft3 = 0,2266di

3 + 1,1775di

3

79,6042 ft3 = 1,4041di

3

di = 3,8416 ft = 56,6941 in

b). Menentukan tekanan design (Pi) :

Page 415: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Volume bahan dalam shell = volume bahan – volume conis

= 63,6834 ft3-

o

2

3024.tg

π(di)

= 63,6834 ft3-

o

2

3024.tg

ft)π(3,8416

= 59,4009 ft3

Tinggi produk dalam shell (H) = 2dπ1/4

shelldalambahanvolume

= 2)8416,3.(.4/1

59,4009 = 5,1274 ft

Tekanan hidrostatik = 144

1) (5,1274 lb/ft81,8011

144

1)(Hρ 3

= 2,3446 psi

Tekanan design = 2,3446+ 14,7 = 17,0446 psia

= 17,0446 – 14,7 = 2,3446 psig

c). Menentukan tebal silinder

ts = C)pi.6,0E.f(2

di.pi

ts = 16

1

))2,3446).(6,0()8,0)(18750((2

)0993,46()2,3446(

ts = 0,0658 16

3 in

Standarisasi do :

do = di + 2.ts

do = 46,0993 + 2(3/16)

do = 46,4743 in

Dari tabel 5-7 Brownell and Young, hal : 90 didapat harga :

do = 48

di baru = 48- 2.ts

di baru = 48 – 2 (3/16)

di baru = 47,6250 in = 3,9688 ft

d). Cek hubungan Ls dengan di

Page 416: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Volume bin = Lsdi430tg.24

di. 2

o

3

79,6042 ft3= Ls) (3,9688

4

π

3024.tg

) π.(3,9688 2

o

3

79,6042 ft3 = 4,7219 + 12,3645 Ls

79,6042 ft3 = 12,3645 Ls

Ls = 6,0562 ft

= 72,6747 in

Ls/di = 9688,3

0562,6

= 1,5260 > 1,5 ( memenuhi )

e). Menentukan tebal tutup bawah berbentuk conis

thb = C30cos)pi.6,0E.f(2

di.pio

thb =16

1

30cos)) 3446,2)(6,0()8,0)(18750((2

) 6250,47)( 3446,2(o

thb = 0,0695 16

2 in

f).Menentukan tinggi bin :

Tinggi shell = Ls = 6,0562 ft = 72,6747 in

Tinggi tutup bawah berbentuk conis :

tg 1/2 = h

di.2/1

h = 1/2 tg

.2/1 di =

o30tg

) 01/2(47,625

h = 13,7482 in = 1,1457 ft

Tinggi bin = tinggi shell + tinggi tutup bawah

= 6,0562 + 1,1457

= 7,2019 ft = 86,4229 in

Spesifikasi peralatan :

Nama : Bin produk Kristal asam benzoat

Page 417: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Menampung produk sebelum dikemas

Type : Tangki silinder dengan bagian bawah berbentuk conis dengan

sudut puncak 60 dan bagian atas flat (datar)

Bahan Konstruksi : Carbon Steel 240 grade M type 316

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 85,0725 ft3

Dimensi : Diameter Dalam (di) = 3,9688 ft = 47,6250 in

Tebal Tutup Bawah (thb) = 3/16 in

Tebal Silinder (ts) = 3/16 in

Tinggi tutup bawah (h) = 13,7482 in = 1,1457 ft

Tinggi bin (H) = 7,2019 ft = 86,4229 in

75. MESIN PENGEMAS (P-155)

Fungsi : Untuk mengemas produk Kristal asam benzoat dari bin produk kedalam

fiber drum

Kapasitas bahan masuk : 2362,9346 kg/jam = 5209,3729 lb/jam

Kapasitas mesin : 5209,3729 lb/jam x 2 jam = 10418,7458 lb

Densitas bahan : 81,8011 lb/ft3

Volume mesin = 3lb/ft8011,81

lb 10418,7458= 127,3668 ft

3

Spesifikasi Peralatan :

Nama : Mesin pengemas

Fungsi : Untuk mengemas produk Kristal asam benzoat dari bin produk

kedalam fiber drum

Bahan konstruksi : Carbon steel

Kapasitas bahan masuk : 5209,3729 lb/jam

Kapasitas mesin : 10418,7458 lb

Jumlah : 1 buah

76. GUDANG (F-156)

Fungsi : Untuk menyimpan produk Kristal asam benzoat

Dasar perancangan :

Suhu gudang : 30 C

Page 418: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tekanan : 1 atm

Waktu tinggal : 30 hari

Massa produk : 2362,9346 kg/jam = 5209,3729 lb/jam

= 125024,9491 lb/hari

Densitas produk : 81,8011 lb/ft3

Volume produk mengisi gudang diasumsikan : 80% dari volume gudang

Perhitungan :

Volume produk = produk

tinggalwaktuxprodukmassa

= 3lb/ft 81,8011

)har(30xlb/hari)91(125024,94 i

= 45852,0542 ft3 = 1298,5302 m

3

Produk mengisi 40% volume gudang

Volume gedung = 0,4 x 1298,5302 m3

= 519,4121 m3

Ditetapkan : Panjang = 2 x lebar gudang

Tinggi = 6 m

Maka : 519,4121 = p x l x t

519,4121 = 2l x l x 6

l2 = 43,2843

l = 6,5791 m 7 m

p = 2 x 7= 14 m

Spesifikasi alat :

Nama : Gudang produk

Fungsi : Untuk menyimpan produk Kristal asam benzoat

Bahan : Beton

Ukuran : Panjang = 14 m = 551,1811 in

Lebar = 7 m = 275,5907 in

Tinggi = 6 m = 236,2205 in

Jumlah : 1 buah

77. STORAGE HCl (F-157)

Page 419: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Untuk menampung hasil samping HCl dalam bentuk liquid selama 2

hari..

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas conis dan tutup bawah

datar.

Dasar perencanaan :

Tekanan : 1 atm = 14,7 psia

Temperatur : 30º C

Jumlah storage: 2 buah

Bahan konstruksi : Low alloy stell SA 240 grade M type 316

Pengelasan : Double welded but joint E = 0,8

Faktor korosi (C) : 2/16 in

Allowable stress (f ) : 18750 Psig

Waktu tinggal : 2 hari = 48 jam (Brownell & Young, hal 251-346)

ρ HCl = 14,6339 lb/ft3

ρ H2O = 62,1603 lb/ft3

ρ C6H5 = 11,421 lb/ft3

ρ Cl2 = 97,3876 lb/ft3

m HCl = 4468,6558 kg/jam

m H2O = 63001,3488 lb/ft3

m C6H5 = 17,7480 lb/ft3

m Cl2 = 9,4441 lb/ft3

Rate vol. camp. = HCl

+ OH2 + 56 HC

+ 2Cl

= 6338,14

6558,4468 +

1603,62

3488,63001+

421,11

7480,17 +

3876,97

4441,9

= 1320,5446 ft3/jam

ρcampuran = totalm

m1 1 + totalm

m2 2 + totalm

m3 3 +totalm

m33

= 1967,67497

6558,4468x 14,6339 +

1967,67497

3488,63001 x 62,1603

Page 420: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1967,67497

7480,17x 11,421 +

1967,67497

4441,9x 97,3876

= 59,0054 lb/ft3

Perhitungan :

a). Menghitung volume tangki

Vliquid = rate volumetrik x waktu tinggal

= 1320,5446 ft3/jam x 48

= 63386,1388 ft3

Bahan baku masing – masing tangki = 8

1388,63386

= 7923,2674 ft3

Dari Vilbrant table 2.2 untuk storage ditetapkan faktor keamanan 20 %VT

VT = VL + VRK

VT = VL + 0,2 VT

0,8 VT = 7923,2676 ft3

VT = 9904,0845 ft3

VT = 17114258,0160 in3

b). Menentukan dimensi tangki

Volume storage = V silinder + Volume tutup atas standart dish

Volume storage = 32 0847,04

1diLsxdix

9904,0842 ft3 = 32 0847,0

4

1diLsxdix

9904,0842 ft3

= 1,5708 di3 + 0,0847 di

3

di3 = 5982,5335 ft

3

di = 18,1869 ft = 218,2428 in

c). Menentukan tinggi liquid dalam tangki (Lls)

V liquid = V liquid dalam silinder + V tutup bawah

7923,2676 ft3

= 4

di2Ls + 0

7923,2676 ft3

= 4

(18,1536)2 x Ls + 0

Page 421: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Ls = 30,5153 ft = 366,1833 in

d). Menentukan tekanan design

P design = P operasi + P hidrostatik

P hidrostatik = ρ (H-1) / 144

= 59,0054 lb/ft3 (30,5153 ft – 1)/144

= 12,0942 psia

P design = 14,7 psia+ 12,0942 psia

= 26,7902 psia = 12,0942 psia

e). Menentukan tebal tangki (ts)

ts = CPifE

Pidi

6,02

= 16

1

0942,126,08,0185002

2428,2180942,12

xx

x

= 0,1505 16

3 in

Standarisasi do :

do = di + 2ts

= 218,2428 ft + 2(0,1875)

= 218,6178 in

Dari tabel 5-7 brownell dan young hal : 90, didapatkan :

do = 228 in = 19 ft

di baru = do – 2ts

= 228 – 2(0,1875)

= 227,625 in = 18,9687 ft

f). Cek hubungan antara Ls dengan di

VT = V silinder + Vtutup atas

VT = 32 0847,04

1diLsxdix

17114257,4834 in3= 32 )6250,227(0847,0)6250,227(

4

1Lsxx

17114257,4834 in3= 40673,3154 in

2 Ls + 890851,5112 in

3

Page 422: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Ls = 398,8710 in = 33,2379 ft

Ls/di = 6250,227

8710,398

= 1,7523 >1,5 (memenuhi)

Ls = 1,5 x di baru

= 1,5 x 227,6250

= 341,4375 in

g). Menentukan tinggi tutup atas

ha = 0,169 . d

= 0,169 x 227,6250

= 38,4686 in = 3,2056 ft

h). Menentukan tebal tutup atas (tha)

tha = CPifE

rxPix

)1,0(

855,0

= 16

1

)0942,121,08,018750(

)6250.2271401,12855,0(

xx

xx

= 0,2460 16

4 in

i). Menentukan tinggi storage

Tinggi storage = Tinggi silinder + tinggi tutup atas

= 341,4375 in + 38,4686 in

= 379,9061 in = 33,2379 ft

Spesifikasi alat :

Nama alat : Storage HCl

Fungsi : Menyimpan hasil samping HCl dalam bentuk liquid selama 2 hari.

Type : Bejana berbentuk silinder tegak dengan tutup atas berbentuk

standart dish dan tutup bawah datar .

Bahan : Low alloy stell SA 240 grade M type 316

Dimensi : ha = 38,4686 in = 3,2056ft

ts = 3/16 in = 0,0208 ft

tha = 4/16 in = 0,0208 ft

Page 423: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Ls = 341,4375 in = 28,4531 ft

do = 228 in = 19 ft

di = 227,6250 in = 18,9583 ft

Tinggi storage = 379,9061 in = 31,6285 ft

Jumlah : 8 buah

Page 424: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

APPENDIKS D

UTILITAS

Unit utilitas merupakan sarana yang sangat penting bagi kelangsungan

proses produksi. Unit utilitas yang diperlukan pada pra rencana pabrik Asam

benzoat ini meliputi :

- Penyediaan steam

- Unit penyediaan air

- Unit penyediaan listrik

- Unit penyediaan bahan bakar

1. Penyediaan Steam

Pada pra rencana pabrik Asam benzoat ini, kebutuhan air pengisi boiler

atau air umpan boiler berdasarkan pada kebutuhan steam. Adapun kebutuhan

steam tersebut digunakan sebagai media pada peralatan sebagai berikut :

Tabel D.1 Tabel kebutuhan steam

Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)

Heater (E-117) 93,0506

Heater (E-115) 74,2640

Reaktor I (R-110) 258,7542

Heater (E-123) 45,3964

Reboiler I (E-128) 6,3453

Heater (E-133) 58,6079

Reaktor II (R-130) 492,3930

Heater (E-136) 3932,2791

Reboiler II (E-141) 2,3112

Total 4963,4019

Diperkirakan faktor kehilangan (10%) = 496,3402 kg/jam

Diperkirankan faktor keamanannya (15%) = 744,5103 kg/jam

Jadi jumlah steam yang harus dihasilkan oleh boiler adalah :

= 4963,4019 + 496,3402 + 744,5103

Page 425: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 6204,2523 kg/jam = 13678,0188 lb/jam

Direncanakan steam yang digunakan adalah saturated steam dengan kondisi :

Suhu : 150 oC = 302

oF

Tekanan (P) : 4,6978 atm = 69,0379 psia = 476 Kpa

Karena kebutuhan steam tertinggi adalah 170 oC, maka digunakan saturated steam

dengan kondisi :

Suhu : 250 oC = 482

oF

Tekanan (P) : 577,16 psi = 3979,3792 Kpa = 39,2734 atm = 39,7938 bar

Air umpan boiler masuk pada suhu 30oC = 86

oF

Dasar perhitungan

Karena suhu steam dibawah 400 OC dan tekanan dibawah 45 bar (44,4116

atm), maka dipilih boiler dengan jenis Water Tube dengan efisiensi 85%.

(Ulrich, hal 109)

Hp = 5,34fg

fgs

H

HHm (Savern, pers 172, hal 140)

Dimana :

ms = massa steam yang dihasilkan

= jamlbjamlb

/7868,1609185,0

/0188,13678

Hg = entalphi steam pada suhu 482 oF

Hf = entalphi air masuk pada 86 oF

Hfg = entalphi uap air pada 86 oF

34,5 = angka penyesuaian pada penguapan 34,5 Hp/ lb air/ jam pada 86oF

menjadi uap kering.

Dari Kern, table 7 hal 816 – 819 didapatkan :

Hg pada 482`oF = 1203,52 Btu/lb

Hf pada 86oF = 466,72 Btu/lb

Hfg pada 86oF = 736,88 Btu/lb

Page 426: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Sehingga : Hp = 34,588,736

72,46652,12037868,16091

= 466,3780 Hp ≈ 466, 5 Hp

Untuk kapasitas boiler (Q) :

Q = 1000

HHm fgs (Savern, pers 171, hal 140)

Q = 1000

72,46652,12037868,16091

= 11856,4285 lb/jam = 3,2935 lb/detik

Faktor evaporasi = 3,2556

HH fg (Savern, pers 171, hal 140)

= 3,2556

72,46652,1203 = 0,2882

Jumlah air yang dibutuhkan = faktor evaporasi x rate steam

= 0,2882 x 16091,7868

= 4638,1209 lb/jam

Kebutuhan bahan bakar untuk boiler dipilih jenis fuel oil 33O API dengan

heating value sebesar 130.000 btu/gal (Perry’s, 7th

edition hal 27-10) atau

sekitar 16313,2137 btu/lb.

Diperkirakan effisiensi boiler 85 %, maka kebutuhan bahan bakar boiler :

Kebutuhan bahan bakar = v

fgs

Heffisiensi

HHm

=Btu/lb16313,21370,85

Btu/lb72,46652,1203lb/jam7868,16091

= 855,0577 lb/jam = 387,8481 kg/jam

Jumlah perpindahan panas boiler dan jumlah tube dapat dihitung sebagai berikut :

Heating Surface dari boiler = 10 ft2/ Hp boiler

Total Heating Surface = 10 x 466,5 Hp = 4665 ft2

Direncanakan panjang tube standard = 16 ft

Ukuran pipa yang digunakan (NPS) = 4 in

Page 427: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Luas permukaan linear feed = 1,178 ft3/ft (Kern table 10, hal

844)

Jumlah tube yang dibutuhkan :

Nt = A / (at x L) = 4665 / (1,178 x 16) = 247,5064 tube ≈ 248 tube

Spesifikasi boiler :

Type : Water tube boiler

Kapasitas boiler : 11856,4285 lb/jam

Bahan bakar : fuel oil 33oAPI

Effisiensi : 85%

Heating surface : 4665 ft2

Jumlah tube : 248 tube

Ukuran tube : 4 in

Panjang tube : 16 ft

Jumlah boiler : 1

2. Unit Penyediaan Air

Untuk memenuhi kebutuhan air pada pabrik, maka direncanakan diambil

dari air sungai. Pengambilan air sungai ditampung dalam bak penampung air

sungai untuk mengalami pengolahan selanjutnya dan dipergunakan sebagai air

sanitasi. Sedangkan untuk air proses, air pendingin dan air umpan boiler akan

diolah lebih lanjut sesuai dengan kebutuhan masing – masing.

2.1. Air sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk memenuhi kebutuhan karyawan,

laboratorium, perkantoran, taman dan kebutuhan yang lain.

Air sanitasi yang digunakan harus memenuhi syarat kualitas air sebagai berikut :

a. Syarat fisik

- Suhu : berada dibawah suhu kamar

- Warna : tidak berwarna / jernih

- Rasa : tidak berasa

- Bau : tidak berbau

Page 428: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- pH : netral

b. Syarat kimia

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

- Tidak mengandung zat – zat kimia beracun.

c. Syarat mikrobiologis

- Tidak mengandung kuman maupun bakteri, terutama bakteri pathogen

yang dapat merubah sifat – sifat fisik air.

Kebutuhan air sanitasi pada pra rencana pabrik Asam Benzoat adalah :

1. Untuk kebutuhan karyawan

Menghitung jumlah karyawan :

Kapasitas produksi = thhari

thton

/300

/000.20= 66,6667 ton/hari

Dari gambar 6-35 hal 235 (Vilbrantd and Dryen,1959) didapatkan jumlah

karyawan 45 orang.jam/hari.tahap proes.

Karena jumlah proses keseluruhan dibagi menjadi 5 tahap, maka :

Jumlah karyawan proses = 5 tahapan proses x 45 orang.jam/hari.tahap proses

= 225 orang.jam/.hari

Karena setiap karyawan shiff bekerja selama 8 jam/ hari, maka :

Jumlah karyawan tiap shiff = ./29125,28/8

/.225shiftorang

harijam

harijamorang

Karena satu hari terdapat 4 shift kerja, maka:

Karyawan Proses = 29 orang /shift x 4 shift = 116 orang

Asumsi karyawan non proses = 81 orang

Total jumlah karyawan = 116 orang + 81 orang = 197 orang

Jadi jumlah karyawan total yang diperlukan pada pabrik Asam Benzoat ini

adalah 197 orang

Menurut standart WHO kebutuhan air untuk tiap orang = 120 L/hari/orang

Pemakaian air sanitasi untuk 197 karyawan adalah :

= 120 L/orang. Hari x 197 = 23640 L/hari = 985 L/jam

Densitas air = 995,372 kg/m3 = 0,995372 kg/L

Page 429: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kebutuhannya = 985 L/jam x 0,995372 kg/L = 980,4414 kg/jam

2. Untuk laboratorium, taman dan keperluan lain

Direncanakan kebutuhan air untuk laboratorium, taman dan pemadaman

kebakaran adalah sebesar 50 % dari kebutuhan karyawan.

Sehingga kebutuhan air untuk laboratorium, kebakaran dan taman :

= 50 % x 980,4414 kg/jam = 490,2207 kg/jam

Jadi kebutuhan air untuk karyawan, laboratorium, taman dan pemadaman

kebakaran adalah :

= (980,4414 + 490,2207 ) kg/jam = 1470,6621 kg/jam

Kebutuhan air sanitasi adalah = (100 % + 40 %) x 1470,6621 kg/jam

= 2058,9270 kg/jam

2.2. Air Umpan Boiler

Air umpan boiler adalah air yang dibutuhkan untuk bahan baku steam

yang berfungsi sebagai pemanas. Air umpan boiler disediakan 20% dari

kebutuhan steam. Sehingga kebutuhan air untuk umpan boiler adalah :

Kebutuhan air umpan boiler = 1,2 x 6204,2523 kg/jam = 7445,1028 kg/jam

2.3. Air Pendingin

Air berfungsi sebagai pendingin pada alat perpindahan panas. Hal ini

disebabkan karena :

- Air merupakan materi yang banyak didapat

- Mudah dikendalikan dan dikerjakan

- Dapat menyerap panas

- Tidak mudah menyusut karena pendinginan

- Tidak mudah terkondensasi

Tabel D.2 Tabel kebutuhan air pendingin

Nama alat Kg/jam

Kondensor I (E-125) 33,6329

Cooler (E-131) 1662,9679

Kondensor II (E-142) 97,4913

Kristalizer (X-150) 9795,9493

Total 11590,0414

Page 430: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

2.4. Air Proses

Air proses yang dibutuhkan digunakan pada alat-alat sebagai berikut :

Tabel D.3. Kebutuhan Air Proses pada Peralatan

Nama alat Kg/jam

Scruber I (D-124) 59698,4113

Scruber II (D-137) 3302,6032

Reaktor II (R-130) 739,7349

Total 63740,7493

Jadi jumlah kebutuhan air yang harus disupply dalam Pra Rencana Pabrik

Asam Benzoat ini adalah :

Tabel D.4. Kebutuhan Total Air

N

o

.

Keterangan Jumlah (kg/jam)

1

. Air sanitasi 2058,9270

2

. Air umpan boiler

7445,1028

3

. Air Pendingin

11590,0414

4

. Air Proses

63740,7493

J u m l a h 84834,8205

Untuk memenuhi kebutuhan air, maka pada pra rencana pabrik Asam

benzoat ini menggunakan air sungai. Sebelum digunakan, air sungai tersebut

masih perlu diproses (water treatment) untuk memenuhi air sanitasi, air pemanas,

air pendingin dan juga air proses.

Peralatan yang digunakan dalam pengolahan air sebagai berikut :

1. Pompa Air Sungai (L-211)

Fungsi : Untuk memompa air dari sungai ke bak sedimentasi

Type : Centrifugal pump

Page 431: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bahan : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 84834,8205 kg/jam

= 187028,5420 lb/jam = 51,9524 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/5420,187028

ftlb

jamlb

= 3008,9122 ft3/jam = 50,1482 ft

3/menit

= 0,8358 ft3/detik = 375,1371 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,8358) 0,45

(62,1582)0,13

= 6,1541

8 in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892)

OD = 8,625 in = 0,7188 ft

A = 0,3474 ft2

ID = 7,981 in = 0,6651 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/4059,2

3474,0

/8358,02

3

Menentukan NRe

NRe = 0562,18501710.3758,5

4059,26651,001582,624

xxDv

Karena 185017,0562 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

001,06651,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,0053

Page 432: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 99,0974 ft

Δl = 200 + 99,0974 ft

= 299,0974 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,0053 . 174,32.2

4059,2.

0,6651

299,0974 2

= 0,8576

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,3474 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0019,0

174,32.2

)/4059,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.8249,0

174,32.2

)/4059,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Page 433: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kex = (1 - 2

)2

= (1-0)2 = 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..09,0

174,32.2

)/4059,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (0,8576 + 0,0019 + 0,8249 + 0,09)ft.lbf.lbm

= 1,17743 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,4059 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7743,1)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)04059,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 31,8643 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 0099,3550

1582,62/4974,1)8643,31( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 63 %

BHP = HpHpP

WHP57776,4

63,0

0099,3

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 87 %

Page 434: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Daya Pompa Aktual = HPBHP

64914,587,0

5

Spesifikasi Pompa Air sungai :

Fungsi : Untuk memompa air sungai ke bak sedimentasi

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,8358 ft3/s

Ukuran Pipa : 8 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 299,0974 ft

daya pompa : 6 HP

n : 1 buah

2. Bak Sedimentasi (F-212)

Fungsi : Untuk mengendapkan partikel diskrit (partikel yang bisa

mengendap dengan sendirinya) yang ada pada air sungai

sebelum dialirkan ke dalam bak skimmer.

Bahan konstruksi : Beton bertulang.

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 84834,8205 kg/jam = 187028,5420 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas

= 3kg/m 995,68

kg/jam84834,8205

= 85,2029 m3/jam = 0,0237 m

3/s

Waktu pengendapan 3,5 jam

Page 435: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Volume air = 85,2029 m3/jam x 3,5 jam

= 298,2102 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m2102,298 3

= 372,7628 m3

Menentukan dimensi bak

I

II

t

t' = 0,25 t

P

L

T

Volume I = Volume persegi panjang

= P x L x t

Volume II = Volume segi tiga

= ½ x P x L x t’

dimana t’ = 0,25 t (asumsi)

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Maka :

Volume bak = Volume I + Volume II

372,7628 = (P x L x t) + (1/2 x P x L x t’)

= ((5X) x (3X) x (2X)) + (1/2 x (5X) x (3X) x (0,25 x

(2X)))

= 33,75 X3

372,7638 m3 = 33,75 X

3

Page 436: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

X3 = 11,0448 m

x = 2,2270 m

Jadi ukuran bak sedimentasi :

Panjang (P) = 5 x 2,2270 m

= 11,1350 m

Lebar (L) = 3 x 2,2270 m

= 6,6810 m

Tinggi (t) = 2 x 2,2270 m

= 4,4540 m

Tinggi (t’) = 0,25 x 4,4540 m

= 1,1135 m

Tinggi (T) = 4,4540 m + 1,1135 m

= 5,5675 m

Spesifikasi Bak Sedimentasi :

Fungsi : Untuk mengendapkan lumpur yang terikut

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 11,1350 m

Lebar : 6,6810 m

Tinggi : 5,5675 m

Jumlah : 1 buah

3. Pompa Sedimentasi (L-213)

Fungsi : Untuk memompa air dari bak sedimentasi ke bak skimer

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 84834,8205 kg/jam

Page 437: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 187028,5420 lb/jam = 51,9524 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 .10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/5420,187028

ftlb

jamlb

= 3008,9122 ft3/jam = 50,1482 ft

3/menit

= 0,8358 ft3/detik = 375,1371 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,8358) 0,45

(62,1582)0,13

= 6,1541

8 in IPS Sch 40” (Geankoplis App.A.5 tabel A.5-1 hal 892)

OD = 8,625 in = 0,7188 ft

A = 0,3474 ft2

ID = 7,981 in = 0,6651 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/4059,2

3474,0

/8358,02

3

Menentukan NRe

NRe = 0562,18501710.3758,5

4059,26651,001582,624

xxDv

Karena 185017,0562 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

001,06651,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,0053

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

Page 438: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 99,0974 ft

Δl = 200 + 99,0974 ft

= 299,0974 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,0053 . 174,32.2

4059,2.

0,6651

299,0974 2

= 0,8576

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,3474 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0019,0

174,32.2

)/4059,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.8249,0

174,32.2

)/4059,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

Page 439: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..09,0

174,32.2

)/4059,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (0,8576 + 0,0019 + 0,8249 + 0,09)ft.lbf.lbm

= 1,17743 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,4059 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7743,1)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)04059,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 31,8643 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 0099,3550

1582,62/4974,1)8643,31( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 63 %

BHP = HpHpP

WHP57776,4

63,0

0099,3

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 87 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

64914,587,0

5

Spesifikasi Pompa Bak Sedimentasi :

Fungsi : Untuk memompa air dari bak sedimentasi ke bak skimer

Page 440: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,8358 ft3/s

Ukuran Pipa : 8 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 299,0974 ft

daya pompa : 6 HP

n : 1 buah

4. Bak Skimer (F-214)

Fungsi : Untuk memisahkan kotoran yang terapung

Bahan konstruksi : Beton bertulang.

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 84834,8205 kg/jam = 187028,5420 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas

= 3kg/m 995,68

kg/jam84834,8205

= 85,2029 m3/jam

= 0,0237 m3/s

Waktu pengendapan 3,5 jam

Volume air = 85,2029 m3/jam x 3,5 jam

= 298,2101 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m2101,298 3

= 372,7627 m3

Page 441: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Maka :

Volume bak = Volume

372,7627 = (P x L x t)

= ((5X) x (3X) x (2X))

= 30 X3

372,7627 m3 = 30 X

3

X3 = 12,4254 m

x = 2,3162 m

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Panjang (P) = 5 x 2,3162 m

= 11,5808 m

Lebar (L) = 3 x 2,3126 m

= 6,9485 m

Tinggi (t) = 2 x 2,3216 m

= 4,6323 m

Spesifikasi Bak Skimer :

Fungsi : Untuk memisahkan kotoran yang terapung

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Page 442: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Panjang : 11,5808 m

Lebar : 6,9485 m

Tinggi : 4,6323 m

Jumlah : 1 buah

5. Pompa Skimer (L-215)

Fungsi : Untuk memompa air dari bak skimer ke tangki clarifier

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 84834,8205 kg/jam

= 187028,5420 lb/jam = 51,9524 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/5420,187028

ftlb

jamlb

= 3008,9122 ft3/jam = 50,1482 ft

3/menit

= 0,8358 ft3/detik = 375,1371 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,8358) 0,45

(62,1582)0,13

= 6,1541

8 in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 tabel A.5-1 hal 892)

OD = 8,625 in = 0,7188 ft

A = 0,3474 ft2

ID = 7,981 in = 0,6651 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/4059,2

3474,0

/8358,02

3

Menentukan NRe

Page 443: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

NRe = 0562,18501710.3758,5

4059,26651,001582,624

xxDv

Karena 185017,0562 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

001,06651,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,0053

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 99,0974 ft

Δl = 200 + 99,0974 ft

= 299,0974 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,0053 . 174,32.2

4059,2.

0,6651

299,0974 2

= 0,8576

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,3474 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0019,0

174,32.2

)/4059,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Page 444: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.8249,0

174,32.2

)/4059,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..09,0

174,32.2

)/4059,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (0,8576 + 0,0019 + 0,8249 + 0,09)ft.lbf.lbm

= 1,17743 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,4059 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7743,1)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)04059,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 31,8643 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 0099,3550

1582,62/4974,1)8643,31( 3 xsftxHp

Page 445: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 63 %

BHP = HpHpP

WHP57776,4

63,0

0099,3

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 87 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

64914,587,0

5

Spesifikasi Pompa Bak Skimer :

Fungsi : Untuk memompa air dari bak skimer ke tangki clarifier

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,8358 ft3/s

Ukuran Pipa : 8 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 299,0974 ft

daya pompa : 6 HP

n : 1 buah

6. Tangki Clarifier (H-210)

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi yaitu dengan jalan

penambahan alum atau Al2(SO4)3.18 H2O

Bahan : HAS SA 240 Grade B

A. Dasar perancangan

Rate air : 84834,8205 kg/jam = 187028,5420 lb/jam

ρ air : 62,1582 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas =

3kg/m 995,68

kg/jam84834,8205

Page 446: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 85,2029 m3/jam

Waktu pengendapan (2 – 6 jam) dipilih waktu 6 jam

(Tex Book Of Water Supply and Sanitary Enginering, hal 128)

Volume air = 85,2029 m3/jam x 6 jam

= 511,2174 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m2174,511 3

= 639,0217 m3

Untuk water treatment penambahan alum sebagai koagulan bisa

ditambahkan dalam range 20 – 70 ppm.

(Tex Book Of Water Supply and Sanitary Enginering, hal 128)

Kebutuhan alum = 30% dari volume air dengan konsentrasi 70 ppm

atau 70 mg tiap 1 L air (0,07 kg/m3).

Jadi kebutuhan alum = (30 % x 639,0217 m3) x 0,07 kg/m

3

= 10,7356 kg/jam

Kebutuhan alum tiap hari = hari1

jam24 x 10,7356 Kg/jam

= 257,6536 Kg/hari

Menentukan Dimensi Tangki (di)

Volume Total = Volume Tutup Bawah + Volume Silinder

30217,639 m = Ls4

diπ

α1/2tg24

diπ 23

dimana: Ls = 1,5 di

= 0,0755 di3 + 1,1775 di

3

di = 7,9895 m

maka Ls = 1,5 x 7,9895 = 11,9843 m

Tinggi tutup bawah berbentuk conis (hb):

Page 447: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

tg ½ α = h

xdi5,0

tg ½ . 120º = h

x 9895,75,0

h = 3,4595 m

Tinggi total (H) = Ls + hb

= 11,9843 m + 3,4595 m

= 15,4438 m

Tinggi liquid dalam silinder (Lls)

VL = α1/2tg

di

4

3

x + (0,25 . π . di2 . Lls )

511,2174 m3 = 88,6308 Lls

Lls = 5,7679 m

Menentukan Pengaduk

Jenis pengaduk : Flat Six Blade Turbin with 4 baffle

Data-data dari tabel 3.4-1 Geankoplis hal 144 :

Da/Dt = 0,3 – 0,5

C/Dt = 0,33

H/Dt = 1

W/Da = 0,2

L/Da = 0,25

J/Da = 0,0833

Dimana :

Dt = diameter luar tangki

Da = diameter pengaduk

C = tinggi pengaduk dari tangki dasar

H = tinggi larutan dalam tangki

W = lebar daun pengaduk.

L = panjang daun pengaduk

J = lebar baffle

Page 448: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menentukan diameter pengaduk.

Da/Dt = 0,5

Da = 0,5 Dt

= 0,5 x 7,9899 m = 3,9948 m

Menentukan tinggi pengaduk dari dasar tangki.

C/Dt = 0,33

C = 0,33 Dt

= 0,33 x 7,9899 m = 2,6365 m

Menentukan lebar daun pengaduk.

W/Da = 0,2

W = 0,2 Da

= 0,2 x 3,9948 = 0,7990 m

Menentukan panjang daun pengaduk

L/Da = 0,25

L = 0,25 Da

= 0,25 x 3,9948 m = 0,9987 m

Menentukan lebar baffle

J/Da = 0,0833

J = 0,0833 Da

= 0,0833 x 3,9948 m = 0,3328 m

Menentukan Daya Pengaduk

Besarnya kecepatan putaran pengaduk pada tangki clarifier sebesar

8 rpm. (Stanley M. Walas, hal 320)

Kecepatan putar (N) = 8 rpm

air = 0,8 cp = 8.10-3

kg/m.s

ρ air = 995,68 kg/m3

NRe = μ

.N.ρD2

a (Perry, 6

ed, hal. 19-8 )

NRe = μ

.N.ρD2

a

Page 449: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 3

2

10.8

995,68 x )60/8(x)9948,3(

= 264820,4858 (aliran turbulen >> 4000)

Dari Geankoplis fig. 3.4-4 hal. 145, diperoleh Np = 5

Maka, P = Np . ρ . N3 . Da

5

= 5 x 995,68 x (8/60) 3 x 3,9948

5

= 12005,0399 W = 12,0050 Kw = 16,0990 Hp ≈ 16,5 Hp

Spesifikasi Tangki Clarifier :

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya flokulasi yaitu

dengan jalan penambahan alum.

Bahan Konstruksi : HAS SA 240 Grade B.

Diameter tangki : 7,9895 m

Tinggi silinder : 11,9843 m

Tinggi tutup bawah : 3,4595 m

Tinggi tangki : 15,4438 m

Diameter pengaduk : 3,9948 m

Tinggi pengaduk : 2,6365 m

Lebar daun pengaduk : 0,7990 m

Panjang daun pengaduk : 0,9627 m

Lebar baffle : 0,3328 m

Daya pengaduk : 16,5 Hp

Jumlah : 1 buah

7. Bak Air Clarifier (F-216)

Fungsi : Untuk menampung air dari tangki clarifier sebelum masuk

sand filter

Bahan konstruksi : Beton bertulang

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 151988,3283 kg/jam = 335076,5083 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Page 450: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas =

3kg/m 995,68

kg/jam84834,8205

= 85,2029 m3/jam = 0,0237 m

3/s

Waktu pengendapan 3,5 jam

Volume air = 85,2029 m3/jam x 3,5 jam

= 298,2101 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m2101,298 3

= 372,7627 m3

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Maka :

Volume bak = Volume

372,7627 = (P x L x t)

= ((5X) x (3X) x (2X))

= 30 X3

372,7627 m3 = 30 X

3

X3 = 12,4254 m

x = 2,3162 m

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Page 451: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Panjang (P) = 5 x 2,3162 m

= 11,5808 m

Lebar (L) = 3 x 2,3126 m

= 6,9485 m

Tinggi (t) = 2 x 2,3216 m = 4,6323 m

Spesifikasi Bak Air Clarifier :

Fungsi :Untuk menampung air dari tangki clarifier sebelum

masuk sand filter

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 11,5808 m

Lebar : 6,9485 m

Tinggi : 4,6323 m

Jumlah : 1 buah

8. Pompa Clarifier (L-217)

Fungsi : Untuk memompa air dari bak clarifier ke sand filter

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 84834,8205 kg/jam

= 187028,5420 lb/jam = 51,9524 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/5420,187028

ftlb

jamlb

= 3008,9122 ft3/jam= 50,1482 ft

3/menit

= 0,8358 ft3/detik = 375,1371 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Page 452: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,8358) 0,45

(62,1582)0,13

= 6,1541

8 in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 tabel A.5-1 hal 892)

OD = 8,625 in = 0,7188 ft

A = 0,3474 ft2

ID = 7,981 in = 0,6651 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/4059,2

3474,0

/8358,02

3

Menentukan NRe

NRe = 0562,18501710.3758,5

4059,26651,001582,624

xxDv

Karena 185017,0562 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

001,06651,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,0053

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,6651)+(4 x 35 x 0,6651)

= 99,0974 ft

Δl = 200 + 99,0974 ft

= 299,0974 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,0053 . 174,32.2

4059,2.

0,6651

299,0974 2

Page 453: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,8576

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,3474 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0019,0

174,32.2

)/4059,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.8249,0

174,32.2

)/4059,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2= (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..09,0

174,32.2

)/4059,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (0,8576 + 0,0019 + 0,8249 + 0,09)ft.lbf.lbm

= 1,17743 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

Page 454: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,4059 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7743,1)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)04059,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 31,8643 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 0099,3550

1582,62/4974,1)8643,31( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 63 %

BHP = HpHpP

WHP57776,4

63,0

0099,3

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 87 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

64914,587,0

5

Spesifikasi Pompa Clarifier :

Fungsi : Untuk memompa air dari bak clarifier ke sand filter

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,8358 ft3/s

Ukuran Pipa : 8 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 299,0974 ft

daya pompa : 6 HP

n : 1 buah

9. Sand Filter (H-218)

Page 455: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Tempat untuk menghilangkan warna, rasa dan bau air sungai

Tipe : Tangki silinder dengan tutup atas dan bawah flat

Bahan Konstruksi : HAS SA 240 Grade B

A. Dasar Perhitungan

Rate air : 84834,8205 kg/jam = 187028,5420 lb/jam

ρ air : 62,1582 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas =

3kg/m 995,68

kg/jam 84834,8205

= 85,2029 m3/jam

Waktu pengendapan 3,5 jam

Volume air = 85,2029 m3/jam x 3,5 jam

= 298,2101 m3

Direncanakan volume liquid = 80 % volume bak, sehingga:

Volume tangki = 0,8

m2101,298 3

= 372,7627 m3

Volume ruang kosong = 20 % volume tangki

Volume ruang kosong = (20 %) x (372,7627 m3) = 74,5525 m

3

Porositas = padatanVkosongruangV

kosongruangV

Diasumsikan porositas bad sebesar 0,4 maka

Volume padatan = 111,8288 m3

Volume total tangki = Volume padatan + Volume air

= 111,8288 m3 + 298,2101 m

3

= 410,0389 m3

Page 456: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menentukan dimensi tangki

Volume silinder = ¼ . Di2 . Ls

Diasumsikan Ls = 1,5 Di

372,7627 m3 = ¼ . (Di)

2 . 1,5 Di

Di = 6,8154 m

Jadi tinggi silinder (Ls) = 1,5 x 6,8154 m = 10,2231 m

Menentukan tinggi tutup atas dan bawah (h)

h = 1/2tan

Di 1/2 =

20)1 x (1/2tan

(6,8154) 1/2 = 1,9674 m

Jadi tinggi total tangki = Ls + 2h

= 10,2231 m + 2(1,9674) m

= 14,1578 m

Spesifikasi Sand Filter:

Fungsi : Tempat untuk menghilangkan warna, rasa dan

bau air sungai

Tipe : Tangki silinder dengan tutup atas dan bawah

plat

Bahan Konstruksi : HAS SA 240 Grade B.

Tinggi (H) : 14,1578 m

Diameter (Di) : 6,8154 m

Jumlah : 1 buah

10. Bak air bersih (F-219)

Fungsi : Untuk menampung air dari sand filter sebelum masuk

kation exchanger

Bahan konstruksi : Beton bertulang

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 84834,8205 kg/jam = 187028,5420 lb/jam

Page 457: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas =

3kg/m 995,68

kg/jam84834,8205

= 85,2029 m3/jam = 0,0237 m

3/s

Waktu pengendapan 3,5 jam

Volume air = 85,2029 m3/jam x 3,5 jam

= 298,2101 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m2101,298 3

= 372,7627 m3

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Maka :

Volume bak = Volume

372,7627 = (P x L x t)

= ((5X) x (3X) x (2X))

= 30 X3

372,7627 m3 = 30 X

3

X3 = 12,4254 m

x = 2,3162 m

Page 458: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Panjang (P) = 5 x 2,3162 m

= 11,5808 m

Lebar (L) = 3 x 2,3126 m

= 6,9485 m

Tinggi (t) = 2 x 2,3216 m

= 4,6323 m

Spesifikasi Bak Air Bersih

Fungsi : Untuk menampung air dari sand filter sebelum

masuk kation exchanger

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 11,5808 m

Lebar : 6,9485 m

Tinggi : 4,6323 m

Jumlah : 1 buah

11. Pompa Ke Bak Khlorinasi (L-223)

Fungsi : Untuk memompa air dari bak air bersih ke vessel chlorinasi

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 2058,9270 kg/jam

= 4539,1516 lb/jam = 1,2609 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/1516,4539

ftlb

jamlb

= 73,0258 ft3/jam = 1,2171 ft

3/menit

Page 459: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,0203 ft3/detik = 9,1045 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,0203) 0,45

(62,1582)0,13

= 1,1546 in

1 ¼ in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 1,660 in = 0,1383 ft

A = 0,0104 ft2

ID = 1,380 in = 0,1150 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/9505,1

0104,0

/0203,02

3

Menentukan NRe

NRe = 6309,2593510.3758,5

9505,11150,01582,624

xxDv

Karena 25935,6309 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

0074,01150,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,009

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,1150)+(4 x 35 x 0,1150)

= 17,1350 ft

Δl = 200 + 17,1350 ft

= 217,1350 ft

Menghitung friksi pipa

Page 460: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,009 . 174,32.2

9505,1.

0,1150

217,1350 2

= 4,0187

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,0104 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0015,0

174,32.2

)/9505,1(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.5421,0

174,32.2

)/9505,1(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..0591,0

174,32.2

)/9505,1(1

2

22

sehingga:

ΣF = (4,0187 + 0,0015 + 0,5421 + 0,0591)ft.lbf.lbm

= 4,6214 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

Page 461: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 1,9505 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

6214,4)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)09505,1(

174,322

1 22 =0

-Ws = 35,8682 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 0822,0550

1582,62/4974,1)6882,35( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 48 %

BHP = HpHpP

WHP5,01713,0

48,0

0822,0

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 80 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

16250,08,0

5,0

Spesifikasi Pompa Ke Bak Chlorinasi

Fungsi : Untuk memompa air dari bak air bersih ke vessel

chlorinasi

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,0203 ft3/s

Ukuran Pipa : 1 ¼ in IPS Sch 40”

Page 462: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Panjang pipa : 217,1350 ft

daya pompa : 1 HP

n : 1 buah

12. Bak Khlorinasi (F-224)

Fungsi : Untuk menampung air bersih yang digunakan sebagai

air sanitasi.

Bahan konstruksi : Beton bertulang

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 2058,9270 kg/jam = 4539,1516 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas =

3kg/m 995,68

kg/jam2058,9270

= 2,0679 m3/jam

Waktu pengendapan 3,5 jam

Volume air = 2,0679 m3/jam x 3,5 jam

= 6,2036 m3

= 6203,5804 L

Kebutuhan clorin = 30 mg/L x 6203,5804 L

= 186107,4124 mg = 186,1074 g

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m2036,6 3

= 7,7545 m3

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Page 463: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Maka :

Volume bak = P x L x t

7,7545 = ((5X) x (3X) x (2X))

= 30 X3

X3 = 0,2585 m

x = 0,6370 m

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Panjang (P) = 5 x 0,6370 m

= 3,1850 m

Lebar (L) = 3 x 0,6370 m

= 1,9110 m

Tinggi (t) = 2 x 0,6370 m

= 1,2740 m

Spesifikasi Bak Chlorinasi :

Fungsi : Untuk menampung air bersih yang digunakan

sebagai air sanitasi.

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 3,1850 m

Lebar : 1,9110 m

Tinggi : 1,2740 m

Jumlah : 1 buah

13. Pompa Air Sanitasi (L-225)

Fungsi : Untuk memompa air dari bak klorinasi ke bak air sanitasi

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Page 464: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Rate Air = 2058,9270 kg/jam

= 4539,1516 lb/jam = 1,2609 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/1516,4539

ftlb

jamlb

= 73,0258 ft3/jam = 1,2171 ft

3/menit

= 0,0203 ft3/detik = 9,1045 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,0203) 0,45

(62,1582)0,13

= 1,1546 in

1 ¼ in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 1,660 in = 0,1383 ft

A = 0,0104 ft2

ID = 1,380 in = 0,1150 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/9505,1

0104,0

/0203,02

3

Menentukan NRe

NRe = 6309,2593510.3758,5

9505,11150,01582,624

xxDv

Karena 25935,6309 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

0074,01150,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,009

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Page 465: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,1150)+(4 x 35 x 0,1150)

= 17,1350 ft

Δl = 200 + 17,1350 ft

= 217,1350 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,009 . 174,32.2

9505,1.

0,1150

217,1350 2

= 4,0187

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,0104 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0015,0

174,32.2

)/9505,1(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.5421,0

174,32.2

)/9505,1(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

Page 466: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..0591,0

174,32.2

)/9505,1(1

2

22

sehingga:

ΣF = (4,0187 + 0,0015 + 0,5421 + 0,0591)ft.lbf.lbm

= 4,6214 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 1,9505 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

6214,4)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)09505,1(

174,322

1 22 =0

-Ws = 35,8682 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 0822,0550

1582,62/4974,1)6882,35( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 48 %

BHP = HpHpP

WHP5,01713,0

48,0

0822,0

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 80 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

16250,08,0

5,0

Spesifikasi Pompa Air Sanitasi

Fungsi : Untuk memompa air dari bak klorinasi ke bak air sanitasi

Page 467: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,0203 ft3/s

Ukuran Pipa : 1 ¼ in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 217,1350 ft

daya pompa : 1 HP

n : 1 buah

14. Bak Air Sanitasi (F-226)

Fungsi : Untuk menampung air sanitasi

Bahan konstruksi : Beton bertulang

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 2058,9270 kg/jam = 4539,1516 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas =

3kg/m 995,68

kg/jam2058,9270

= 2,0679 m3/jam

Waktu pengendapan 3 jam

Volume air = 2,0679 m3/jam x 3 jam

= 6,2036 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m2036,6 3

= 7,7545 m3

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Page 468: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Maka :

Volume bak = P x L x t

7,7545 = ((5X) x (3X) x (2X))

= 30 X3

X3 = 0,2585 m

x = 0,6370 m

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Panjang (P) = 5 x 0,6370 m

= 3,1850 m

Lebar (L) = 3 x 0,6370 m

= 1,9110 m

Tinggi (t) = 2 x 0,6370 m

= 1,2740 m

Spesifikasi Bak Air Sanitasi :

Fungsi : Untuk menampung air bersih yang digunakan

sebagai air sanitasi.

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 3,1850 m

Lebar : 1,9110 m

Tinggi : 1,2740 m

Jumlah : 1 buah

15. Pompa air bersih (L-221)

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke kation exchanger

Type : Centrifugal pump

Page 469: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bahan konstruksi : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 71185,8521 kg/jam

= 156937,7533 lb/jam = 43,5938 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/7533,156937

ftlb

jamlb

= 2524,8121 ft3/jam = 42,0802 ft

3/menit

= 0,7013 ft3/detik = 314,7817 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,7013) 0,45

(62,1582)0,13

= 5,6870 in

6 in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 6,625 in = 0,5521 ft

A = 0,1006 ft2

ID = 6,065 in = 0,5054 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/4962,3

2006,0

/7013,02

3

Menentukan NRe

NRe = 6171,20431610.3758,5

4962,35054,01582,624

xxDv

Karena 204316,6171 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

0017,05054,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Page 470: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diperoleh f = 0,005

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,5054)+(4 x 35 x 0,5054)

= 75,3071 ft

Δl = 200 + 75,3071 ft

= 275,3071 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,005 . 174,32.2

4962,3.

0,5054

275,3071 2

= 2,2350

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,2006 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0027,0

174,32.2

)/4962,3(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.7419,1

174,32.2

)/4962,3(17,9

2.

22

Page 471: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2= (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..1900,0

174,32.2

)/4962,3(1

2

22

sehingga:

ΣF = (2,2350 + 0,0027 + 1,7419 + 0,1900)ft.lbf.lbm

= 4,1696 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 3,4962 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

1696,4)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)04962,3(

174,322

1 22 =0

-Ws = 35,5471 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 8175,2550

1582,62/7013,0)5471,35( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 83 %

BHP = HpHpP

WHP5,33946,3

83,0

8175,2

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 85 %

Page 472: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Daya Pompa Aktual = HPBHP

5,41176,485,0

5,3

Spesifikasi Pompa Air Bersih :

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke kation exchanger

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,7013 ft3/s

Ukuran Pipa : 6 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 275,3071 ft

daya pompa : 4,5 HP

n : 1 buah

16. Tangki kation exchanger (D-220A)

Fungsi : Untuk menghilangkan ion-ion positif yang dapat

menyebabkan kasadahan air.

Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade B

Dasar perhitungan

Rate aliran = 71185,8521 kg/jam = 156937,7533 lb/jam = 43,5938 lb/dt

Densitas T= 30oC = 995,68 kg/m3 = 62,1582 lb/ft

3

Viskositas ( ) air T= 30oC = 0,8 cp = 5,3758 .10-4

lb/ft.dt

Rate volumetrik (Qf) =3/ft1582,62

/7533,156937

lb

jamlb = 2524,8121 ft

3/jam

= 42,0802 ft3/menit = 314,7817 gpm

= 0,7013 ft3/dt

Diketahui dari (Stainley M.Walas “Chemical Process Equipment”)

- Tangki berbentuk silinder

- Laju air = (6 - 8) gpm/ ft2

Page 473: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

- Resin yang digunakan Polystiren Phosphonat, dimana:

Densitasnya : 0,74 kg/L = 0,00074 kg/m3

- Tinggi bed : (1-3) m

Luas penampang tangki = 2

24636,52

/6

7817,314

airkecepatan

rft

ftgpm

gpmvolumetrikate

Volume bed = luas penampang tangki x tinggi bed

= 52,4636 ft2 x (3 x 3,2808) ft

= 516,3727 ft3 = 14,6220 m

3

Banyaknya bed = volume bed x berat jenis bed

= 14,6220 m3 x 0,00074 kg/m

3

= 0,0108 kg

Menentukan dimensi tangki kation exchanger

Luas penampang tangki = 4

Di2

52,4636 ft2 = 0,785 . Di

2

Di = 8,1730 ft = 2,4912 m = 98,0765

Dimana : Ls = 1,5 Di

Jadi tinggi silinder : 1,5 x Di = 1,5 x 2,4912 m = 3,7367 m = 12,2596 ft

Menentukan tekanan design (Pdesign) :

P design = P operasi + P hidrostatik

P hidrostatik = psiaH

8602,4144

)12596,12(1582,62

144

)1.(

P design = (14,7 + 4,8602 ) psia – 14,7 = 4,8602 psig

Menentukan tebal silinder (ts) :

Bahan : HAS SA 240 grade B

Dengan nilai f = 18750 dan pengelasan double welded, E = 0,8

CP0,6Ef2

DPt

i

iis =

16

1

8602,46,08,0187502

0765,988602,4

Page 474: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,0784 in x 16

16

= 16

3

16

2543,1in in

Menentukan dimensi tutup bawah = tutup atas (standart dished) :

Di = r = 8,1730 ft = 98,0765 in

OD = Di + 2 ts = 98,0765 in + 2 . (3/16) = 98,4515 in

Didapatkan : sf = 1,5 sampai 2 in, diambil 2 in

Icr = 9/16 in

Tebal tutup (thb = tha) :

tha = thb = CPi0,1Ef

rPi0,885

= 16

1

8602,40,18,0750.81

0765,988602,40,885

= 0,0906 in x 16

16

= 16

3

16

4500,1in in

Tinggi tutup (ha = hb) :

r = Di = 8,1730 ft = 98,0765 in

a = Di / 2 = 98,0765 in / 2 = 49,0382 in

AB = a – icr = 49,0382 in – 9/16 in = 48,4757 in

BC = r – icr = 98,0765 in – 9/16 in = 97,5140 in

AC = inABBC 6114,844757,485140,97 2222

b = inABBCr 4651,134757,485140,9722

jadi : ha = hb = b + tha + sf

= 13,4651 in + 3/16 + 2

= 15,6526 in = 0,3976 m

Spesifikasi tangki kation exchanger :

Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade B

Page 475: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Diameter dalam tangki : 2,4912 m

Diameter luar tangki : 2,5007 m

Tinggi silinder : 3,7367 m

Tebal silinder : 3/16 in

Tebal tutup bawah = tutup atas : 3/16 in

Tinggi tutup bawah = tutup atas : 0,3976 m

Tinggi tangki : 4,5319 m

Banyaknya tangki kation : 1 buah

17. Tangki Anion Exchanger (D-220B)

Fungsi : Untuk menghilangkan ion-ion negatif yang dapat

menyebabkan kasadahan air.

Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade B

Dasar perhitungan

Rate aliran = 71185,8521 kg/jam = 156937,7533 lb/jam

= 43,5938 lb/dt

Densitas T= 30oC = 995,68 kg/m3 = 62,1582 lb/ft

3

Viskositas ( ) air T= 30oC = 0,8 cp = 5,3758 .10-4

lb/ft.dt

Rate volumetrik (Qf) =3/ft1582,62

/7533,156937

lb

jamlb = 2524,8121 ft

3/jam

= 42,0802 ft3/menit = 314,7817 gpm

= 0,7013 ft3/dt

Diketahui dari (Stainley M.Walas “Chemical Process Equipment”)

- Tangki berbentuk silinder

- Laju air = (6 - 8) gpm/ ft2

- Resin yang digunakan Polystiren Phosphonat, dimana:

Densitasnya : 0,74 kg/L = 0,00074 kg/m3

- Tinggi bed : (1-3) m

Page 476: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Luas penampang tangki = 2

24636,52

/6

7817,314

airkecepatan

rft

ftgpm

gpmvolumetrikate

Volume bed = luas penampang tangki x tinggi bed

= 52,4636 ft2 x (3 x 3,2808) ft

= 516,3727 ft3 = 14,6220 m

3

Banyaknya bed = volume bed x berat jenis bed

= 14,6220 m3 x 0,00074 kg/m

3

= 0,0108 kg

Menentukan dimensi tangki anion exchanger

Luas penampang tangki = 4

Di2

52,4626 ft2 = 0,785 . Di

2

Di = 8,1730 ft = 2,4912 m = 98,0765 in

Dimana : Ls = 1,5 Di

Jadi tinggi silinder : 1,5 x Di = 1,5 x 2,4912 m = 3,7367 m = 12,2596 ft

Menentukan tekanan design (Pdesign) :

P design = P operasi + P hidrostatik

P hidrostatik = psiaH

8602,4144

)12596,12(1582,62

144

)1.(

P design = (14,7 + 4,8602 ) psia – 14,7 = 4,8602 psig

Menentukan tebal silinder (ts) :

Bahan : HAS SA 240 grade B

Dengan nilai f = 18750 dan pengelasan double welded, E = 0,8

CP0,6Ef2

DPt

i

iis =

16

1

8602,46,08,0187502

0765,988602,4

= 0,0784 in x 16

16

Page 477: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 16

3

16

2543,1in in

Menentukan dimensi tutup bawah = tutup atas (standart dished) :

Di = r = 8,1730 ft = 98,0765 in

OD = Di + 2 ts = 98,0765 in + 2 . (3/16) = 98,4515 in

Didapatkan : sf = 1,5 sampai 2 in, diambil 2 in

Icr = 9/16 in

Tebal tutup (thb = tha) :

tha = thb = CPi0,1Ef

rPi0,885

= 16

1

8602,40,18,0750.81

0765,988602,40,885

= 0,0906 in x 16

16

= 16

3

16

4500,1in in

Tinggi tutup (ha = hb) :

r = Di = 8,1730 ft = 98,0765 in

a = Di / 2 = 98,0765 in / 2 = 49,0382 in

AB = a – icr = 49,0382 in – 9/16 in = 48,4757 in

BC = r – icr = 98,0765 in – 9/16 in = 97,5140 in

AC = inABBC 6114,844757,485140,97 2222

b = inABBCr 4651,134757,485140,9722

jadi : ha = hb = b + tha + sf

= 13,4651 in + 3/16 + 2

= 15,6526 in = 0,3976 m

Spesifikasi tangki anion exchanger :

Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade B

Diameter dalam tangki : 2,4912 m

Diameter luar tangki : 2,5007 m

Page 478: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tinggi silinder : 3,7367 m

Tebal silinder : 3/16 in

Tebal tutup bawah = tutup atas : 3/16 in

Tinggi tutup bawah = tutup atas : 0,3976 m

Tinggi tangki : 4,5319 m

Banyaknya tangki anion : 1 buah

18. Bak air lunak (F-222)

Fungsi : Untuk menampung air untuk umpan boiler dan air proses

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bahan konstruksi : Beton bertulang

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 71185,8521 kg/jam = 156937,7533 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas =

3kg/m 995,68

kg/jam71185,8521

= 71,4947 m3/jam

Waktu pengendapan 3 jam

Volume air = 71,4947 m3/jam x 3 jam

= 214,4841 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m4841,214 3

= 268,1052 m3

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Page 479: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Maka :

Volume bak = P x L x t

268,1052 = ((5X) x (3X) x (2X))

= 30 X3

X3 = 8,9368 m

x = 2,0752 m

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Panjang (P) = 5 x 2,0752 m

= 10,3760 m

Lebar (L) = 3 x 2,0752 m

= 6,2256 m

Tinggi (t) = 2 x 2,0752 m

= 4,1504 m

Spesifikasi Bak Air Lunak

Fungsi : Untuk menampung air untuk umpan boiler dan air

proses

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 10,3760 m

Lebar : 6,2256 m

Tinggi : 4,1504 m

Jumlah : 1 buah

19. Pompa air proses (L-234)

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke peralatan

Type : Centrifugal pump

Page 480: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Bahan konstruksi : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 63740,7493 kg/jam

= 140524,1308 lb/jam = 39,0345 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/1308,140524

ftlb

jamlb

= 2260,7500 ft3/jam = 37,6792 ft

3/menit

= 0,6280 ft3/detik = 281,8597 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,6280) 0,45

(62,1582)0,13

= 5,4112 in

6 in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 6,625 in = 0,5521 ft

A = 0,2006 ft2

ID = 6,065 in = 0,5054 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/1305,3

2006,0

/6280,02

3

Menentukan NRe

NRe = 7893,18294710.3758,5

1305,35054,01582,624

xxDv

Karena 182947,7893 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

Page 481: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

0017,05054,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,006

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,5054)+(4 x 35 x 0,5054)

= 75,3071 ft

Δl = 200 + 75,3071 ft

= 275,3071 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,006 . 174,32.2

1305,3.

0,5054

275,3071 2

= 1,9911

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,2006 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0024,0

174,32.2

)/1305,3(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Page 482: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.3966,1

174,32.2

)/1305,3(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..1523,0

174,32.2

)/1305,3(1

2

22

sehingga:

ΣF = (1,9911 + 0,0024 + 1,3966 + 0,1523)ft.lbf.lbm

= 3,5424 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 3,1305 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

5424,3)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)01305,3(

174,322

1 22 =0

-Ws = 34,8823 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 4757,2550

1582,62/6280,0)8823,34( 3 sxftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 83 %

Page 483: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BHP = HpHpP

WHP39827,2

83,0

4757,2

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 85 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

45294,385,0

3

Spesifikasi Pompa Air Bersih

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke peralatan

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,6280 ft3/s

Ukuran Pipa : 6 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 275,3071 ft

daya pompa : 4 HP

n : 1 buah

20. Pompa air pendingin (L-241)

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke bak air pendingin

Type : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 11590,0414 kg/jam

= 25551,6370 lb/jam = 7,0977 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/6370,25551

ftlb

jamlb

= 411,0743 ft3/jam = 6,8512 ft

3/menit

Page 484: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 0,1142 ft3/detik = 51,2508 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,1142) 0,45

(62,1582)0,13

= 2,5125 in

3 in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 3,500 in = 0,2917 ft

A = 0,0513 ft2

ID = 3,068 in = 0,2557 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/2259,2

0513,0

/1142,02

3

Menentukan NRe

NRe = 0920,6580110.3758,5

2259,22557,01582,624

xxDv

Karena 65801,0920 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

0033,02557,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,007

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,2557)+(4 x 35 x 0,2557)

= 38,0943 ft

Δl = 200 + 38,0943 ft

= 238,0943 ft

Menghitung friksi pipa

Page 485: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,007 . 174,32.2

2259,2.

0,2557

238,0943 2

= 2,0077

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,2006 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0017,0

174,32.2

)/2259,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.7060,0

174,32.2

)/2259,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..0770,0

174,32.2

)/2259,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (2,0077 + 0,0017 + 0,7060 + 0,0770)ft.lbf.lbm

= 2,7925 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Page 486: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,2259 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7925,2)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)02259,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 34,0571 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 4395,0550

1582,62/6280,0)0571,34( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 48 %

BHP = HpHpP

WHP19156,0

48,0

4395,0

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 86 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

5,11628,186,0

1

Spesifikasi Pompa Air Bersih

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke bak air pendingin

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,1142 ft3/s

Ukuran Pipa : 3 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 238,0943 ft

daya pompa : 1,5 HP

Page 487: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

n : 1 buah

21. Bak air pendingin (F-242)

Fungsi : Untuk menampung air pendingin

Bahan konstruksi : Beton bertulang

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 11590,0414 kg/jam = 25551,6370 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

B. Perhitungan :

Menetukan volume liquida

Rate volumetrik (Q) = airρ

AirKapasitas

= 3kg/m 995,68

kg/jam11590,0414

= 11,6403 m3/jam

Waktu pengendapan 3 jam

Volume air = 11,6403 m3/jam x 3 jam

= 34,9210 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m9210,34 3

= 43,6512 m3

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 5 : 3 : 2

Maka :

Volume bak = P x L x t

Page 488: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

43,6512 = ((5X) x (3X) x (2X))

= 30 X3

X3 = 1,4550 m

x = 1,1332 m

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Panjang (P) = 5 x 1,1332 m

= 5,6658 m

Lebar (L) = 3 x 1,1332 m

= 3,3995 m

Tinggi (t) = 2 x 1,1332 m

= 2,2663 m

Spesifikasi Bak Air Pendingin

Fungsi : Untuk menampung air pendingin

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 5,6658 m

Lebar : 3,3995 m

Tinggi : 2,2663 m

Jumlah : 1 buah

22. Pompa air pendingin ke peralatan (L-243)

Fungsi : Untuk memompa air pendingin ke peralatan

Type : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 11590,0414 kg/jam

= 25551,6370 lb/jam = 7,0977 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

Page 489: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/6370,25551

ftlb

jamlb

= 411,0743 ft3/jam

= 6,8512 ft3/menit

= 0,1142 ft3/detik

= 51,2508 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,1142) 0,45

(62,1582)0,13

= 2,5125 in

3 in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 3,500 in = 0,2917 ft

A = 0,0513 ft2

ID = 3,068 in = 0,2557 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/2259,2

0513,0

/1142,02

3

Menentukan NRe

NRe = 0920,6580110.3758,5

2259,22557,01582,624

xxDv

Karena 65801,0920 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

0033,02557,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,007

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Page 490: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,2557)+(4 x 35 x 0,2557)

= 38,0943 ft

Δl = 200 + 38,0943 ft

= 238,0943 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,007 . 174,32.2

2259,2.

0,2557

238,0943 2

= 2,0077

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,2006 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0017,0

174,32.2

)/2259,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.7060,0

174,32.2

)/2259,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Page 491: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..0770,0

174,32.2

)/2259,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (2,0077 + 0,0017 + 0,7060 + 0,0770)ft.lbf.lbm

= 2,7925 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,2259 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7925,2)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)02259,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 34,0571 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 4395,0550

1582,62/6280,0)0571,34( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 48 %

BHP = HpHpP

WHP19156,0

48,0

4395,0

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 86 %

Page 492: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Daya Pompa Aktual = HPBHP

5,11628,186,0

1

Spesifikasi Pompa Air Bersih

Fungsi : Untuk memompa air pendingin ke peralatan

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,1142 ft3/s

Ukuran Pipa : 3 in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 238,0943 ft

daya pompa : 1,5 HP

n : 1 buah

23. Cooling Tower (P-240)

Fungsi : Untuk mendinginkan air yang akan digunakan sebagai air

pendingin.

A. Dasar Perancangan :

Rate air : 11590,0414 kg/jam = 25551,6370 lb/jam

ρ air : 62,1852 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

air : 0,8 cp = 3,3758 .10-4

lb/ft.dt

B. Perhitungan :

Rate volumetrik (Qf) =3lb/ft158262,

lb/jam6370,25551 = 411,0743 ft

3/jam

= 6,8512 ft3/menit = 0,1142 ft

3/dt

= 51,2508 gpm

Diketahui :

Tangki berbentuk silinder

Tinggi menara : 5 m

suhu wet bulb udara = 25oC = 77

oF

suhu air masuk menara = 45oC = 113

oF

Page 493: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

suhu air pendingin = 30oC = 86

oF

Digunakan counter flow encluced draft tower, dari Perry’s fig 12-14

hal 12-16 maka didapatkan konsentrasi air = 2,5 gpm/ft2

Luas penampang tangki= 2

25003,20

/5,2

2508,51

airkecepatan

rft

ftgpm

gpmvolumetrikate

= 1,9046 m2

Menentukan dimensi cooling tower

Luas penampang tangki = 4

Di2

1,9046 ft2 = 0,785 . Di

2

Di = 1,5576 m

Menentukan volume cooling tower :

Direncanakan tinggi tower (L) = 5 meter

Volume tangki = 322

5228,954

5576,1

4mL

Di

Dari Perry’s edisi 6, gambar 12-15 hal 12-16, didapatkan :

Standart power performance adalah 100 %, maka :

Hp fan/luas tower area (ft2) = 0,041 Hp/ft

2

Hp fan = 0,041 Hp/ft2 x luas tower (ft

2)

= (0,041 Hp/ft2) x (20,5003 ft

2)

= 0,8405 Hp ≈ 1 Hp

Spesifikasi cooling tower :

Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade B

Diameter tangki : 1,5576 m

Tinggi silinder : 5 m

Daya fan : 1 Hp

Banyaknya cooling tower : 1 buah

24. Pompa Deaerator (L-231)

Fungsi : Untuk mengalirkan air dari bak lunak ke deaerator

Page 494: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Type : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 7445,1028 kg/jam

= 16413,6225 lb/jam = 4,5593 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/6225,16413

ftlb

jamlb

= 264,0621 ft3/jam = 4,4010 ft

3/menit

= 0,0734 ft3/detik = 32,9220 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,0734) 0,45

(62,1582)0,13

= 2,0590 in

2 ½ in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 2,875 in = 0,2396 ft

A = 0,0332 ft2

ID = 2,469 in = 0,2058 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/2080,2

0332,0

/0734,02

3

Menentukan NRe

NRe = 3813,5252910.3758,5

2080,22058,01582,624

xxDv

Karena 52529,3813 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

Page 495: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

0041,02058,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,006

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,2058)+(4 x 35 x 0,2058)

= 30,6568 ft

Δl = 200 + 30,6568 ft

= 230,6568 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,006 . 174,32.2

2080,2.

0,5054

230,6568 2

= 1,9705

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,0332 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0017,0

174,32.2

)/2080,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

Page 496: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.6948,0

174,32.2

)/2080,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2 = (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..0758,0

174,32.2

)/2080,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (1,9705 + 0,0017 + 0,6948 + 0,0758)ft.lbf.lbm

= 2,7428 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,2080 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7428,2)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)02080,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 32,8186 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 2721,0550

1582,62/0734,0)8186,32( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 48 %

Page 497: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

BHP = HpHpP

WHP15668,0

48,0

2721,0

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 86 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

5,11628,186,0

1

Spesifikasi Pompa Deaerator

Fungsi : Untuk mengalirkan air dari bak air lunak ke deaerator

Type : Pompa centrifugal

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,0734 ft3/s

Ukuran Pipa : 2 ½ in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 230,6568 ft

daya pompa : 1,5 HP

n : 1 buah

25. Deaerator (D-232)

Fungsi : Untuk menghilangkan gas impuritis dalam air umpan

boiler dengan injeksi steam.

Bahan konstruksi : HAS 240 Grade B

Tipe : Silinder horisontal

A. Dasar Perhitungan

Rate air : 7445,1028 kg/jam = 16413,6225 lb/jam

ρ air : 62,1582 lb/ft3 = 995,68 kg/m

3

μ : 0,8 cp = 5,3758.10-4

lb/ft.s

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) =airρ

AirKapasitas =

3lb/ft62,1582

lb/jam 16413,6225

= 264,0621 ft3/jam = 4,4010 ft

3/menit

= 32,9220 gpm

Page 498: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Waktu tinggal 1 jam

Volume air = 264,0621 ft3/jam x 1jam

= 264,0621 ft3 = 7,4774 m

3

Direncanakan volume liquid mengisi 80% dari volume tangki.

Volume tangki = 8,0

m 7,4774 3

= 9,3468 m3

Menentukan dimensi tangki :

Ls = 1,5di

Volume tangki = s

2 .L.di4

π

9,3468 m3 = .1,5di.di

4

3,14 2

= 1,1775di3

di = 1,9948 m

Ls = 1,5 x 1,9948 m = 2,9922 m

Menentukan tinggi tutup atas dan bawah (h)

h = 0,196 di

= 0,196 x 2,9922

= 0,3910 m

Tinggi total tangki = Ls + h

= (2,9922 + 0,3920) m

= 3,3832 m

Spesifikasi Deaerator :

Fungsi : Untuk menghilangkan gas impuritis dalam air

umpan boiler dengan injeksi steam.

Bahan konstruksi : HAS 240 Grade B

Tipe : Silinder horizontal

Tinggi : 3,3832 m

Diameter : 1,9948 m

Jumlah : 1 buah.

26. Pompa Boiler (L-233)

Page 499: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Fungsi : Untuk mengalirkan air dari deaerator ke boiler

Type : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Cast Iron

A. Dasar perancangan

Rate Air = 7445,1028 kg/jam

= 16413,6225 lb/jam = 4,5593 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/6225,16413

ftlb

jamlb

= 264,0621 ft3/jam = 4,4010 ft

3/menit

= 0,0734 ft3/detik = 32,9220 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

= 3,9 (0,0734) 0,45

(62,1582)0,13

= 2,0590 in

2 ½ in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 2,875 in = 0,2396 ft

A = 0,0332 ft2

ID = 2,469 in = 0,2058 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/2080,2

0332,0

/0734,02

3

Menentukan NRe

NRe = 3813,5252910.3758,5

2080,22058,01582,624

xxDv

Karena 52529,3813 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Page 500: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dipilih pipa Cast iron (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 2,6 . 10-4

m

0041,02058,0

/2808,3.10.6,2 4

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,006

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,2058)+(4 x 35 x 0,2058)

= 30,6568 ft

Δl = 200 + 30,6568 ft

= 230,6568 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,006 . 174,32.2

2080,2.

0,5054

230,6568 2

= 1,9705

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,0332 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0017,0

174,32.2

)/2080,2(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Page 501: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.6948,0

174,32.2

)/2080,2(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2= (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..0758,0

174,32.2

)/2080,2(1

2

22

sehingga:

ΣF = (1,9705 + 0,0017 + 0,6948 + 0,0758)ft.lbf.lbm

= 2,7428 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 2,2080 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7428,2)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)02080,2(

174,322

1 22 =0

-Ws = 32,8186 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

Page 502: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

WHP = 2721,0550

1582,62/0734,0)8186,32( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 48 %

BHP = HpHpP

WHP15668,0

48,0

2721,0

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 86 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

5,11628,186,0

1

Spesifikasi Pompa Boiler

Fungsi : Untuk mengalirkan air dari deaerator ke boiler

Type : Pompa centrifugal

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Cast Iron

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,0734 ft3/s

Ukuran Pipa : 2 ½ in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 230,6568 ft

daya pompa : 1,5 HP

n : 1 buah

27. Storage fuel

Fungsi : Sebagai tempat menyimpan bahan bakar

Bahan konstruksi : Beton bertulang

A. Dasar perhitungan

Rate aliran = 389,3641 kg/jam = 857,4000 lb/jam

= 0,2384 lb/detik

Densitas T= 30oC = 995,68 kg/m3 = 62,1582 lb/ft

3

Viskositas ( ) air T= 30oC = 0,8 cp = 5,3758 .10-4

lb/ft.dt

B. Perhitungan

Page 503: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Rate volumetrik (Qf) =3/mk68,959

/k3641,389

g

jamg = 0,3911 m

3/jam

Waktu tinggal = 24 jam

Volume air = Rate volumetrik x waktu tinggal

= (0,3911 m3/jam) x (24 jam)

= 9,3853 m3

Menentukan volume bak

Asumsi : volume air 80% dari volume bak.

Volume bak = 8,0

m3853,9 3

= 11,7316 m3

Menentukan dimensi bak

Volume = Volume persegi panjang

= P x L x t

Dengan asumsi perbandingan rasio:

P : L : t = 4: 2 : 1

Maka :

Volume bak = P x L x t

11,7316 = ((4X) x (2X) x (1X))

= 8 X3

X3 = 1,4665 m

x = 1,1361 m

Jadi ukuran bak sedimentasi:

Panjang (P) = 4 x 1,1361 m

= 4,5445 m

Lebar (L) = 2 x 1,1361 m

Page 504: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 2,2722 m

Tinggi (t) = 1 x 1,1362 m

= 1,1362 m

Spesifikasi Bak Air Pendingin

Fungsi : Sebagai tempat menyimpan bahan bakar

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Bentuk : Persegi panjang

Panjang : 4,5445 m

Lebar : 2,2722 m

Tinggi : 1,1361 m

Jumlah : 1 buah

28. Pompa fuel

Fungsi : Untuk mengalirkan fuel ke boiler

Type : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : comersial steel

A. Dasar perancangan

Rate Air = 389,3641 kg/jam

= 858,4000 lb/jam = 0,0038 lb/detik

air = 62,1582 lb/ft3

air = 0,8 cp = 5,3758 . 10 -4

lb/ft.detik

B. Perhitungan

Rate volumetrik (Q) = 3/1582,62

/4000,858

ftlb

jamlb

= 13,8099 ft3/jam

= 0,2302 ft3/menit

= 0,0038 ft3/detik

= 1,7218 gpm

Dari Timmerhaus ed. 4 hal 496 didapat:

Diopt = 3,9 (Qf) 0,45

(ρ)0,13

Page 505: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 3,9 (0,0038) 0,45

(62,1582)0,13

= 0,5457 in

¾ in IPS Sch 40” (Geankoplis App. A.5 hal 892) diperoleh:

OD = 1,05 in = 0,0875 ft

A = 0,0037 ft2

ID = 0,824 in = 0,0687 ft

Kecepatan aliran fluida dalam pipa (v2)

v2 = sftft

sft

A

Q/0340,1

0037,0

/0038,02

3

Menentukan NRe

NRe = 5505,820910.3758,5

0340,10687,01582,624

xxDv

Karena 8209,5505 > 2100 maka benar bahwa aliran turbulen

Dipilih pipa Comercial steel (fig 2.10-3 Geankoplis, hal 88)

ε = 4,6 . 10-5

m

0022,00687,0

/2808,3.10.6,4 5

ft

mftm

D

Diperoleh f = 0,008

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Dari tabel 2.10-1 Geankoplis hal 93 didapat :

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

Le = (1x 9 x 0,0687)+(4 x 35 x 0,0687)

= 10,2313 ft

Δl = 200 + 10,2313 ft

= 210,2313 ft

Menghitung friksi pipa

Ff = 4.f.gc

v

D

L

2.

2

= 4 . 0,008 . 174,32.2

0340,1.

0,0687

210,2313 2

= 1,6278

Page 506: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menghitung friksi pompa

Kc =0,55 1

21A

A

Δ1 = luas sungai ≈ 0

Δ2 = luas penampang pipa = 0,0037 ft2

Kc = 0,55 (1-0) = 0,55

hc = Kc. lbmlbfftsft

gc

v/.0008,0

174,32.2

)/0340,,1(55,0

.2

22

2

Menghitung friksi

Asumsi panjang pipa = 200 ft

Gate valve wide open = 1 buah; Le/D = 9

elbow, 90o = 4 buah; Le/D = 35

Globe valve wide = 1 buah, Le/D = 300

ΣKf = 0,17 + (4 . 0,75) + 6 = 9,17

hf = lbmlbfftsft

gc

vKf /.1524,0

174,32.2

)/0340,1(17,9

2.

22

Menghitung friksi ekspansi

Kex = (1 - 2

)2= (1-0)

2

= 1

hex =kex . lbmlbfftsft

gc

v..0166,0

174,32.2

)/0340,1(1

2

22

sehingga:

ΣF = (1,6278 + 0,0008 + 0,1524 + 0,0166)ft.lbf.lbm

= 1,7976 ft.lbf.lbm

Direncanakan

ΔZ1 = tinggi titik 1 dari datum = 0

ΔZ2 = tinggi titik 2 dari datum = 30

Jadi ΔZ = ΔZ1 – ΔZ2 = 30 ft – 0 ft = 30 ft

P1 = tekanan operasi sungai = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

P2 = tekanan operasi bak sedimentssi = 14,7 psia = 2116,8 lb/ft2

Page 507: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

v1 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 0 ft/s

v2 = kecepatan aliran fluida dalam sungai = 1,0340 ft/s

0)()(2

1 12

12

2

1

2

2 sWFPP

zzgc

gvv

gc

Wsx

7976,1)1582,62

8.21168,2116()

174,32

30(174,32)00340,1(

174,322

1 22 =0

-Ws = 31,8142 ft lbf.lbm

Tenaga penggerak Pompa

WHP = 0138,0550

1582,62/0038,0)8142,31( 3 xsftxHp

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-37 hal 520 diperoleh efisiensi

pompa = P = 48 %

BHP = HpHpP

WHP5,00287,0

48,0

0138,0

Dari Peters & Timmerhause ed 4 fig 14-38 hal 521 diperoleh efisiensi

pompa = P = 86 %

Daya Pompa Aktual = HPBHP

15814,086,0

5,0

Spesifikasi Pompa Fuel

Fungsi : Untuk mengalirkan fuel ke boiler

Type : Centrifugal pump

Bahan : Cast Iron

Bahan pipa : Comersial steel

Dimensi Pompa:

Kapasitas : 0,0038 ft3/s

Ukuran Pipa : ¾ in IPS Sch 40”

Panjang pipa : 210,2313 ft

daya pompa : 1 HP

n : 1 buah

3. Unit penyediaan Listrik

Page 508: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Kebutuhan tenaga listrik pada pra rencana pabrik Asam Benzoat ini

direncanakan dan disediakan oleh PLN dan generator set. Tenaga listrik yang

disediakan ini dipergunakan untuk menggerakkan motor, penerangan,

instrumentasi, dan lainnya.

Perincian kebutuhan listrik terbagi menjadi :

a. Peralatan proses produksi

b. Penerangan pabrik

3.1 Perincian kebutuhan listrik untuk proses produksi

a. Daerah proses produksi

Tabel D.5 Kebutuhan listrik pada proses produksi

Kode Nama Alat Jumlah Daya (Hp) Total Daya

(Hp)

R - 110 Pengaduk 1 33 33

L - 115 Pompa 1 0,5 0,5

G - 114 Kompresor 1 2 2

L - 122 Pompa 1 1 1

L - 127 Pompa 1 0,5 0,5

L - 129 Pompa 1 1 1

R – 130 Pengaduk 1 9 9

R - 132 Pengaduk 1 0,5 0,5

L - 135 Pompa 1 0,5 0,5

L - 144 Pompa 1 0,5 0,5

H - 151 Centrifuge 2 26,4 52,8

J - 152 Vibration Conveyor 1 1 1

J - 153 Bucket Elevator 1 1,5 1,5

R - 110 Pengaduk 1 1 1

Total 104,3

b. Daerah pengolahan

Tabel D.6 Pemakaian listrik pada daerah pengolahan air

Kode Nama Alat Jumlah Daya (Hp) Total Daya

(Hp)

H-210 Pompa air sungai 1 6 6

L-212 Pompa bak sedimentasi 1 6 6

L-214 Pompa bak skimer 1 6 6

L-216 Pengaduk clarifier 1 16,5 16,5

L-221 Pompa clarifier 1 6 6

Page 509: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

L-223 Pompa ke vesel chlorinasi 1 1 1

L-224 Pompa air sanitasi 1 1 1

L-226 Pompa air bersih ke kation exchange 1 4,5 4,5

P-227 Pompa air proses ke peralatan 1 4 4

L-228 Pompa bak air pendingin 1 1,5 1,5

Q-230 Pompa air pendingin ke peralatan 1 1,5 1,5

L-232 Fan cooling tower 1 1 1

L-234 Pompa deaerator 1 1,5 1,5

L-238 Pompa air boiler 1 1,5 1,5

L-239 Pompa fuel 1 1 1

L-241 Boiler 1 466,5 466,5

Total 525,5

Jadi kebutuhan listrik untuk proses dan unit utilitas adalah :

= (104,3 + 525,5) Hp = 629,8 Hp

= 629,8 Hp x 0,7457 kW/Hp = 469,6419 kW

c. Kebutuhan listrik untuk instrument

Tenaga listrik yang dibutuhkan untuk instrumentasi diperkirakan 10 % dari

tenaga listrik yang dibutuhkan untuk proses, maka kebutuhan listrik untuk

instrumentasi adalah :

= 10 % x 629,8 Hp = 62,98 Hp

= 62,98 Hp x 0,74570 kW/Hp = 46,9642 kW

3.2. Perincian kebutuhan listrik untuk penerangan

Untuk keperluan penerangan dapat diperoleh dengan mengetahui luas

bangunan dan areal tanah dengan menggunakan rumus :

L = D.U

FA

Dimana: L = lumen outlet

A = luas daerah

F = foot candle

U = koefisien listrik = 0,8

D = effisiensi penerangan rata – rata = 0,75

Tabel D.7 Pemakaian listrik untuk penerangan

No Lokasi Jumlah Luas

Candle Lumen m

2 ft

2

Page 510: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1 Pos keamanan (3x3)x2 18 193,7504 10 3229,1730

2 Parkir tamu dan

karyawan

(8x3)x2

48 516,6677 5 4305,5640

3 Aula 8x8 64 688,8902 10 11481,5040

4 Mushola 6x6 36 387,5008 4 2583,3384

5 Toilet (2x2)x6 24 258,3338 5 2152,7820

6 Poliklinik 4x4 16 172,2226 8 2296,3008

7 Taman 100x3 300 3229,1730 5 26909,7750

8 Perkantoran administrasi 100x5 500 5381,9550 25 224248,1250

9 Kantin 5x6 30 322,9173 5 2690,9775

10 Area proses produksi 200x150 30.000 322917,3000 30 16145865,0000

11 Gudang bahan baku 40x60 2.400 25833,3840 20 8611128000

12 Kantor divisi litbang 4x6 24 258,3338 20 8611,1280

13 Laboratorium 5x5 25 269,0978 10 4484,9625

14 Gudang produki samping 10x15 150 1614,5865 10 26909,7750

15 Gudang produk utama 12x20 240 2583,3384 10 43055,6400

16 Garasi 5x10 50 538,1955 5 4484,9625

17 Bengkel 5x10 50 538,1955 8 7175,9400

18 Area tangki bahan bakar 5x10 50 538,1955 8 7175,9400

19 Ruang genser 5x5 25 269,0978 8 3587,9700

20 Pemadam kebakaran 5x6 30 322,9173 8 4305,5640

21 Area pengolahan air 100x300 30.000 322917,3000 10 5381955,0000

22 Area pengolahan limbah 20x50 1.000 10763,9100 10 179398,5000

23 Perluasan pabrik 200x100 20.000 215278,2000 5 1793985,0000

24 Jalan 20.000 215278,2000 5 1793985,0000

Total 105.080 1131071,6628 26545990,7217

Untuk taman, water treatment, jalan area proses, dan area penyimpanan produk

akan di pakai lampu mercury 250 watt dengan output lumen 10000.

Dari perhitungan di atas didapatkan :

Lumen untuk taman = 26.909,7750

Lumen untuk jalan = 1.793.985

Lumen untuk water treatment = 5.381.955

Lumen untuk area proses = 16.145.865

Lumen untuk area produk utama = 43.055,64

Lumen untuk area produk samping = 26.909,7750

Total = 23.418.680,19

Jumlah lampu mercury yang dibutuhkan :

= buah342.28680,341.210000

19,680.418.23

Page 511: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Untuk penerangan derah lainnya digunakan lampu TL 40 watt dengan output

lumen 2000.

Jumlah lampu TL yang dibutuhkan :

= buah564.16553,563.12000

19,680.418.237217,990.545.26

Maka kebutuhan listrik untuk penerangan :

= (2.342 x 250) + (1.564 x 40) = 648.060 Watt = 648,06 kW

Kebutuhan listrik untuk keperluan seperti komputer, lemari es, AC, mesin foto

copy dan lain – lain, ditetapkan 10 kW

Total kebutuhan listrik :

= listrik proses + listrik penerangan + listrik untuk lain2

= 469,6419 kW + 648,06 kW + 10 kW

= 1.127,70 kW

Faktor keamanan 10%.

Sehingga total kebutuhan listrik = 1,1 x 1.127,70 kW

= 1.240,4720 kW

Kapasitas generator = 1.240,4720 kW

Efisiensi = 80%

Kapasitas total = 8,0

kW 1.247,4720

= 1.550,5901 kW

Maka menggunakan generator dengan pembangkit kekuatan = 1.600 kW

4. Unit penyediaan bahan bakar

a. Generator

1 kW = 3412,1541 Btu/jam

Tenaga generator = 1.600 kW

= 1.600 x 3412,1541 Btu/jam

= 5.459.446,5600 Btu/jam

Bahan bakar yang digunakan adalah diesel oil (solar) :

Heating value = 19200 Btu/lb

Densitas = 0,8 kg/L

Page 512: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Maka kebutuhan bakar yang dibutuhkan adalah

= jamkgjamlblbBtu

jamBtu/9786,128/3462,284

/19200

/5600,446.459.5

V = jamLLkg

jamkgm/2232,161

/8,0

/9786,128

b. Tangki bahan bakar

Fungsi : Untuk menampung bahan bakar yang akan digunakan

Type : Fixed roof

Bahan : High Alloy steel SA 240 Grade A

Kondisi : P = 14,7 psi

T = 30oC

Dasar perhitungan :

Waktu penyimpanan = 7 hari

Massa bahan bakar = 7 hari x 128,9786 kg/jam x 24 jam

= 21.668,4013 kg/minggu

Volume bahan bakar = gguLLkg

ggukgmin/5016,085.27

/8,0

min/4013,668.21

= 27,0855 m3/minggu

Volume bahan bakar dianggap menempati 80 % volume tangki.

Volume tangki = 3

3

8569,338,0

0855,27m

m

Menghitung diameter tangki :

Volume tangki = ¼ x π x D2 x H

Dianggap H = 1,5 D

Jadi :

33,8569 m3 = ¼ x π x D

2 x 1,5 D

33,8569 m3 = 1,1775 D

3

D = 3,0636 m = 10,0511 ft = 120,6132 in

Menghitung tinggi tangki :

H = 1,5 D

= 1,5 x 3,0636 m = 4,5954 m

Page 513: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Menghitung tebal tangki :

ts = CEf

DPi

)7,146,0(2

Dimana :

f = 15600 psi

E = 0,85

C = 1/16 in

Jadi tebal tangki = 16

1

)7,146,085,015600(2

6132,1207,14

= 0,1294 in ≈ 3/16 in

APPENDIKS E

ANALISA EKONOMI

Page 514: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

E.1. Metode Penafsiran Harga

Penafsiran harga peralatan tiap tahun mengalami perubahan sesuai

dengan kondisi perekonomian yang ada. Untuk penafsiran harga peralatan,

diperlukan indeks yang dapat dipergunakan untuk mengkonversi harga

peralatan pada masa lalu, sehingga diperoleh harga alat saat ini. Untuk

menafsir harga alat, dipakai persamaan (Peter & Timmerhaus, edisi 4 hal

164):

CX = CK x K

X

I

I ....................................................................................... (1)

Dimana :

CX = Tafsirann harga saat ini

CK = Tafsiran harga alat pada tahun k

IX = Indeks harga saat ini

IK = Indeks harga tahun k

Sedangkan untuk menafsirkan harga alat yang sama dengan kapasitas yang

berbeda digunakan persamaan (Peter & Timmerhaus, hlm 169) :

n

B

ABA

C

C VV .................................................................. (2)

Dimana :

VA = Harga alat dengan kapasitas A

VB = Harga alat dengan kapasitas B

CA = Kapasitas alat A

CB = Kapasitas alat B

n = Harga eksponen peralatan

Harga peralatan dalam Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat, didasarkan pada

harga alat yang terdapat pada Ulrich. GD dan www.matche.com.

Page 515: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Tabel E.1.1. Indeks harga pada alat pada tahun sebelum evaluasi.

No Tahun (y) Indeks (x) x2 xy

1 1975 182 33124 359450

2 1976 192 36864 379392

3 1977 204 41616 403308

4 1978 219 47961 433182

5 1979 239 57121 472981

6 1980 261 68121 516780

7 1981 297 88209 588357

8 1982 314 98596 622348

9 1983 317 100489 628611

10 1984 323 104329 640832

11 1985 325 105625 645125

12 1986 318 101124 631548

13 1987 324 104976 643788

14 1988 343 117649 681884

15 1989 355 126025 706095

16 1990 356 126736 708440

Jumlah 1358565 9062121

( Peter & Timmerhaus hal 238 tabel 6-2 )

y = 0.0758x + 1960.9

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

160 200 240 280 320 360 400

Indeks

Tah

un

Grafik E.1.1. Hubungan Antara Indeks Dengan Tahun

Page 516: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Dari grafik E.1.1, didapatkan persamaan :

y = 0,0758x + 1960,9

Indeks harga pada tahun 2003

2003 = 0,0758x + 1960,9

x = 555,409

Indeks harga pada tahun 2009.

2009 = 0,0758x + 1960,9

x = 634,5646

E.2. Harga Peralatan

Dengan menggunakan rumus – rumus pada metode penafsiran harga

didapatkan harga perlatan proses seperti terlihat pada tabel E.2.1. (tabel harga

peralatan proses) dan tabel E.2.2. (tabel harga peralatan utilitas).

Contoh perhitungan harga alat :

Nama Alat : Storage C6H5CH3

Volume : 8200,4836 ft3

Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316

Dari http : www.matche.com diperoleh :

Harga alat pada tahun 2003 = $ 47000

Harga Storage C6H5CH3 tahun 2009 =

3200tahunhargax2003tahunindeks

2009tahunindeks

= 47000$x555,409

634,5646

= 53698,3373

Page 517: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Asumsi : $ 1 = Rp. 9.000

Dengan cara yang sama harga peralatan proses dapat dilihat pada tabel E.2.1.

sebagai berikut :

Tabel E.2.1. Daftar Harga Peralatan Proses

No Nama alat Kode Harga ($)

Jumlah Harga total

(Rp) 2003 2009

1 Storage katalis F-111 2.100 2.399,2874 1 21.593.587

2 Tangki pencampur R-132 5.700 6.512,3515 1 58.611.164

3 Heater E-133 800 914,0143 1 8.226.128

4 Storage Toluene F-112 47.000 53.698,3373 2 966.570.071

5 Pompa L-116 2.700 3.084,7981 1 27.763.183

6 Heater E-117 700 799,7625 1 7.197.862

7 Storage Chlorin F-113 49.000 55.983,3729 1 503.850.356

8 Kompresor G-114 38.500 43.986,9359 1 395.882.423

9 Heater E-115 1.000 1.142,5178 1 10.282.660

10 Reaktor I R-110 338.000 386.171,0214 1 3.475.539.192

11 Scruber I D-124 2.300 2.627,7910 1 23.650.119

12 Storage HCl F-157 46.100 52.670,0713 8 3.792.245.131

13 Storage I F-121 21.200 24.221,3777 1 217.992.399

14 Pompa L-122 3.500 3.998,8124 1 35.989.311

15 Heater E-123 800 914,0143 1 8.226.128

16 Destilasi I D-120 8.100 9.254,3943 1 83.289.549

17 Kondensor E-125 6.400 7.312,1140 1 65.809.026

18 Akumulator F-126 3.100 3.541,8052 1 31.876.247

19 Pompa L-127 3.600 4.113,0641 1 37.017.577

20 Reboiler E-128 15.300 17.480,5226 1 157.324.703

21 Pompa L-129 3.500 3.998,8124 1 35.989.311

22 Cooler E-131 900 1.028,2660 1 9.254.394

23 Reaktor II R-130 203.000 231.931,1164 1 2.087.380.048

24 Scruber II D-137 2.200 2.513,5392 1 22.621.853

25 Storage II F-134 18.500 21.136,5796 1 190.229.216

26 Pompa L-135 3.500 3.998,8124 1 35.989.311

27 Heater E-136 800 914,0143 1 8.226.128

28 Destilasi II D-140 9.500 10.853,9192 1 97.685.273

29 Reboiler E-141 13.300 15.195,4869 1 136.759.382

30 Kondensor E-142 3.500 3.998,8124 1 35.989.311

31 Akumulator F-143 6.300 7.197,8622 1 64.780.760

Page 518: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

32 Pompa L-144 3.600 4.113,0641 1 37.017.577

33 Cristalizer X-150 25.600 29.248,4561 1 263.236.105

34 Centrifuge H-151 23.000 26.277,9097 2 473.002.375

35 Vibration Conveyor J-152 20.900 23.878,6223 1 214.907.601

36 Bukect Elevator J-153 7.400 8.454,6318 1 76.091.686

37 Bin Produk F-154 3.500 3.998,8124 1 35.989.311

38 Mesin Pengemas P-155 1.000 1.142,5178 1 10.282.660

39 Storage produk F-156 2.400 2.742,0428 1 24.678.385

Jumlah 13.789.047.506

Tabel E.2.2. Daftar Harga Peralatan Utilitas

No Nama alat Kode Harga ($)

Jumlah Harga total

(Rp) 2003 2009

1 Pompa Air Sungai L-211 5.600 6.398,0998 1 57.582.898

2 Bak Sedimentasi F-212 6.800 7.769,1211 1 69.922.090

3 Pompa Bak Sedimentasi L-213 5.600 6.398,0998 1 57.582.898

4 Skimer F-214 6.000 6.855,1069 1 61.695.962

5 Pompa Skimer L-215 5.600 6.398,0998 1 57.582.898

6 Clarifier H-210 11.600 13.253,2067 1 119.278.860

7 Bak Clarifier F-216 6.000 6.855,1069 1 61.695.962

8 Pompa Clarifier L-217 5.600 6.398,0998 1 57.582.898

9 Sand Filter H-218 10.100 11.539,4299 1 103.854.869

10 Bak Air Bersih F-219 6.000 6.855,1069 1 61.695.962

11 PompaAir Bersih L-221 2.800 3.199,0499 1 28.791.449

12 Kation Exchanger D-220A 13.600 15.538,2423 1 139.844.181

13 Anion Exchanger D-220B 11.400 13.024,7031 1 117.222.328

14 Bak Air Lunak F-222 6.000 6.855,1069 1 61.695.962

15 Pompa Deaerator L-231 4.000 4.570,0713 1 41.130.641

16 Deaerator D-232 7.500 8.568,8836 1 77.119.952

17 Boiler Q-230 104.930 119.884,3943 1 1.078.959.549

18 Pompa Air Boiler L-233 4.000 4.570,0713 1 41.130.641

19 Pompa Air Proses L-234 5.000 5.712,5891 1 51.413.302

20 Pompa Air Pendingin L-241 4.600 5.255,5819 1 47.300.238

21 Bak Air Pendingin L-242 4.700 5.369,8337 1 48.328.504

22 Pompa Air Pendingin Ke

Peralatan L-243 4.600 5.255,5819 1 47.300.238

23 Cooling Tower P-240 17.200 19.651,3064 1 176.861.758

24 Pompa Ke Bak Klorinasi L-225 2.800 3.199,0499 1 28.791.449

Page 519: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

25 Bak Klorinasi F-224 7.400 8.454,6318 1 76.091.686

26 Pompa Bak Sanitasi L-225 2.800 3.199,0499 1 28.791.449

27 Bak Air Sanitasi F-226 2.900 3.313,3017 1 29.819.715

Jumlah 2.829.068.337

Dari tabel E.2.1. dan tabel E.2.2. dapat diketahui harga peralatan total :

Harga Peralatan = Harga peralatan proses + Harga peralatan utilitas

= Rp. 13.789.047.506 + Rp. 2.829.068.337

= Rp. 16.618.115.843

Ditetapkan faktor keamanan sebesar 20% dari harga peralatan, sehingga :

Harga total peralatan = 1,2 x Rp. 16.618.115.843

= Rp. 19.941.739.012

E.3. Biaya Utilitas

1. Listrik

Kebutuhan listrik = 1127,7019 kW/jam

Harga listrik per kW = Rp. 450

Biaya listrik pertahun :

= 1127,7019 kW/jam x Rp. 450/kW x 24 jam/hari x 330 hari/tahun.

= Rp. 4.019.129.429

2. Bahan Bakar

Kebutuhan bahan bakar = 161,2232 L/jam

Harga bahan bakar per liter = Rp. 5.000

Biaya bahan bakar pertahun :

= 161,2232 L/jam x Rp. 5.000/ L x 24 jam/hari x 330 hari/tahun.

= Rp. 6.384.439.655

3. Air

Kebutuhan air = 85,2029 m3/jam

Harga air per m3 = Rp. 200

Biaya air pertahun :

Page 520: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

= 85,2029 m3/jam x Rp. 200/ m

3 x 24 jam/hari x 330 hari/tahun.

= Rp. 134.961.389

4. Alum

Kebutuhan alum = 10,7356 kg/jam

Harga alum per kg = Rp. 4.500

Biaya alum pertahun :

= 10,7356 kg/jam x Rp. 4.500/ kg x 24 jam/hari x 330 hari/tahun.

= Rp. 382.615.537

Jadi, biaya utilitas total = 10.921.146.010

E.4. Harga Tanah dan Bangunan

a. Tanah

Luas tanah = 120.000 m2

Harga tanah/m2 = Rp. 100.000

Harga tanah total = Rp. 12.000.000.000

b. Bangunan

Luas bangunan = 105.080 m2

Harga bangunan/m2 = Rp. 200.000

Harga bangunan total = Rp. 21.016.000.000

Jadi, harga tanah dan bangunan total = Rp. 33.016.000.000

E.5. Harga Bahan Baku

Tabel E.5.1. Perhitungan harga bahan baku

No. Bahan baku Kebutuhan

(kg/jam)

Harga satuan

(Rp)

Harga per tahun

(Rp)

1. C6H5CH3 1907,9054 4000 60.442.443.072

2. Cl2 4408,3547 3500 122.199.593.628

Page 521: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

3. Katalis ZnCl2 28,1202 2500 556.779.949

Total 183.198.816.649

E.6. Biaya Pengemasan

Produk Utama

Pengemasan dilakukan tiap 25 kg dengan kantong plastik

Kapasitas = 20.000 ton/tahun = 20.000.000 kg/tahun

Harga kantong = Rp 500/buah

Jumlah kemasan = kg25

kg/tahun000.000.20

= 800.000 kantong/tahun

Biaya pengemasan dalam setahun = Rp. 500 x 800.000

= Rp. 400.000.000

E.7. Gaji Karyawan

Tabel E.7.1. Perincian gaji karyawan pabrik Asam Benzoat

No. Jabatan Jumlah Gaji/bulan Total

1. Dewan Komisaris 4 4.000.000 16.000.000

2. Direktur Utama 1 10.000.000 10.000.000

3. Kepala Litbang 1 4.000.000 4.000.000

4. Karyawan Litbang 2 1.500.000 3.000.000

5. Direktur 2 7.500.000 15.000.000

6. Kabag 5 5.000.000 25.000.000

7. Kasie Pemeliharaan 1 3.000.000 3.000.000

8. Karyawan Unit Pemeliharaan 2 900.000 1.800.000

9. Kasie Utilitas 2 3.000.000 6.000.000

10. Karyawan Utilitas 4 900.000 3.600.000

11. Kasie Pengendalian Proses 1 3.000.000 3.000.000

12. Karyawan Pengendalian Proses 2 900.000 1.800.000

13. Kasie Proses Produksi 1 3.000.000 3.000.000

14. Karyawan Proses Produksi 116 900.000 104.400.000

15. Kasie Laboratorium 1 2.500.000 2.500.000

Page 522: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

16. Karyawan Laboratorium 3 900.000 2.700.000

17. Kasie Administrasi 1 2.500.000 2.500.000

18. Karyawan Administrasi 3 1.000.000 3.000.000

19. Kasie Pembelian 1 2.500.000 2.500.000

20. Karyawan Pembelian 4 900.000 3.600.000

21. Kasie Pemasaran 1 2.500.000 2.500.000

22. Karyawan Pemasaran 4 900.000 3.600.000

23. Kasie Personalia 1 2.500.000 2.500.000

24. Karyawan Personalia 2 900.000 1.800.000

25. Humas 2 2.000.000 4.000.000

26. Kasie Unit Keselamatan 1 1.500.000 1.500.000

27. Karyawan Keselamatan 2 1.000.000 2.000.000

28. Unit Perserikatan Pekerja 2 1.000.000 2.000.000

29. Unit Kesejahteraan Pekerja 2 1.000.000 2.000.000

30 Kasie Kesehatan 1 2.000.000 2.000.000

31. Karyawan Kesehatan 1 1.000.000 1.000.000

32. Kasie Gudang 1 2.000.000 2.000.000

33. Karyawan Gudang 2 850.000 1.700.000

34. Kasie Bengkel 1 2.500.000 2.500.000

35. Karyawan Bengkel 3 850.000 2.550.000

36. Transportasi 4 850.000 3.400.000

37. Keamanan 5 800.000 4.000.000

38. Kebersihan 3 700.000 2.100.000

39. Pertamanan 2 700.000 1.400.000

Total 197 260.950.000

Total gaji karyawan per tahun = Rp. 260.950.000 x 12

= Rp. 3.131.400.000

E.8. Harga Produk

Produk (C6H5COOH)

Produksi = 20.000 ton/tahun = 20.000.000 kg/tahun

Harga/kg = Rp. 19.000

Penjualan C6H5COOH per tahun = 20.000.000 kg/tahun x Rp. 19.000/kg

= Rp. 380.000.000.000

Page 523: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1,9

in

DETAIL LUG DAN GUSSET

TAMPAK SAMPING TAMPAK DEPAN

E-5

2/16 in

in16/1

K

B

E

RA

T

L

in161

in161

DETAIL NOZZLE

in163

1 in

2 in

DETAIL FLANGE DAN BAUT

TAMPAK SAMPING

E-6

20 in

20 in

12

in

in21 20

in

12 in

3 in

DETAIL PLATE DAN PONDASI

TAMPAK DEPAN

11 in

3 in

54

in

53,6

25

0

in

TAMPAK ATAS

1 in

TAMPAK SAMPING

DETAIL COIL

1,9 in

n =1760,8 in

6,9802 in

80,4375 in

9,0626 in

TAMPAK SAMPING

E-7A

F

E

D

C

B

C

E-8

TAMPAK MEMBUJUR

A E

F

C

C

B

D

1

9

10

5

6

7

4

3

8

2

14

13

12

11

18

17

16

15

20

19

TAMPAK ATAS

16,3452 in

2,7348 in

TAMPAK SAMPING

0,4812 in

54 in

1,5 in

26,8125 in

53,625 in

3/16 in

9,0515

in

9,0

626

in

54 in

DETAILS TUTUP

ATAS

54 in

3/16 in

16

,9802

in

1,5 in 3,25

in

DETAIL TUTUP BAWAH

15,4802

in

Page 524: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

6,9802 in

DETAILS TUTUP ATAS

DETAIL TUTUP BAWAH

DETAIL PLATE DAN PONDASI

20

in

12 in

3

in

TAMPAK DEPAN

in163

2 in

DETAIL FLANGE DAN BAUT

TAMPAK SAMPING

20 in

20 in

12 in

in21

3 in

TAMPAK ATAS

16,3452 in

2,7348 in

TAMPAK SAMPING

PENGADUK

0,4812 in

1,9

in

K

B

E

RA

T

L

in161

in161

DETAIL NOZZLE

DETAIL LUG DAN GUSSET

TAMPAK SAMPING TAMPAK DEPAN

E-17

E-16

2/16 in

in16/1

DETAIL SPARGE

Nt = 76 buah

80,4375

in

9,0626 in

TAMPAK SAMPING

A

F

E

D

C

B

C

E-10

TAMPAK MEMBUJUR

A E

F

C

C

B

D

1

9

10

5

6

7

4

3

8

2

14

13

12

11

18

17

16

15

20

19

Nozzle A B C D E F

NPS 1 1/4 1,5 0,5 2 1 10

A (in) 4 5/8 5 3,5 6 4,25 16

T (in) 5/8 11/16 7/16 0,75 9/16 1 3/16

R (in) 2,5 2 7/8 1 3/8 3 5/8 2 12 3/4

E (in) 2 5/16 2 9/16 1 3/16 3 1/16 1 15/16 12

K (in) 1 66 1 66 1 66

L (in) 2,25 2 7/16 1 7/8 2,5 2 3/16 4

B (in) 1 38 1 38 1 38

20. PONDASI CEMEN, SAND % GRAVEL

19. BASE PLATE CARBON STELL

18. PENYANGGA CARBON STEEL

17. NOZZEL PRODUK

KELUAR

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

16. SPARGE HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

15. NOZZLE BAHAN

MASUK

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

14. NOZZLE OUTLET AIR HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

13. PENGADUK HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

12. BAFFLE HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

11. LUG & GUSKET CARBON STELL

10. SILINDER SS SA 240 GRADE M TYPE 316

9. COIL PENDINGIN HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

8. NOZZLE INLET AIR HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

7. POROS PENGADUK HOT ROLLER STELL SAE 1020

6. HAND HOLE HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

5. BAUT HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

4. FLAGE HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

3. TUTUP ATAS SS SA 240 GRADE M TYPE 316

2. NOZZLE BAHAN

KELUAR

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

1. NOZZLE BAHAN

MASUK

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

NO KETERANGAN BAHAN

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

PERANCANGAN ALAT UTAMA

REAKTOR

DIRANCANG OLEH DOSEN PEMBIMBING

ASWIEN VIRA Y. 02.14.163

Ir. BAMBANG SUSILO H.

TAMPAK ATAS54 in

1,5 in

26,8125 in

53,625 in

3/16 in9,0515

in

9,0

626

in

54 in

54 in

3/16 in16

,9802 i

n

1,5 in

3,25

in

15,4802 in

1 in

1 in

1,9 in

60,8 in

TAMPAK SAMPING

DETAIL COIL

TAMPAK ATAS

TAMPAK ATAS

54

in

53,6

25

0 in

Page 525: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

66

in

DETAILS TUTUP ATAS

DETAIL TUTUP BAWAH

DETAIL PLATE DAN PONDASI

20

in

15 in

3

in

TAMPAK DEPAN

in163

2 in

DETAIL FLANGE DAN BAUT

TAMPAK SAMPING

20 in

20 in

15 in

in21

3 in

TAMPAK ATAS

TAMPAK SAMPING

PENGADUK

0,9626 in

24 i

n

K

B

E

RA

T

L

in161

in161

DETAIL NOZZLE

DETAIL LUG DAN GUSSET

TAMPAK SAMPING TAMPAK DEPAN

2/16 in

DETAIL SPARGE

Nt = 46 buah

98,4393 in

11,0906

TAMPAK SAMPING

A

F

E

C

C

TAMPAK MEMBUJUR

A E

F

C

C

B

D

1

9

10

5

6

7

4

3

8

2

14

13

12

11

18

17

16

15

20

19

Nozzle A B C D E F

NPS 1 1/4 1,5 0,5 2 1 10

A (in) 4 5/8 5 3,5 6 4,25 16

T (in) 5/8 11/16 7/16 0,75 9/16 1 3/16

R (in) 2,5 2 7/8 1 3/8 3 5/8 2 12 3/4

E (in) 2 5/16 2 9/16 1 3/16 3 1/16 1 15/16 12

K (in) 1 66 1 66 1 66

L (in) 2,25 2 7/16 1 7/8 2,5 2 3/16 4

B (in) 1 38 1 38 1 38

TAMPAK ATAS

E-27

66 in

1,5 in

32,8125 in

65,625 in

3/16 in11,1015 in

12

,6015 i

n

66 in

66 in

3/16 in20

,9443 i

n

1,5 in

3,25

in

18,9443 in

7/8 in

3 in

0,675 in

24,3 in

TAMPAK SAMPING

DETAIL COIL

TAMPAK ATAS

TAMPAK ATAS

65,6

25

0 in

20,9443 in

D

B

19

,9589 i

n

19,6875 in

3,3469 in

20 PONDASI CEMENT, SAND & GRAVEL

19 BASE PLATE BESI COR

18 PENYANGGA SS SA 240 GRADE M TYPE 316

17 NOZZEL PRODUK KELUAR HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

16 TUTUP BAWAH SS SA 240 GRADE M TYPE 316

15 SPARGE HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

14 NOZZEL BAHAN MASUK SS SA 240 GRADE M TYPE 316

13 NOZZEL OUTLET AIR HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

12 PENGADUK SS SA 240 GRADE M TYPE 316

11 LUG & GUSKET CARBON STEEL

10 SILINDER SS SA 240 GRADE M TYPE 316

9 COIL PEMANAS HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

8 NOZZEL INLET CARBON STEEL

7 POROS PENGADUK HOT ROLLER STELL SAE 1020

6 HAND HOLE HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

5 BAUT SS SA 240 GRADE M TYPE 316

4 FLAGE HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

3 TUTUP ATAS SS SA 240 GRADE M TYPE 316

2 NOZZEL BAHAN KELUAR HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

1 NOZZEL BAHAN MASUK HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

NO. KETERANGAN BAHAN

DISUSUN OLEH DOSEN PEMBIMBING

ASWIEN VIRA Y. 02.14.163 Ir. BAMBANG SUSILO H

REAKTOR

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

PERANCANGAN ALAT UTAMA

E-31 in16/1

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

DIRANCANG OLEH DOSEN PEMBIMBING

ROBERTO M. BELO

030.501.0017

S.P. Abrina

Anggraini,ST.,MT.

Pembimbing IIr. Achmad

Chumaidi

Pembimbing I

S.P. Abrina

Anggraini,ST.,

MT.

Pembimbing II

FLOWSHEET PERANCANGAN ALAT UTAMA

REAKTOR

DIRANCANG OLEH

ROBERTO M. BELO 030.501.0014

DOSEN PEMBIMBING

Ir. ACHMAD CHUMAIDI, MT.

S.P. ABRINA ANGGRAINI,ST.,MT.

MENYETUJUI

Page 526: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

NPS ANOZZLE

A

B

C

D

E

T R E L B

2"

1/2"

1/2"

2"

1/2"

6"

3 1/2"

6"

3/4"

7/16"

3 5/8"

1 3/8"

3 1/16"

1 3/16"

1"

5/8"

5/8"

1"

5/8"

2,44"

0,88"

0,88"

2,44"

0,88"

A

BL

T

R

E

DETAIL DIMENSI NOZZLE

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

FLOWSHEET PERANCANGAN ALAT UTAMA

KOLOM DISTILASI

DIRANCANG OLEH DOSEN PEMBIMBING

SUNARWIN 0305010017 Ir. ACHMAD CHUMAIDI

3 1/2"

3 1/2"

3/4"

7/16"

7/16"

1 3/8"

1 3/8"

3 5/8" 3 1/16"

1 3/16"

1 3/16"

3/16"

20"

3,0

42"

DETAIL TUTUP BAWAH

DETAIL TUTUP ATAS

3/16"

20"

3,0

42

"

DETAIL LAY OUT VERTIKAL

3/16"

19,6250"

20"

15"

DETAIL FLANGE

1/2"

0,8771"

DETAIL PITCH

3/1

6"

0,9065"

ANCHOR BOLT

DETAIL LAY OUT VERTIKAL

19,6250"

20"

2,0041"

DETAIL EXTERNAL CHAIR

4"

36"

0,5

"

20"

36"

20"

TRAY TAMPAK ATAS

TAMPAK ATAS

25"20"

12"

4"

B

C

D

E

A

16

POTONGAN MEMBUJURTAMPAK SAMPING

14

13

12

11

7

6

1B

C

D

E

3,042"

210"

12"

216,084"

15

2

5

4

3

36"

9

3,042"

A

19

18

17

12"

NO

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

BAHAN

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

ASBESTOS

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

HAS SA 240 GRADE M TYPE 316

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

KETERANGAN

NOZZLE TOP KOLOM

TUTUP ATAS

FLANGE

GASKET

BAUT

NOZZLE REFLUKS KONDENSOR

SHELL

SIVE TRAY

DOWNCOMER

NOZZLE FEED

NOZZLE REBOILER

TUTUP BAWAH

13

14

15

16

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

HAS SA 366 GRADE F8 304

HAS SA 336 GRADE B8 TYPE 304

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

SKIRT SUPORT

NOZZLE BOTTOM KOLOM

ANCHOR BOLT

COMPRESING PLATE

CARBON STEEL SA 135 GRADE B

17 CARBON STEEL SA 135 GRADE BGUSSET

18 CARBON STEEL SA 135 GRADE BBEARING PLATE

19 CEMENT, SAND AND GRAVELPONDASI

40" 50"

8

10

DIRANCANG OLEH :

SUNARWIN 030.501.0017

DOSEN PEMBIMBING

Ir. ACHMAD CHUMAIDI, MT.

S.P. ABRINA ANGGRAINI,ST.,MT.

MENYETUJUI

Page 527: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

SUNGAI

PERALATAN

PERALATAN

F-214

F-216

F-222

F-242

F-224 F-226

F-219

H-210

L-211

L-213 L-215

L-217

D-220A

D-220B

H-218

L-221

L-231

D-232

L-233

STEAM + O2

DRAIN

AIR PROSES

L-234

L-241

P-240

L-243

L-223

Cl2

L-225

AIR SANITASI

DIRANCANG OLEH :

ROBERTO M. BELO

0305010014

SUNARWIN

0305010017

UNIT PENGOLAHAN AIRPRA RENCANA PABRIK ASAM BENZOAT

DOSEN PEMBIMBING :

Ir. ACHMAD

CHUMAIDI

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

LARUTAN

ALUM

Q-230

FUEL OIL

GAS

F-212

NO

1

KODE

H - 210

NAMA ALAT

TANGKI CLARIFIER

POMPA KE BAK KHLORINASI

2

3

4

5

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

22

21

23

L - 211

F - 212

L - 213

F - 214

L - 217

F - 219

D - 220A

D - 220B

L - 221

F - 222

L - 223

F - 224

L - 225

F - 226

L - 231

L - 233

D - 232

L - 234

POMPA AIR SUNGAI

BAK SEDIMENTASI

POMPA BAK SEDIMENTASI

SKIMMER

POMPA CLARIFIER

SAND FILTER

BAK AIR BERSIH

KATION EXCHANGER

ANION EXCHANGER

POMPA AIR BERSIH

BAK AIR LUNAK

BAK KHLORINASI

POMPA KE BAK AIR SANITASI

DEAERATOR

POMPA DEAERATOR

POMPA AIR BOILER

H - 218

6

7

L - 215 POMPA SKIMMER

BAK AIR CLARIFIERF - 216

24

25

P - 240

L - 241

COOLING TOWER

POMPA AIR PENDINGIN

26 F - 242 BAK AIR PENDINGIN

27 L - 243 POMPA AIR PENDINGIN KE PERALATAN

BAK AIR SANITASI

Q - 230 BOILER

POMPA AIR PROSES

ROBERTO MARIO BELO 030.501.0014

SUNARWIN 030.501.0017

DIRANCANG OLEH :

DOSEN PEMBIMBING

Ir. ACHMAD CHUMAIDI, MT.

S.P. ABRINA ANGGRAINI,ST.,MT.

MENYETUJUI

Page 528: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

C6H5CH3 1898.3659 - - - - 7.7432 7.7425 0.0008 - - - - - 0.0008 7.743E-06 0.0008 46.3802

C6H6 9.5395 - 9.5395 2.2503 17.7480 - - - - - - - - - - - -

Cl2 - 4395.1297 17.9273 0.1793 9.4441 - - - - - - - - - - - -

H2O - 13.2251 - - 59698.4113 13.2251 13.2237 0.0013 739.7349 - - 3302.6032 - 9.0000 0.0900 8.9100 8.4565

HCl - - 2250.2519 2.2503 2248.0017 - - - - - 2222.6519 2220.4293 2.2227 - - - -

C6H5CCL3 - - - - - 4017.5731 0.4018 4017.1714 - - - - - 48.8750 0.0049 48.8701 105.1183

ZnCl2 - - - - - - - - - 28.1202 - - - 28.1202 28.1202 - -

C6H5COOH - - - - - - - - - - - - - 2476.3793 8.9077 2467.4716 2.3630

T O T A L 1908.9054 4408.3547 2277.7187 4.6798 61973.6051 4038.5414 21.3680 4017.1734 739.7349 28.1202 2222.6519 5523.0324 2.2227 2562.3753 37.1228 2525.2525 162.3179

18

0.0465

-

-

0.4535

-

2.5463

-

2359.8883

2362.9346

Komponen

130

CTW

S

WP

TC

F-113PC

TC

100

2

100

LI

PC

F-121LI

R-110

CTWR

Waste

L-122

FC

30

1

TC

F-126

FRC

TC

FC

LC

3

10011

115

30

9

115

1,4

8

115

LI

16

127,73

TC

FC

LC

F-143

FRC

FC

17

FC

FC

FRC

TC

F-112LI

129,42

6

115

14

132,5

31,12

5

FC

7

159,68

15

100

1,4

E-115G-114

E-117

30

E-123

4

D-120

L-129

L-127

E-125

D-124

R-130

L-135

E-136

131,72

100

E-131

D-140

E-128

E-141

L-144

E-142

X-150

H-151

J-153

J-152

F-156

108,06

F-154

P-155

F-111

LI

10

F-157LI

30

1

D-137

13FC

48,83

12

L-116

F-134

SC

FC

115

18

R-132

E-133

39 F -157 ST O R A G E H C L

38 F -156 G U D A N G

37 P -155 M ESIN P EN G EM A S

36 F -154 B IN P R O D U K

35 J -153 B U K ET ELEVA T O R

34 J -152 VIB R A T IO N C O N VEYO R

33 H -151 C EN T R IF U G E

32 X -150 C R IST A LIZ ER

31 L-144 P O M P A

30 F -143 A K U M U LA T O R

29 E-142 K O N D EB SO R II

28 E-141 R EB O ILER II

27 D -140 D EST ILA SI II

26 D -137 SC R U B ER II

25 E-136 H EA T ER

24 L-135 P O M P A

23 F -134 T A N G K I P EN A M P U N G II

22 E-133 H EA T ER

21 R -132 T A N G K I P EN C A M P U R

20 E-131 H EA T ER

19 R -130 R EA K T O R II

18 L-129 P O M P A

17 E-128 REBO ILER I

16 L-127 PO M PA

15 F-126 A K U M U LA T O R

14 E-125 K O N D EN SO R I

13 D -124 SC R U B ER I

12 E-123 H EA T ER

11 L-122 P O M P A

10 F -121 T A N G K I P EN A M P U N G I

9 D -120 D EST ILA SI I

8 R -110 R EA K T O R I

7 E-117 H EA T ER

6 L-116 P O M P A

5 E-115 H EA T ER

4 G -114 K O M P R ESO R

3 F -113 ST O R A G E C H LO R IN

2 F -112 ST O R A G E T O LU EN E

1 F -111 ST O R A G E K A T A LIS

N O . K O D E K ET ERAN G AN

DISUSUN OLEH DOSEN PEMBIMBING

AGUS CHOLILI 02.14.096

ASWIEN VIRA Y. 02.14.163 Ir. BAMBANG SUSILO H

FLOWSHEET

PRA RENCANA PABRIK

ASAM BENZOAT

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

NOMER ALIRAN

COOLING TOWER WATER RETURN

Waste

SC

CTWR

S

CTW

WP

11 BUANGAN

10 STEAM CONDENSAT

9

8 COOLING TOWER WATER

7 STEAM

6 WATER PROCESS

5 LIQUID FLOW

4 MASS FLOW

3 GAS FLOW

2 TEMPERATUR

1 NOMOR ALIRAN

NO. SIMBOL KETERANGAN

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

FLOWSHEET PRA RENCANA PABRIK

ASAM BENZOAT

DIRANCANG OLEH :

ROBERTO MARIO BELO 030.501.0014

SUNARWIN 030.501.0017

DOSEN PEMBIMBING MENYETUI

Ir. ACHMAD CHUMAIDI, MT.

S.P. ABRINA ANGGRAINI,ST.,MT.

Page 529: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses
Page 530: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

ZnCl2 H2O

ZnCl2 Tangki

Pelarut3

1

2H2O

C6H5 CCl3C6H5 CH3 sisa

H2O

C6H5 CH3

H2O

C6H5 COOH

C6H5 CCl3ZnCl2

ZnCl2

HCl

Page 531: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

DISUSUN OLEH DOSEN PEMBIMBING

AGUS CHOLILI 02.14.096 Ir. BAMBANG SUSILO H

ASWIEN VIRA Y. 02.14.163

FLOWSHEET

PRA RENCANA PABRIK

ASAM BENZOAT

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

38 F-148 GUDANG

37 P-147 MESIN PENGEMAS

36 F-146 BIN PRODUK

35 J-145 BUKET ELEVATOR

34 J-144 VIBRATION CONVEYOR

33 H-143 CENTRIFUGE

32 X-142 CRISTALIZER

31 L-141 POMPA

30 F-140 AKUMULATOR

29 E-139 COOLER

28 E-138 REBOILER

27 D-137 DESTILASI II

26 E-136 HEATER

25 L-135 POMPA

24 F-134 TANGKI PENAMPUNG II

23 D-133 SCRUBER II

22 R-132 REAKTOR II

21 E-131 HEATER

20 L-130 POMPA

19 E-129 REBOILER

18 L-128 POMPA

17 F-127 AKUMULATOR

16 E-126 COOLER

15 D-126 DESTILASI I

14 E-124 HEATER

13 L-123 POMPA

12 F-122 TANGKI PENAMPUNG I

11 F-121 STORAGE HCL

10 D-120 SCRUBER I

9 R-119 REAKTOR I

8 E-118 HEATER

7 G-117 KOMPRESOR

6 F-116 STORAGE CLORIN

5 E-115 HEATER

4 L-114 POMPA

3 F-113 STORAGE TOLUENE

2 F-112 TANGKI PENCAMPUR

1 F-111 STORAGE KATALIS

NO. KODE KETERANGAN

11 BUANGAN

10 STEAM CONDENSAT

9 COOLING TOWER WATER RETURN

8 COOLING TOWER WATER

7 STEAM

6 PROSEC WATER

5 LIQUID FLOW

4 MASS FLOW

3 GAS FLOW

2 TEMPERATUR

1 NOMOR ALIRAN

NO. SIMBOL KETERANGAN

Waste

SC

CTWR

S

CTW

P

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

C6H5CH3 1898.3659 - - - - 7.7432 7.7425 0.0008 - - - - - 0.0008 7.743E-06 0.0008 46.3802

C6H6 9.5395 - 9.5395 2.2503 17.7480 - - - - - - - - - - - -

Cl2 - 4395.1297 17.9273 0.1793 9.4441 - - - - - - - - - - - -

H2O - 13.2251 - - 59698.4113 13.2251 13.2237 0.0013 739.7349 - - 3302.6032 - 9.0000 0.0900 8.9100 8.4565

HCl - - 2250.2519 2.2503 2248.0017 - - - - - 2222.6519 2220.4293 2.2227 - - - -

C6H5CCL3 - - - - - 4017.5731 0.4018 4017.1714 - - - - - 48.8750 0.0049 48.8701 105.1183

ZnCl2 - - - - - - - - - 28.1202 - - - 28.1202 28.1202 - -

C6H5COOH - - - - - - - - - - - - - 2476.3793 8.9077 2467.4716 2.3630

T O T A L 1908.9054 4408.3547 2277.7187 4.6798 61973.6051 4038.5414 21.3680 4017.1734 739.7349 28.1202 2222.6519 5523.0324 2.2227 2562.3753 37.1228 2525.2525 162.3179

18

0.0465

-

-

0.4535

-

2.5463

-

2359.8883

2362.9346

Komponen

E-89

130

E-93

CTW

S

WP

V-47 TC

F-116

V-53

E-92PC

V-65 TC

100

2

E-94

100

E-95

E-88 E-78

V-51

LI

V-57

PC

F-122LI

E-76

R-119

CTWR

Waste

V-54

L-123

V-49FC

E-74V-61

30

1

E-69

TC

E-82

V-48

E-62

E-80 F-127

E-77

V-68V-63

FRC

E-83

TC

E-90

FC

LC

V-67

E-85

3

100

E-91 11

115

E-72

30

9

115

1,4

E-66

E-63 8

115

E-75

LI

V-66

16

127,73

E-87E-73

E-79

E-86

E-64

TC

FC

LC

V-50

V-52

E-68 F-140

V-62V-56

FRC

FC

V-45

17

V-44

V-58 FC

FC

FRC

V-69 TC

F-113LI

129,42

6

115

14

132,5

31,12

5

FC

7

159,68

15

100

1,4

E-118G-117

E-115

30

E-124

4

E-65

D-125

L-130

L-128

E-126

D-120

R-132

L-135

E-136

131,72

100

E-131

E-67

D-137

E-129

E-138

L-141

E-139

X-142

H-143

J-145

J-144

F-148

108,06

E-70

wc

V-64

F-146

P-147

F-111

V-46

LI

10

F-121LI

E-84

30

1

D-133

13

V-60

V-55 FC

48,83

12

L-114

F-134

SC

E-81

E-71

V-59

FC

115

18

R-112

Page 532: Pra Rencana Pabrik Asam Benzoat Dari Toluen Dan Khlorin Dengan Proses

Chlorinator Hydrolyzer

C

o

l

o

m

Toluene

Chlorine

Hidrogen

chlorida

Waste

Water

Low boiling

cut

Zinc Chloride

S

u

b

l

I

m

e

r

Benzoic

Acid

Waste

Hidrogen

chloride

C6H5CH3 + 3 Cl2 C6H5CCl3 + 3 HCl2

Light

Heat

C6H5CCl3 + 2H2O C6H5COOH + 3HClZnCl2